Môn: Vi Sinh Vật Môi Trường Đề Tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT GIẤM Giáo Viên Hướng Dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Tâm Huyên NHÓM LÊN MEN GIẤM 1. Hoàng Tăng Nhật 2. Nguyễn Chánh Nguyên 3. Đinh Công Lợi 4. Huỳnh Minh Thiện 5. Nguyễn Xuân Dự 6.Nguyễn Hùng Minh 1 MỤC LỤC 2 Chương 1: GIỚI THIỆU Giấm là rượu đã bị chua. Giấm là dung dịch nước chứa 3% axit axetic. Giấm có thể tính tuổi từ năm 1000 trước công nguyên và đời xưa dùng giấm là nước uống Jessus. 1.1 Lịch sử Ứng dụng của giấm làm gia vị đã được hàng thế kỉ. Giấm được dùng như vị thuốc, tác nhân phá hủy và chất bảo quản. Vào thời trung nguyên, những nhà luyện kim đổ giấm lên trên chì để tạo chì axetate. Thời kì Phục hưng, làm giấm là nghề đem lại lợi nhuận ở Pháp. Nước này đã sản xuất gần 150 loại giấm có mùi vị từ việc bổ sung tiêu, cỏ ba lá, hoa hồng, thìa là, và mâm xôi. Sản xuất giấm cũng được phát triển ở Anh, sinh lời đến nỗi năm 1693 Nghị viện thiết lập thuế trên giấm – bia. Vào thời kì đầu ở Mỹ, sản xuất giấm rượu táo là nền tảng của nông nghiệp và kinh tế hộ gia đình, được giá gấp 3 lần rượu táo thô truyền thống. Sự chuyển từ rượu hay nước trái cây sang giấm là quá trình hóa học trong đó rượu ethylic bị oxy hóa tạo axid axetic. Về mặt lịch sử, nhiều phương pháp khác đã được dùng để tạo giấm. Ở phương pháp chậm, tự nhiên vại rượu táo để mở đặt trong nhiệt độ phòng. Suốt khoảng vài tháng, nước trái cây lên men thành rượu và sau đó bị oxy hóa thành axit axetic. Phương pháp Orleans (Pháp) được gọi là phương pháp liên tục. Nước trái cây được thêm định kì vào những mẻ giấm nhỏ và trữ trong thùng gỗ. Khi nước trái cây chua, ta sẽ vớt ra ở trên thùng. Cả phương pháp chậm và liên tục đều đòi hỏi vài tháng để sản xuất giấm. Trong sản xuất giấm thương mại hiện nay, phương pháp thông thường và phương pháp lên men chìm được ứng dụng. Những phương pháp này dựa trên mục tiêu pha trộn nhiều oxy đến mức có thể vào sản phẩm rượu. 1.2. Tổng quan về giấm 1.2.1.Phân loại giấm Giấm có thành phần giấm cất (chưng) và giấm pha chế 3 Hình ảnh: Giấm nuôi bằng chuối Giấm cất (cũng gọi là giấm gạo) lấy lương thực, đường làm nguyên liệu chính, thông qua việc ủ vi sinh vật lên men. Thành phần dinh dưỡng của nó có axit axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối vô cơ… rất tốt cho việc trao đổi chất cơ thể. Còn giấm pha chế (giấm hóa học) thì lấy axit axetic tinh của thành phần hóa học làm nguyên liệu chính , thêm H 2 O pha loãng mà thành, không có thành phần dinh dưỡng khác. Nếu sử dụng axit axetic công nghiệp để làm giấm dùng pha chế để ăn đối với cơ thể là có hại. Hình ảnh về giấm mật Giấm cất ở Châu Á có lịch sử lâu đời hơn 2000 năm nhiều chủng loại. Do hoàn cảnh địa lý, nguyên liệu không giống nhau, giấm ăn ở các nước cũng không giống nhau. Phát triển dần theo nhu cầu người ta đã chia theo hiệu lực và công dụng của giấm từ loại đơn thuần gia vị phát triển thành loại dùng để nấu nướng, loại làm ngon cơm, loại giữ sức khỏe và loại nước uống 4 - Loại nấu nướng: độ axit axetic 5% vị nồng thơm dịu, vốn có tác dụng tẩy mùi tanh, giúp tươi thịt. Đối với thịt, cá, hải sản…vô cùng thích hợp. Nếu như dùng giấm trắng cất, vẫn không thể ảnh hưởng màu sắc thức ăn vốn có - Loại ngon cơm: Độ axit axetic 4%, vị khá ngọt thích hợp để trộn thức ăn, nước chấm như trộn dưa chuột, điểm tâm…có tác dụng tươi giòn. Loại giấm này có giấm gạo hoa hồng, giấm gạo cất và giấm làm ngon cơm - Loại bảo vệ sức khỏe: Độ axit axetic khá thấp khoảng 3%. Khẩu vị khá ngon, mỗi buổi sáng sớm hay sau khi ăn uống 1 thìa là tốt, có thể tăng cường thân thể và tác dụng phòng chống bệnh, loại giấm này có hơn 10 loại. - Loại nước uống: độ axit axetic 1%. Trong quá trình lên men thêm đường, trái cây… hình thành trào lưu là nước uống axit amin. Loại thức uống này từ giấm gạo có vị chua ngọt, dễ uống, thường cho thêm nước trái cây như táo, lê… cho thêm đá và gas CO 2 1.2.2.Thành phần dinh dưỡng của giấm: Có axit amin phong phú: 18 loại axit amin cơ thể người không tổng hợp được trong giấm đều có, có 8 loại acit amin thực vật cung cấp. Hàm lượng axit hữu cơ trong giấm khá nhiều, giá trị thức ăn của giấm gạo càng cao. Axit hữu cơ lấy axit axetic là thành phần chính còn có hơn 10 loại axit lactic, axit gốc xeton, axit citric, axit axetic…Một số axit hữu cơ này cũng là kết quả của việc tổng hợp và phân giải trong quá trình quá trình trao đổi chất từ 3 loại chất dinh dưỡng lớn protid, mỡ, đường trong quá trình phản ứng sinh học cung cấp năng lượng cho cơ thể. Việc tổng hợp axit hữu cơ làm vị axit của thức ăn chua càng thanh, dịu ngọt, lưu lại lâu trong miệng (giấm hóa học không có chất hữu cơ vào miệng chua, nếm sẽ lưu vị đắng) làm giấm càng có vị tươi và ngon. Hơn nữa giấm mà có nhiều axit hữu cơ có thể tăng sự ngon miệng, giúp tiêu hóa. Trong nấu nướng thêm 1 chút giấm, trong giấm có axit hữu cơ có thể làm thành phần dinh dưỡng trong thức ăn được chế biến làm cơ thể càng dễ hấp thụ. Trong giấm có vitamin B1, B2, C … bắt nguồn từ kết quả trao đổi chất vi sinh vật trong quá trình lên men thức ăn và nguyên liệu. Một số sinh tố dinh dưỡng loại này là thành phần tạo thành men phụ của một số men trong quá trình trao đồi chất cơ thể, có tác dụng quan trọng trong cuộc sống của con người.Muối vô cơ trong giấm vô cùng phong phú Na, K, Ca, Fe, Cu, Zn, P… một số khoáng chất lấy từ nguyên liệu giấm, đồ chứa thức ăn trong quá trao đổi chất hay tăng thêm do người gia công thêm vào. Như muối có tác dụng điều hòa ngũ vị, làm cho giấm càng thêm mùi vị, có tác dụng quan trọng cân bằng môi trường axit kiềm trong cơ thể. Sắt là 1 thành phần tạo thành hồng huyết cầu giúp việc vận chuyển O 2 và tạo máu cho cơ thể Nguyên tố vi lượng Ca, Fe, Cu, P… giúp quá trình sinh lý chống già yếu và quá trình sinh trưởng ở tuổi dậy thì hoặc là thành phần không thể thiếu trong việc trao đổi chất 1.2.3 Chức năng đối với con người 5 - Đẩy lùi và trừ bệnh tật : có axit hữu cơ nhiều xúc tiến thay thế đường và làm cho axit lactic và axit axetic tồn trữ trong cơ bắp gây nên việc phân giải các chất gây mệt mỏi nên hết bệnh. - Điều tiết độ kiềm axit dịch thể, duy trì tương đối ổn định của môi trường trong cơ thể: theo các nhà dinh dưỡng học phân tích giấm là loại thực phẩm tính kiềm sinh lý, qua sự thay thế trao đổi chất trong cơ thể sản sinh phản ứng tính kiềm. Do cơ thể mỗi ngày dùng một lượng lớn thức ăn tính axit như : thịt, cá, trứng… uống một chút giấm có thể trung hòa phản ứng tính axit, từ đó duy trì cân đối axit kiềm trong môi trường cơ thể . Hình: công dụng của giấm trong chế biến thức ăn - Giúp tiêu hóa, lợi cho hấp thụ: thức ăn chua có thể nâng cao độ axit dịch dạ dày, các chất trong giấm cũng như axit amin… có thể kích thích trung khu thần kinh não của người làm cho bộ máy tiêu hóa tiết ra giúp tăng cường chức năng tiêu hóa của dạ dày. Đồng thời giấm có khả năng làm hòa tan các chất dinh dưỡng muối vô cơ phosphat, Fe, Ca… trong thức ăn càng nhiều, nó có khả năng phòng chống sự phá hoại của vitamin C. Ở đây không những nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn, lại có lợi cho tiêu hóa và hấp thu. - Phòng già yếu : giấm có khả năng ức chế và hạ thấp trong cơ thể hình thành loại mỡ oxi hóa có tác dụng trì hoãn cơ thể già yếu. - Diệt khuẩn kháng độc : có tính diệt khuẩn mạnh, ức chế khả năng của vi trùng, ví dụ như vi trùng que bệnh thương hàn, vi trùng qua đại tràng… gặp giấm điều bị tiêu diệt hoặc ngừng phát triển. - Phòng trị cao huyết áp và sơ cứng động mạch : Đông y có tác dụng tàn huyết làm cho mạch máu chảy bình thường, huyết áp ổn định. Tây y nơi giấm có thể xúc 6 tiến bài tiến ion Na, ức chế sự dư thừa muối trong cơ thể, từ đó ổn định huyết áp. Nói chung giấm đối với huyết áp và sơ động mạch có tác dụng trị liệu rất tốt. - Tăng cường chức năng bài tiết của thận, phòng ngừa sỏi thận trong cơ thể. Nước tiểu của con người thường mang tính axit, dễ dàng làm muối trong nước tiểu kết tinh thành sỏi, giấm có thể làm nước tiểu biến thành kiềm tính, có thể phòng chống sỏi đồng thời làm hòa tan sỏi thận tính axit. - Phòng trị bệnh béo phì : theo nghiên cứu giấm chứa axit amoni, ngoài việc thúc đẩy mỡ chuyển hóa nhiều trong cơ thể người thành năng lượng tiêu hao của cơ thể còn có thể làm cho việc trao đổi chất của chất dinh dưỡng như protid, đường hấp thụ vào… tiến hành thuận lợi, do đó có tác dụng phòng giảm béo phì tốt. - Diệt kí sinh trùng như giun đũa, giun kim. - Kháng ung thư. - Làm đẹp da : không những ức chế sắc tố da, giảm vết nhăn ở người già mà có thể tăng tuần hoàn máu cho da thay tế bào già, co rút lỗ chân lông lại, làm cho da vừa mịn vừa láng. - Làm tỉnh rượu : các chất axit trong giấm có thể cùng hấp thụ axit axetic cồn trong cơ thể người, phát sinh phản ứng hình thành axit axetic làm giảm độc tính cồn đối với thần kinh nhờ đó đạt được công hiệu làm tỉnh rượu. 7 Chương 2 :TÁC NHÂN VI SINH VẬT Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính của quá trình lên men axetic nên còn được gọi là vi khuẩn axetic. Đây là những vi khuẩn phổ biến trong tự nhiên, có trên bề mặt lá, quả, hoa, tạo axit axetic từ rượu etylic. 2.1 Đặc điểm hình thái Vi khuẩn axetic là vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử. Về hình dạng tế bào vi khuẩn axit axetic là trực khuẩn hình que tới elip, kích thước tế bào 0.3-0.6 x 1.0-8.0μm. Các tế bào đứng tách riêng rẽ, 1 số xếp 2 tế bào, 1 số khác xếp thành chuỗi dài. Một số loại đặc biệt có tế bào hình cầu, có loại hình chỉ. Tùy điều kiện pH môi trường, nhiệt độ nuôi 1 số loài có thể có dạng hình bán nguyệt. Nhiều loài vi khuẩn axetic khi phát triển trên môi trường thiếu thức ăn hay môi trường đã nuôi cấy lâu (môi trường già) dễ sinh ra hình thái đặc biệt (tế bào phình to hay kéo dài ra) có thể phân nhánh. Hình ảnh: Acetobacter Vi khuẩn axetic có khả năng tạo bào tử và màng nhày, một số có khả năng di động nhờ tiên mao, 1 số không có khả năng này Trên môi trường đặc chúng phát triển thành những khuẩn lạc tròn, đều đặn, đường kính trung bình 3 nm. Trên môi trường lỏng vi khuẩn actic chỉ phát triển trên môi trường tạo thành những lớp màng dày mỏng khác nhau. Một số loài tạo thành màng dày như sứa (0.5mm), nhẵn và trơn, khi lắc chúng chìm xuống đáy bình và thay vào đó 1 lớp màng mỏng mới lại tiếp tục phát triển. Dung 8 dịch dưới màng bao giờ cũng trong suốt. Khi nuôi cấy màng người ta thấy có sợi cellulose giống như ở trong sợi bông. Loại 2 có màng mỏng như giấy celophan, 1 số khác trên bề mặt của màng không nhẵn mà nhăn nheo, 1 số nữa tạo màng mỏng dễ vỡ bám trên thành bình và dung dịch nuôi không trong. 2.2 Đặc điểm sinh trưởng Vi khuẩn axetic phát triển tốt trên môi trường nước bia, các môi trường có chứa cao nấm men, glucose, rượu etylic hay manitol. Phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ 25-30 o C, pH 5,4-5,8. Tính chất đặc trưng của vi khuẩn axetic là khả năng oxy hóa rượu etylic thành axit axetic ở pH 4.5. Ngoài ra còn thực hiện quá trình oxy hóa axit axetic oxy hóa lactate, chuyển glucose thành gluconate, oxy hóa không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khác (các loại đường và dẫn xuất của chúng) để tạo thành các hợp chất ketone, hay các axit hữu cơ tương ứng. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn axetic đối với nguồn C, N và chất sinh trưởng cũng rất đa dạng. Vi khuẩn axetic sử dụng đường, etylic và các axit hữu cơ làm nguồn C, muối amon làm nguồn N. Trong quá trình phát triển vi khuẩn acetic có nhu cầu đối với 1 số axit amin như valin, alanin, prolin, isolosine. Một số chất kích thích sinh trưởng như axit nicotine, axit amin, folic và biotin… có vai trò quan trọng trong sinh trưởng của vi khuẩn axetic. Một số vi khuẩn axetic có khả năng tổng hợp poly saccaride phân tử lớn như cellulose, tinh bột, dextran… và người ta ứng dụng khả năng này trong sản xuất công nghiệp. Một số loài tổng hợp được những sợi cellulose giống như bông A. xylimum, acetigenum, viizingianum 2.3 Phân loại Năm 1950 Frateur chính thức đưa ra khóa phân loại mới dựa trên tiêu chuẩn Khả năng tạo catalase Khả năng tổng hợp các keto từ các rượu bậc cao như glycerol,manitol, sorbitol Khả năng oxy hóa axetate thành CO 2 và H 2 O Khả năng oxy hóa glucose thành axit gluconic Khả năng sử dụng muối amon làm nguồn nitơ và sử dụng rượu etylic làm nguồn cacbon 9 Tạo sắc tố nâu Tổng hợp cellulose Trên cơ sở này, Frateur chia vi khuẩn acetid làm 4 nhóm Tên nhóm Vi khuẩn đại diện Đặc điểm Subosydans Acetobacter subosydaz, Acetobacter melanogennum Không có khả năng oxy hóa axit axetic thành CO 2 và H 2 O Mezoxydans Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum, Acetobacter mezoxydan Có đầy đủ các đặc điểm trên Oxydans Acetobacter ascendans Acetobacter ransens Actobacter lovaniens Không có khả năng tạo các hợp chất keto Peroxydans Acetobacter peroxydans Acetobacter paradoxum Không chứa catalase, không oxy hóa glucose Bảng 1.1 Phân loại vi khuẩn axit theo Frateur 2.4 Một số vi khuẩn thường sử dụng trong lên men giấm Để quá trình lên men giấm đạt hiệu quả cao, lựa chọn những chủng vi khuẩn thỏa điều kiện: - Phải oxy hoá etylic tốt nhất. - Tạo giấm có nồng độ axit axetic cao, chịu được độ cồn và axit cao. - Các tính chất ban đầu được giữ nguyên trong suốt quá trình lên men. - Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo quản giống đơn giản không tốn kém nhiều phù hợp với điều kiện Việt Nam. Người ta thường sử dụng những giống sau: - A.suboxydans Vi khuẩn A.suboxydans được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất vitamin C. Chúng có khả năng chịu đựng được nồng độ cồn rất cao. Nếu trong môi trường, ta cho thêm một lượng nhỏ các chất dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể chuyển hóa hoàn toàn cồn thành axit axetic. Lượng axit axetic tạo được từ quá trình lên men có thể lên đến 13%. 10 Vikhuẩn:A.suboxydans [...]... thiết bị lên men 24 Chúng làm giảm axit axetic, sinh ra những ấu trùng ăn vi khuẩn lactic và thường là vật trung gian lây nhiễm các vi sinh vật gây hại giấm Chúng phát triển mạnh khi có sự oxy hóa mạnh Chúng đồng hóa rượu, axit axetic và các loại vi khuẩn 25 Chương 6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG CỦA AXIT AXETIC 6.1 Ứng dụng trong chế biến mủ cao su Trong sản xuất mủ cao su, người ta rất sợ hiện tượng đông... lên men Vi sinh vật sẽ được làm bám dính vào các vật liệu đựng trong giỏ Giỏ chứa vật liệu có vi sinh vật sẽ được nhúng xuống dung dịch lên men rồi lại nhấc chúng lên khỏi dung dịch Khi chiếc giỏ chứa chất mang có vi sinh vật thấm đầy môi trường và được nhấc lên không khí, quá trình oxy hóa rượu được xảy ra Thao tác này được lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ có tác dụng oxy hóa hết lượng cồn có trong dung... trình có hại Trong sản xuất, người ta thường giữ lại độ rượu trong môi trường là 0,3-0,5% 4.1.3.Nhiệt độ Tùy theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxy hóa Nhưng trong sản xuất, người ta dùng những loài vi sinh vật thích ứng cho quá trình oxy hóa là 30-40oC 4.1.4.Độ thoáng khí Oxy là một yếu tố quan trọng cho quá trình lên men giấm Quá trình oxy hóa chỉ xảy ra khi trong môi trường vi khuẩn được... độ giấm < 6%, lươn giấm rất dễ phát triển Nồng độ giấm cao khoảng > 9%, chúng bị ức chế và không thể phát triển được Lươn giấm thường sử dụng vi khuẩn axetic như nguồn dinh dưỡng Tuy nhiên, chúng cũng có khả năng sử dụng C 2H5OH, CH3COOH, đường, các chất hữu cơ chứa nito để phát triển Chúng thường không gây độc cho người mà chỉ gây đục giấm và làm giảm hiệu suất lên men 5.3.3 Bọ giấm Trong sản xuất giấm, ... nghệ thực phẩm rất lớn, do đó, vi c sản xuất dầu ăn không chỉ mang tính chất thủ công mà đã trở thành một ngành sản xuất theo qui mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới 6.3 Ứng dụng trong công nghiệp khác Axit axetic còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp sản xuất chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi Những ngành sản xuất này đòi hỏi lượng axit axetic... có chất lượng cao hơn dung dịch axit axetic dùng trong công nghệ thực phẩm và trong công nghệ chế biến mủ cao su 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Kiều Hữu Anh, “ Giáo trình vi sinh vật công nghiệp”, NXB Khoa học và kĩ thuật 1999 2 Nguyễn Đức Lượng, “Công nghệ vi sinh vật tập 1, NXB Quốc gia TpHCM, 2004 3 Nguyễn Đức Lượng, “ Công nghệ vi sinh tập 2, “ Vi sinh vật học công nghiệp”, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM,... giấm, người ta thường thấy hai loại bọ giấm Loại to, màu trắng, có kích thước 0,8-1,5 mm Loại nhỏ, màu nâu, có kích thước 0,3-0,4 mm Bọ giấm làm thay đổi chất lượng của giấm Nhiều khi bọ giấm xuất hiện với một lượng 5.3.4 Ruồi giấm Ở những cơ sở sản xuất giấm, người ta thường thấy có rất nhiều ruồi giấm Ruồi giấm thường có màu nâu đỏ, có kích thước khoảng 2,5-3 mm Ruồi giấm thường phát triển ở phần trên,... chỉ sự sinh sản của tế bào làm tăng sự tổn thất của vi khuẩn và hiệu suất của quá trình lên men giảm do sự bay hơi của axetic và etylic Nhiệt độ thích hợp cho quá trình sản xuất giấm 22-35oC, nhiệt độ tối ưu là 18-24oC, 27-32oC 2.5.3Anh hưởng của các nguồn C, N, P và các nguyên tố vi lượng 12 a Sự axit hóa của dịch lên men Trong sản xuất giấm người ta thường cho vào cơ chất ban đầu 1 lượng giấm nhất... pháp lên men thực phẩm truyền thống ở Vi t Nam và các nước trong vùng, NXB Nông nghiệp,1998 5 Đinh Thị Kim Nhung, “ Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn Acetobacter và ứng dụng trong lên men axetic theo phương pháp chìm”, Luận án phó tiến sĩ năm 1996 6 Lương Đức Phẩm, “Công nghệ vi sinh vật , NXB Nông nghiệp 2004 7 Lý Bích Thân và các tác giả, “Trứng và giấm- Khả năng trị bệnh kì diệu”, NXB... đây chính là các ổ nhiễm có điều kiện cho các vi sinh vật tạp dẫn phát triển Lươn giấm: trong thùng lên men và giấm thành phẩm hay gặp một loại giun tròn nhỏ, gọi là lươn giấm Angillula aceti Con đực trưởng thành dài tới 1mm, con cái 1-2 mm Lươn giấm sinh trưởng và phát triển trong những điều kiện không nghiêm ngặt Chúng phát triển mạnh trong nồng độ giấm thấp (6% axit axetic) CÒn ở nồng độ cao (9-10%) . Môn: Vi Sinh Vật Môi Trường Đề Tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT GIẤM Giáo Vi n Hướng Dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Tâm Huyên NHÓM LÊN MEN GIẤM 1. Hoàng Tăng Nhật 2. Nguyễn. những mẻ giấm nhỏ và trữ trong thùng gỗ. Khi nước trái cây chua, ta sẽ vớt ra ở trên thùng. Cả phương pháp chậm và liên tục đều đòi hỏi vài tháng để sản xuất giấm. Trong sản xuất giấm thương. Nước này đã sản xuất gần 150 loại giấm có mùi vị từ vi c bổ sung tiêu, cỏ ba lá, hoa hồng, thìa là, và mâm xôi. Sản xuất giấm cũng được phát triển ở Anh, sinh lời đến nỗi năm 1693 Nghị vi n thiết