2. Mục tiêu nghiên cứu
1.5. Tổng quan về quá trình lên men
Lên men là sự chuyển hoá cacbonhidrat và một vài hợp chất hữu cơ khác thành những chất mới dưới tác dụng của enzyme do vi sinh vật gây ra. Lên men cũng được sử dụng rộng rãi trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sinh trưởng, sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. [12]
1.5.2. Tác nhân của quá trình lên men
Tác nhân chính của quá trình lên men là các tế bào vi sinh vật, hoặc có thể là enzyme của chúng đã được chế tạo.
Tùy thuộc vào hệ enzyme từng loại vi sinh vật mà quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng thu được các phẩm khác nhau. [12]
1.5.3. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình lên men Trongmôi trường dinh dưỡng, mỗi loài vi sinh vật đều phát triển theo các môi trường dinh dưỡng, mỗi loài vi sinh vật đều phát triển theo các
giai đoạn nhất định, có tính quy luật rõ rệt. Nghiên cứu quy luật này sẽ giúp ta có đầy đủ cơ sở khoa học điều khiển quá trình này theo mong muốn.
Quá trình phát triển của vi sinh vật trong môi trường được chia thành các giai đoạn sau:
a. Pha tiềm phát (pha lag)
Vi sinh vật mới được cấy vào môi trường chưa tăng về mặt số lượng. Những yếu tố của môi trường bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, pH môi trường, đặc biệt là chất dinh dưỡng có ảnh hưởng rất lớn đến pha tiềm phát. Nếu môi trường nuôi cấy phù hợp thì thời gian làm quen với môi trường được rút ngắn – pha tiềm phát ngắn.
Ngoài ra vấn đề chủng loài vi sinh vật cũng có liên quan nhiều đến thời gian của pha tiềm phát. Trong điều kiện thuận lợi, pha này chỉ kéo dài trong vài phút đến vài chục phút, có khi hàng giờ nếu điều kiện kém thuận lợi hơn.
b. Pha logarit (pha chỉ số)
Trong pha này, số lượng vi sinh vật tăng với tốc độ rất nhanh, vì sau khi làm quen với môi trường, vi sinh vật bắt đầu tiến hành sinh sản với tốc độ khá cao. Thời gian sinh sản của một thế hệ phụ thuộc vào loài vi sinh vật.
Sau một thời gian nuôi cấy, ở cuối pha logarit, điều kiện sinh trưởng trong môi trường thay đổi nhiều, chất dự trữ trong môi trường cạn dần, một số sản phẩm của sự trao đổi có tính độc tích tụ lại, pH môi trường thay đổi. Sự chuyển hóa năng lượng bị chậm dần. Số tế bào chết xuất hiện. Sự tăng tổng số tế bào sống chậm lại và dẫn tới các tế bào mới hình thành bằng số lượng tế bào chết và quá trình sinh trưởng bước sang pha cân bằng.
27
c. Pha cân bằng
Trong pha này, tổng số tế bào gần như không thay đổi. Hiện tượng này không có nghĩa là vi sinh vật ngừng sinh sản mà thực ra vi sinh vật vẫn sinh sản tiếp tục nhưng trong một đơn vị thời gian, số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào chết đi. Chất dinh dưỡng trong pha này giảm nhiều, điều này dẫn đến số tế bào mới sinh ra giảm, tế bào chết ngày càng nhiều. Đặc biệt là các quá trình lên men, ở pha này, vi sinh vật tích tụ nhiều sản phẩm trong môi trường.
d. Pha suy vong
Trong pha này, tổng số tế bào giảm dầm, số vi sinh vật chết nhiều hơn số vi sinh vật sinh ra. Điều này xảy ra là do điều kiện sống tạo nên, chủ yếu là các chất dinh dưỡng đã cạn kiệt trong môi trường nuôi cấy. [12]
28