CHƯƠNG QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ PHÂN GiẢI CÁC CHẤT GV: VŨ NGỌC HÀ VI 1 QUÁ TRÌNH LÊN MEN • Lên men trình chuyển hóa sinh học chất hữu nhờ vi sinh vật tạo thành lượng hóa học dạng ATP oxi phân tử tham gia (không có thay đổi trạng thái oxi hóa) Phân loại sản phẩm trình lên men Tế bào vi sinh vật Enzyme Chất điều vị Dược phẩm Hóa chất QUÁ TRÌNH LÊN MEN Đặc điểm sinh lý, sinhhóa Động học trình Yếu tố ảnh hưởng Hoạt động sống VSV Yếu tố dinh dưỡng Điều kiện nuôi cấy • Môi trường đặc • Môi trường lỏng Thời gian nuôi cấy • Vi khuẩn 24-48h • Nấm men, vi nấm, xạ khuẩn 72-120h Khả sử dụng oxy • Hiếu khí • Yếm khí • Yếm khí tùy tiện Vi sinh vật hiếu khí • Có hệ thống men hô hấp • Quá trình oxi hóa dùng phân tử oxy làm chất nhận Hydro Vi sinh vật kị khí • Không có hệ thống men hô hấp • Quá trình oxi hóa nhờ enzyme dehydrolaza, chất hữu có liên kết không bão hòa nhận Hydro • -> tạo lượng bổ sung PHÂN GiẢI GLUCOSE SACCHAROSE MALTOSE LACTOSE MALTOTRIOSE PHÂN GIẢI POLYSACCHARIDE (TINH BỘT) Đường phân EMP Glucose + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ Pyruvate + 2ATP + 2NADH + 2H+ Đường phân EMP: 10 phản ứng Pha đầu tư lượng • phản ứng • Đường hoạt hóa nhờ phosphoryl hóa • Tạo fructose-1,6biphosphate (6C) • Đường 6C cắt thành mol triose phosphate (3C) Pha phát sinh lượng • Từ phản ứng 6-10 • Triose phosphate (3C) hoạt hóa tạo hợp chất cao • Hợp chất cao chuyển phosphate cho ADP ->ATP  Phosphoryl hóa mức độ chất PHÂN GIẢI CELLULOSE • Cellulose loại polymer phức tạp chiếm từ 30-50% trọng lượng khô TB thực vật, cấu trúc vách tế bào thực vật • Trong tự nhiên vsv có enzyme cellulase vi sinh vật phân giải sợi bông, đay • Có cỏ động vật nhai lại giúp tiêu hóa chất giàu cellulose thành glucose, maltose 10 PHÂN GIẢI CELLULOSE THAM GIA THỦY PHÂN CELLULOSE LÀ HỆ ENZYME CELLULASE -Vi khuẩn -Xạ khuẩn -Nấm mốc 12 PHÂN GIẢI CELLULOSE 13 CHU TRÌNH CARBON TRONG TỰ NHIÊN • Carbon tồn dạng oxy hóa CO2 hợp chất cacbonate tồn đại dương, ao hồ nước • Sự biến đổi CO2 thành hợp chất hữu nhờ trình khử thực nhờ hoạt động quang hợp • Sự biến đổi hợp chất carbon hữu trở trạng thái vô nhờ trình oxy hóa (quá trình hô hấp) 14 15 LÊN MEN RƯỢU • Lên men rượu trình sinh hóa phức tạp cần có tham gia nấm men số vi sinh vật khác • Trong trình lên men, đường biến đổi thành rượu etylic CO2, đồng thời giải phóng lượng nhờ xúc tác hàng loạt hệ enzyme khác 16 Tác nhân lên men rượu • • • • • • Chủ yếu Saccharomyces cerevisiae Tính chất: Phát triển mạnh dịch đường lên men Tiết hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng hoàn toàn Lên men nhiệt độ tương đối cao Chịu nồng độ cồn cao Chịu môi trường có độ acid cao Nhiệt độ tối ưu: 25-300C CÁC GIAI ĐOẠN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU Tinh bột Đường hoá Đường Lên men rượu Chưng cất tinh chế cồn Đường hoá Cấu trúc tinh bột Quá trình đường hóa Nguồn enzyme: Thực vật: • Malt có α-amylase, β-amylase, limit dextrinase, r-enzyme • Các enzyme hoạt động lúc nhanh • Đường hóa không hoàn toàn  cần lên men Vi sinh vật: • Bacillus licheniformis • Bacillus subtili • Aspergillus oryzae α- amylase Lên men (rượu hóa) Glucose + chất dinh dưỡng Hấp thụ qua bề mặt tế bào nấm men thẩm thấu qua màng bán thấm vào tế bào Rượu, CO2 Qua màng tế bào chất, khuếch tán tan vào môi trường xung quanh Phương trình tổng quát lên men: C6H12O6 = 2C2H5OH + CO2 + 2ATP Hiệu ứng Pasteur • Sự ức chế lên men rượu có mặt oxy – Khi có oxy, trình lên men bị ức chế chuyển sang chế hô hấp trình này, ATP tổng hợp mạnh mẽ Do trạng thái tích lũy lượng tế bào tăng lên, vsv cần lượng glucose không nhiều đủ để trì sống phát triển chúng – Hiệu ứng Pasteur làm giảm tạo thành etanol CO2 lượng tiêu thụ đường 23 LÊN MEN LACTIC LÊN MEN LACTIC ĐỒNG HÌNH LÊN MEN LACTIC DỊ HÌNH • Sản phẩm acid lactic • Acid lactic • Acid acetic, etanol, CO2 24 Vi khuẩn lactic Giống Hình dạng tế bào Kiểu lên men Streptococcus Cầu – chuỗi Lactic đồng hình Leuconostoc Cầu – chuỗi Lactic dị hình Pediococcus Cầu – tứ cầu Lactic đồng hình Lactobacillus Que – chuỗi Lactic đồng hình dị hình Bifidobacterium Tùy loài, nhiều dạng Lên men lactic acetic ĐẶC ĐiỂM CHUNG - Vi khuẩn Gram dương, bất động, không sinh bào tử - Vi sinh vật đa khuyết dưỡng - Vi khuẩn kị khí tùy nghi, vi hiếu khí 25 CƠ CHẾ LÊN MEN LACTIC Sơ đồ 26 [...]... các hợp chất hữu cơ nhờ quá trình khử được thực hiện nhờ hoạt động quang hợp • Sự biến đổi các hợp chất carbon hữu cơ trở về trạng thái vô cơ là nhờ quá trình oxy hóa (quá trình hô hấp) 14 15 2 LÊN MEN RƯỢU • Lên men rượu là một quá trình sinh hóa phức tạp cần có sự tham gia của nấm men hoặc một số vi sinh vật khác • Trong quá trình lên men, đường được biến đổi thành rượu etylic và CO2, đồng thời giải. .. dưỡng Hấp thụ qua bề mặt tế bào nấm men rồi thẩm thấu qua màng bán thấm vào trong tế bào Rượu, CO2 Qua màng tế bào chất, khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh Phương trình tổng quát của lên men: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP Hiệu ứng Pasteur • Sự ức chế lên men rượu khi có mặt oxy – Khi có oxy, quá trình lên men bị ức chế và chuyển sang cơ chế hô hấp trong quá trình này, ATP được tổng hợp mạnh... khác nhau 16 Tác nhân lên men rượu • • • • • • Chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae Tính chất: Phát triển mạnh trong dịch đường lên men Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng và hoàn toàn Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao Chịu được nồng độ cồn cao Chịu được môi trường có độ acid cao Nhiệt độ tối ưu: 25-300C CÁC GIAI ĐOẠN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU Tinh bột 1 Đường hoá Đường 2 Lên men rượu 3...PHÂN GIẢI CELLULOSE Cellulose tự nhiên Cellulose biến đổi Oligome (cellulose phân tử nhỏ) Glucose Cellobiose Cellotriose 11 PHÂN GIẢI CELLULOSE THAM GIA THỦY PHÂN CELLULOSE LÀ HỆ ENZYME CELLULASE -Vi khuẩn -Xạ khuẩn -Nấm mốc 12 PHÂN GIẢI CELLULOSE 13 CHU TRÌNH CARBON TRONG TỰ NHIÊN • Carbon tồn tại dưới dạng oxy hóa như CO2 các hợp chất cacbonate tồn tại dưới đại dương,... lượng của tế bào tăng lên, vsv chỉ cần một lượng glucose không nhiều cũng đủ để duy trì sự sống và phát triển của chúng – Hiệu ứng Pasteur làm giảm sự tạo thành etanol CO2 và cả lượng tiêu thụ đường 23 3 LÊN MEN LACTIC LÊN MEN LACTIC ĐỒNG HÌNH LÊN MEN LACTIC DỊ HÌNH • Sản phẩm là acid lactic • Acid lactic • Acid acetic, etanol, CO2 24 Vi khuẩn lactic Giống Hình dạng tế bào Kiểu lên men Streptococcus Cầu... men rượu 3 Chưng cất và tinh chế cồn Đường hoá Cấu trúc của tinh bột Quá trình đường hóa Nguồn enzyme: Thực vật: • Malt có α-amylase, β-amylase, limit dextrinase, r-enzyme • Các enzyme này hoạt động cùng lúc và rất nhanh • Đường hóa không hoàn toàn  cần lên men Vi sinh vật: • Bacillus licheniformis • Bacillus subtili • Aspergillus oryzae α- amylase Lên men (rượu hóa) Glucose + chất dinh dưỡng Hấp thụ... Pediococcus Cầu – tứ cầu Lactic đồng hình Lactobacillus Que – chuỗi Lactic đồng hình và dị hình Bifidobacterium Tùy loài, nhiều dạng Lên men lactic và acetic ĐẶC ĐiỂM CHUNG - Vi khuẩn Gram dương, bất động, không sinh bào tử - Vi sinh vật đa khuyết dưỡng - Vi khuẩn kị khí tùy nghi, vi hiếu khí 25 CƠ CHẾ LÊN MEN LACTIC Sơ đồ 1 26 ... thái vô nhờ trình oxy hóa (quá trình hô hấp) 14 15 LÊN MEN RƯỢU • Lên men rượu trình sinh hóa phức tạp cần có tham gia nấm men số vi sinh vật khác • Trong trình lên men, đường biến đổi thành rượu... thấm vào tế bào Rượu, CO2 Qua màng tế bào chất, khuếch tán tan vào môi trường xung quanh Phương trình tổng quát lên men: C6H12O6 = 2C2H5OH + CO2 + 2ATP Hiệu ứng Pasteur • Sự ức chế lên men rượu...1 QUÁ TRÌNH LÊN MEN • Lên men trình chuyển hóa sinh học chất hữu nhờ vi sinh vật tạo thành lượng hóa học dạng ATP oxi phân tử tham gia (không có thay đổi trạng thái oxi hóa) Phân loại