KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Sinh viên thực hiện: Lê Minh Hải MSSV: 0811110021 Lớp: 08csh2 TP. Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung bài luận tốt nghiệp là được trích lọc và tổng hợp từ các nguồn tài liệu rõ ràng, không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trích dẫn trong bài là trung thực và em xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2011 Sinh viên Lê Minh Hải i MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Danh mục các bảng iii Danh mục các sơ đồ, hình vẽ iv LỜI MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Nội dung của đề tài 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2 1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men 2 1.1.1. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men 2 1.2. Giới thiệu về nấm men bánh mì 9 1.2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới 9 1.2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam 10 1.2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì 10 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 29 2.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì 29 2.1.1. Nước 29 2.1.2. Nguồn hydratcacbon 29 2.1.3. Nguồn phospho và nitơ 32 2.1.4. Nguồn kali và magie 32 2.1.5. Không khí 33 2.2. Vi sinh vật trong sản xuất nấm men bánh mì 33 2.3. Yêu cầu chất lượng của sinh khối nấm men bánh mì 34 2.4. Công nghệ sản xuất 34 2.5. Thuyết minh quy trình 36 2.5.1. Chuẩn bị dung dịch rỉ đường 36 2.5.2. Nuôi cấy men giống 37 ii 2.5.3. Nuôi nấm men thương phẩm 38 2.5.4. Quá trình lắng 44 2.5.5. Thu nhận sinh khối men ép 44 2.5.6. Bảo quản men ép 47 2.5.7. Thu nhận nấm men dạng khô 47 2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối nấm men 48 2.6.1. Nhiệt độ 48 2.6.2. Oxi hòa tan – độ hiếu khí và nồng độ khuấy trộn 49 2.6.3. pH của môi trường 50 2.6.4. Rượu etylic 50 2.6.5. Ảnh hưởng của các chất hóa học 50 2.6.6. Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường 51 2.7. Một số thiết bị cần thiết trong quá trình sản xuất 51 2.7.1. Thiết bị thanh trùng môi trường 51 2.7.2. Thiết bị lên men 52 2.7.3. Thiết bị ly tâm 53 2.7.4. Thiết bị lọc 54 2.8. Các vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình nuôi cấy nấm men 54 2.9. Các phương pháp bảo quản men giống 56 2.9.1. Phương pháp giữ giống thuần khiết trên môi trường thạch nghiêng 56 2.9.2. Phương pháp giữ giống trong dung dịch saccharose 30 % 56 2.9.3. Phương pháp giữ giống dưới lớp dầu vaselin hoặc paraffin 56 2.9.4. Phương pháp giữ giống ở điều kiện đông khô 57 CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 3.1. Kết luận 58 3.2. Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 iii DANH MỤC CÁC BẢNG NỘI DUNG TRANG Bảng 1.1. Ảnh hưởng của Na + lên thành phẩm men bánh mì 19 Bảng 1.2. Các chất khoáng cần thiết cho nấm men 23 Bảng 1.3. Chức năng của một số vitamin 23 Bảng 1.4. Các chất sinh trưởng cần thiết cho nấm men 24 Bảng 2.1. Thành phần hóa học của hai loại rỉ đường 30 Bảng 2.2. Điều kiện nhân giống nấm men 37 Bảng 2.3. Bổ sung rỉ đường và các chất dinh dưỡng trong nuôi cấy theo chu kỳ 43 Bảng 2.4. Mật độ nấm men sau mỗi lần ly tâm 46 Bảng 2.5. Ảnh hưởng của một số chất hóa học lên sự tăng trưởng của nấm men 50 iv DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH NỘI DUNG TRANG Hình 1.1. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2 3 Hình 1.2. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3 4 Hình 1.3. Khái niệm về quá trình lên men 4 Hình 1.4. Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử 13 Hình 1.5. Sơ đồ phân loại nấm men 13 Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men 16 Hình 1.7. Sơ đồ cơ chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào 20 Hình 1.8. Đường cong sinh trưởng của nấm men 25 Hình 1.9. Nảy chồi ở nấm men 25 Hình 1.10. Các sản phẩm nấm men bánh mì 26 Hình 2.1. Rỉ đường 30 Hình 2.2. Nguồn DAP và Urea 32 Hình 2.3. Magnesium sulphat 33 Hình 2.4. Sơ đồ Quy trình sản xuất nấm men bánh mì 35 Hình 2.5. Ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sự tăng sinh khối của nấm men 40 Hình 2.6. Máy lọc khí 41 Hình 2.7. Đường cong sinh trưởng và nhu cầu oxi trong sản xuất men bánh mì 41 Hình 2.8. Sơ đồ tách men bằng seperator 7 cấp 45 Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa chu kỳ 48 Hình 2.10. Thiết bị thanh trùng bản mỏng 52 Hình 2.11. Thiết bị lên men 53 Hình 2.12. Máy ly tâm 53 Hình 2.13. Máy lọc thùng quay 54 Hình 2.14. Hình thái một số vi sinh vật gây hư hỏng men bánh mì 55 1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề: Nấm men là nhóm vi sinh vật gần gũi với con người từ xưa đến nay thông qua các sản phẩm nổi tiếng như: Bia, rượu vang, bánh mì Trước đây mọi người thường sử dụng NH 4 HCO 3 để làm nở bột mì, nhược điểm của NH 4 HCO 3 là sinh ra khí NH 3 làm cho bánh có mùi vị không mong muốn. Ngày nay do nhu cầu của con người ngày càng cao, để đáp ứng nhu cầu “ăn ngon mặc đẹp của con người”. Vì vậy việc sản xuất nấm men để làm nở bột mì ngày càng được chú trọng, saccharomyces cerevisiae đã đáp ứng được nhu cầu đó là làm cho bánh vừa xốp hơn lại vừa có mùi thơm đặc trưng của nấm men giúp cho ngành sản xuất bánh mì cùng với một số sản phẩm khác đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Với những ứng dụng phong phú và đa dạng đó của nấm men mà em đã quyết định tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất nấm men. 2. Mục đích của đề tài: Nếu như ở châu Á chủ yếu sử dụng gạo, thì ở châu Âu con người lại dùng lúa mì làm nguồn lương thực chính. Từ lúa mì, người dân Châu Âu sản xuất ra bánh mì và một số sản phẩm khác. Do nhu cầu hội nhập của thế giới nên các nước ngày càng xích lại gần hơn và dần dần bánh mì được xem là loại thức ăn nhanh tiện lợi và phổ biến ở nước ta. Vì vậy quy trình sản xuất nấm men bánh mì ngày càng được quan tâm và không ngừng cải tiến và được xem là loại phụ gia không thể thiếu để sản xuất bánh mì. 3. Nội dung của đề tài: - Tìm hiểu về Saccharomyces cerevisiae - Tìm hiểu nguyên liệu dùng trong sản xuất men bánh mì - Tìm hiểu yêu cầu nấm men bánh mì - Tìm hiểu quy trình sản xuất men bánh mì 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men: 1.1.1. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men:  Giai đoạn: Giai đoạn trước Pasteur(đến 1865). Con người đã biết ứngdụng tiềm năng của vi sinh vật sản xuất ra các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự tồn tại của chúng trong tự nhiên:  Sản xuất đồ uống như rượu vang, bia,…  Sản xuất tương, nước mắm,…  Sản xuất các thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc,…  Tuy một số quá trình được thực hiện ở quy mô rộng rãi, nhưng sự thành công đó còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiên hay do kinh nghiệm của những người thợ giỏi truyền lại cho các thế hệ sau.  Vai trò của vi sinh vật khi chuyển hóa các chất hữu cơ vẫn chưa được con người biết đến.  Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lên men tính đến năm 1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm bệnh. Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất của sản phẩm. Phương pháp này hiện nay có ứng dụng rất lớn. Bởi vậy Pasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi sinh, sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về trao đổi chất trung gian, sự làm chủ ngày càng nhiều hơn đối với các enzyme.  Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấm men thuần khiết Saccharomyces carlsbergensis trong sản xuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là bước mở đầu cho công nghiệp lên men dựa trên cơ sở khoa học.  Năm 1898, Eduard Buchner cũng đã nghiên cứu tác dụng men của nhiều nấm men, đã vạch ra mối liên hệ giữa nấm men và hóa học về men và ứng dụng hoạt 3 động của nấm men vào sản xuất tiếp giống ngoài. Ông đã nghiền nấm men lấy ra dung dịch có men zymase và cho lên men rượu. Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử dụng các hoạt tính của vi sinh vật – giai đoạn này được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học cho quá trình sản xuất đồ uống chứa cồn. Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2 Louis Pasteur (1822 – 1895) Emil Christian Hansen (1842 – 1909) Eduard Buchner (1860 – 1917)  Giai đoạn 3: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chất và sinh tổng hợp điều khiển được tính từ năm 1941 – 1970, bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng sinh, những tiến bộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn, sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ thuật học lên men, việc tách và tinh chế sản phẩm,… Giai đoạn này được đặc trưng bởi sự phát triển của một nền công nghiệp vi sinh vật độc lập. Người ta đã điều khiển được các quá trình sinh tổng hợp ở vi sinh vật và tạo ra được hàng loạt các chủng đột biến ở vi sinh vật. Nhờ các thành tựu này mà người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính (bột ngọt), lysine và nhiều loại amino acid khác. 4  Giai đoạn 4: (giai đoạn hiện nay) được đánh dấu bằng sự phát hiện ra các enzyme cắt giới hạn restrictase và các plasmid với sự gắn các gene lạ mang các thông tin tổng hợp các protein đặc biệt vào một cơ thể đã trở thành một phương pháp thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt hơn sự biểu hiện của các gene này. Hình 1.2: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3 Alexander Fleming (1881 – 1995) Francis Crick (1916 – 2004) James Dewey Watson – 1928 Joshua Lederberg – 1925 1.1.1.1. Định nghĩa về lên men: Quá trình lên men là hoạt động sống của tế bào vi sinh vật trong môi trường. Quá trình này xảy ra ở điều kiện tự nhiên và quá trình sản xuất công nghiệp. Hình 1.3: Khái niệm về quá trình lên men (Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm) [...]... thể tích của bánh chỉ nói lên khả năng lên men bột mì của nấm men Các nước sản xuất bánh mì có yêu cầu mức tăng thể tích rất khác nhau, điều này phụ thuộc vào thói quen khi sử dụng bánh mì của người dân ở các quốc gia Trong sản xuất bánh mì hiện nay ở các nước châu Âu, người ta sử dụng ba dạng nấm men để làm nở bánh: Hình 1.10: Các sản phẩm nấm men bánh mì 26  Dạng nấm men lỏng  Dạng nấm men nhão (dạng... máy lớn nhỏ sản xuất nấm men bánh mì 1.2.3.2 Tên gọi: Nấm men Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong nghành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn,… Saccharomyces có nghĩa là nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới 12 Hình 1.4: Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử 1.2.3.3 Phân loại: Nấm men nở bột mì thuộc giới nấm (Eumycophyta),lớp... thêm bột khoai tây vào cặn men bia, lấy vải ép bỏ được nhiều nước trong cặn men bia Năm 1850 bắt đầu giai đoạn rất quan trọng trong sự phát triển của công nghệ sản xuất nấm men bánh mì: người châu Âu đã biết sản xuất sinh khối nấm men bánh mì dạng nhão (dạng paste) Lúc đầu họ lấy cặn nấm men từ quá trình sản xuất rượu, chuyển cặn men này sang thùng đựng nấm men, rửa sạch nấm men bằng nước lạnh và đưa... 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 2.1 Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì: Để sản xuất nấm men bánh mì chất lượng cao, người ta sử dụng các loại nguyên liệu sau: nước, nguồn hydratcacbon, hợp chất caramen, phức chất của phenol – Fe2+, melanoidin, melanin, nguồn phospho và nitơ, nguồn kali và magie 2.1.1 Nước: Nước được xem là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất vì đây là công nghệ. .. dụng nấm men lỏng mà sử dụng chủ yếu nấm men dạng paste và dạng khô  Nấm men dạng paste: Nấm men paste là khối nấm men thu được sau khi ly tâm nấm men lỏng Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70 – 75 % W Nấm men paste thường có hoạt lực làm nở bánh kém hơn nấm men lỏng do quá trình ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men bị chết Nếu được bảo quản lạnh ở 4 – 70C ta có thể sử dụng nấm men. .. thế giới  Công ty sản xuất men bánh mì tại Hàn Quốc: - Công ty Jenico Foods Co.Ltd là nhà máy sản xuất men bánh mì ở Hàn Quốc từ năm 1953 Nhà máy đã liên doanh với tổng công ty thực phẩm Hoa Kỳ vào năm 1974 – 1987 Với trình độ kỹ thuật tự động hóa, nhà máy luôn tạo ra nguồn sản phẩm phong phú và đa dạng 1.2.2 Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam: Do nấm men bánh mì có vai trò quan trọng... acid thì sản phẩm phải bền vững trong môi trường acid Các sản phẩm lên men có trong môi trường ít thì phải làm đậm đặc.Các phương pháp thường dùng để tách sản phẩm như: lọc, ly tâm, lắng, trích ly, sắc ký , cô đặc, kết tủa, kết tinh, sấy khối, nghiền,… 1.2 Giới thiệu về nấm men bánh mì: 1.2.1 Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới:  Các công ty sản xuất men bánh mì tại Trung Quốc: - Công ty... thể sử dụng nấm men paste trong khoảng 10 ngày Ở Việt Nam, các cơ sở sản xuất bánh mì cũng thường sử dụng nấm men paste với liều lượng sử dụng khoảng 1 – 5 % tùy theo chất lượng nấm men  Nấm men khô: Nấm men khô được sản xuất từ nấm men paste Người ta sấy nấm men paste ở nhiệt độ < 400C hoặc sử dụng phương pháp sấy thăng hoa Nấm men khô có độ 27 ẩm < 10 %, thường có lực nở bột không cao nhưng có ưu... trên thị trường Nấm men lỏng là một dạng sản phẩm thu nhận được ngay sau khi quá trình lên men hiếu khí kết thúc Người ta thu nhận dịch lên men có chứa sinh khối nấm men đang phát triển này để sản xuất bánh mì khi sử dụng dịch nấm men này làm bánh mì, người ta thường phải sử dụng với khối lượng lớn (thường từ 1 – 10 % so với khối lượng bột sử dụng) Hiện nay nhiều cơ sở sản xuất bánh mì ở các nước châu... paste)  Dạng nấm men khô  Nấm men dạng lỏng: Nấm men lỏng có ưu điểm là dễ sử dụng và có hoạt lực làm nở bánh rất cao Tuy nhiên, nấm men lỏng cũng có nhược điểm rất lớn là khó bảo quản: thời gian sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất Chính vì thế, việc sản xuất và sử dụng nấm men dạng lỏng thường được tổ chức như một phân xưởng riêng trong những cơ sở sản xuất bánh mì mang tính chất . về nấm men bánh mì: 1.2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới:  Các công ty sản xuất men bánh mì tại Trung Quốc: - Công ty thực phẩm Just Long là công ty TNHH sản xuất nấm men. 1.2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam 10 1.2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì 10 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 29 2.1. Nguyên. liệu dùng trong sản xuất men bánh mì - Tìm hiểu yêu cầu nấm men bánh mì - Tìm hiểu quy trình sản xuất men bánh mì 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men: 1.1.1.