Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu hình thái, cấu trúc, sự hình thành và phát triển của các loại vi sinh vật hiếu khí, ứng dụng của vi sinh vật hiếu khí trong ngành công nghệ thực phẩm và một số ngành khác. các phản ứng sinh học trong quá trình sản xuất. sản phẩm của vi sinh vật hiếu khí
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM Đề Tài : VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆP THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Nhóm : 3.3 LỚP: Chiều thứ tiết – TPHCM THÁNG 3/ 2015 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG MỤC LỤC NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 TRANG Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG I TỒNG QUAN Khái quát Phần lớn vi sinh vật hiếu khí tiến hành oxi hóa chất dinh dưỡng hữu thành CO H2O Vì cacbon CO2 đạt tới mức oxi hóa cao nên người ta thường gọi trình trình oxi hóa không hoàn toàn Một số vi sinh vật có khả oxi hóa chất điều kiện hiếu khí lại làm sinh sản phẩm chưa oxi hóa hoàn toàn Vì có tích lũy sản phẩm giống trình lên men kị khí người ta gọi trình oxi hóa không hoàn toàn trình “lên men” Chữ “lên men” dùng theo thói quen lên men axit axetic, lên men axit linolenic thực trình trình lên men mà oxi hóa hiếu khí[1] Vai trò trình lên men hiếu khí công nghiệp thực phẩm Có nhiều trình lên men hiếu khí có ý nghĩa qua trọng công nghiệp lên men chúng làm sinh nhiều sản phẩm có giá trị Đặc biệt vai trò trình lên men hiếu khí công nghiệp thực phẩm mang lại sản phẩm giá trị định như: 2.1 Quá trình Lên men acetic Quá trình lên men acid acetic có vai trò quan trọng thực phẩm sản xuất nước giải khát, bioproduction hoá chất công nghiệp, acid acetic đóng vai trò tích cực việc sản xuất loại thực phẩm lựa chọn đồ uống, làm hỏng thực phẩm đồ uống khác Với hàm lượng acid acetic 2-5%, người ta gọi dung dịch giấm ăn Giấm ăn sử dụng công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp, rau quả, gia vị bữa ăn gia đình Giấm nhân tố quan trọng sử dụng rộng rãi ẩm thực, nội trợ ngày giấm sử dụng loại dầu, kem làm trắng da, mượt tóc cho phái đẹp sử dụng rộng rãi phát triển theo nhu cầu ngày cao người 2.2 Quá trình lên men citric Axit citric loại axit hữu không độc, sử dụng rộng rải kinh tế quốc dân Từ năm 1970 tổng sản lượng axit citric giới 300.000 tấn, năm 1990 tăng lên 550.000 Trong số có khoảng 70% axit citric sử dụng ngành công nghiệp NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG thực phẩm (sản xuất nước ngọt, bánh kẹo, mức, chống oxi hóa dầu béo, bảo quản thực phẩm, …) Ở nước ta năm phải nhập khoảng 500 – 1.000 axit citric chủ yếu để dung công nghiệp thực phẩm [1] Bản chất trình lên men hiếu khí Bản chất trình lên men hiếu khả oxi hóa chất vi sinh vật điều kiện điều kiện hiếu khí lại làm sinh sản phẩm chưa oxi hóa hoàn toàn (như ketoaxit, axit axetic, axit gluconic, axit fumaric, axit limonic….) Vì có tích lũy sản phẩm giống trình lên men kị khí người ta gọi trình oxi hóa không hoàn toàn trình lên men Nhưng thực trình trình lên men mà oxi hóa hiếu khí [1] Và thường gọi lên men hiếu khí II ỨNG DỤNG CÁC VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ TRONG CNTP Vi sinh vật có ảnh hường lớn đến môi trường, động vật bao gồm người thể mang lại lợi ích gây hại Tuy nhiên phần tìm hiểu ảnh hưởng vi sinh vật đến người đặc biệt mặt mang lại lợi ích cho người từ vi sinh vật Nói cách khác ứng dụng vi sinh vật lĩnh vực công nghiệp thực phẩm cụ thề vi sinh vật lên men hiếu khí Có nhiều ứng dụng vi sinh vật lên men hiếu khí công nghệ thực phẩm Nhưng chủ yếu công nghệ sản xuất thu nhận sinh khối từ vi sinh vật sản phẩm trao đổi chất từ trình trình lên men axetic, trình lên men citric, lên men glutamic… Công nghệ sản xuất thu nhận sinh khối từ vi sinh vật 1.1 Định nghĩa phân loại Sinh khối tổng trọng lượng sinh vật sinh quyền số lượng sinh vật đơn vị diện tích, thể tích Phân loại Trong công nghệ sản xuất Sinh khối vi sinh vật ta có dạng: - Sinh khối gồm tế bào sống: Loại sinh khối bao gồm vi sinh vật dung sản xuất bánh mì sinh khối vi sinh vật dùng sản xuất thuốc trừ sâu sinh học vaccine dung cho người động vật Các loại sinh khối đòi hỏi phải đảm bảo NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG tế bào dạng sống có hoạt tính sinh học cao Do việc thu nhận chúng bắt buộc phải đảm bảo đặc tính không bị thay đổi - Sinh khối bao gồm tế bào vi sinh vật chết: Loại sinh khối chủ yếu dung vào mục đích làm thực phẩm cho người cho gia súc Sinh khối bao gồm cá tế bào chết không cần đến hoạt động chúng, việc thu nhận chúng trở nên dễ dàng hơn.[3] 1.2 phương pháp thu sinh khối vi sinh vật Việc thu hồi sản phẩm với hiệu suất cao có ý nghĩa định tính kinh tế quy trình công nghệ Vì việc tách, thu hồi sản phẩm phải tính toán từ chọn giống chủng vi sinh vật để lên men, chọn nguyên liệu môi trường dinh dưỡng Khi trình lên men kết thúc, người ta tiến hành thu hồi sản phẩm Các sản phẩm trình tổng hợp vi sinh vật thường tích luỹ tế bào dung dịch nuôi cấy * Việc tách tế bào vi sinh vật khỏi pha lỏng dịch lên men - Nếu vi sinh vật có cấu tạo hệ sợi nấm, tảo dùng phương pháp lọc vớt - Nếu vi sinh vật đơn bào, có kích thước tế bào nhỏ nấm men, vi khuẩn dùng phương pháp ly tâm, thường ly tâm tốc độ cao * Việc xử lý phụ thuộc vào mục tiêu công nghệ Tùy theo mục đích mà có phương pháp thu nhận sản phẩm khác Dưới số phương pháp chủ yếu: - Phương pháp lắng tủa: để lắng tự nhiên, tủa muối, dung môi hữu cơ, protein, đẳng điện, - Phương pháp lọc: phân riêng hỗn hợp không đồng nhứt qua lớp lọc, bã giữ lại, dung dịch chui qua lọc Trong phương pháp lọc có sử dụng chất trợ lọc than mịn, đất sét tán nhỏ, Amiang mịn, Thiết bị lọc thường máy lọc khung bản, lọc túi, - Phương pháp ly tâm: phương pháp lắng tủa nhờ lực ly tâm - Phương pháp chiết dung môi: Bắt đầu giai đoạn trộn hai pha nước dung môi để tăng bề mặt tiếp xúc, giai đoạn sau phân ly lắng gạn, ly tâm - Phương pháp hấp phụ: hấp phụ dung dịch cột chứa chất hấp phụ, sau tách chất hấp phụ Phương pháp sấy khô, cô chân không NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG 1.3 ứng dụng sinh khối vi sinh vật CNTP - Sinh khối giàu prôtêin dùng làm thực phẩm cho người thức ăn cho gia súc tế bào vi sinh vật (kể sinh khối tảo) sấy khô chết, giàu prôtêin, vitamin nhóm B chất khoáng Nguồn sinh khối gọi prôtêin đơn bào - Sinh khối nấm men tế bào sống để dùng công nghiệp bánh mì-men bánh mì, sinh khối có hoạt tính enzyme tiêu hóa để sản xuất thuốc hỗ trợ tiêu hóa biolactovin… - Sinh khối cố định đạm làm phân bón vi sinh, loại phân bón vi sinh với vi khuẩn sống tự đất sống cộng sinh với họ đậu NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Quá trình lên men axetic 2.1 Giới thiệu chung acid axetic Acid acetic có công thức phân tử CH 3COOH, acid hữu (Acid cacboxylic), mạnh Acid cacbonic Phân tử gồm có nhóm methyl (-CH 3) liên kết với nhóm cacboxyl (COOH), khối lượng phân tử 60,5 kg/kmol Acid acetic chất lỏng không màu, có mùi sốc, vị chua, có khả hút ẩm từ không khí Nhiệt độ nóng chảy tnc = 16,630C, nhiệt độ sôi ts = 1180C, tỷ trọng 1,049; độ nhớt 200C 1,21.10-3 Ns/m2 Trong dung dịch acid acetic tồn dạng (CH 3COOH)2, (CH3COOH)3, tồn phân tử kép liên kết hydro phân tử với Acid acetic tan nước dung môi thường (rượu aceton, cồn, eter, chloroform,…) với tỷ lệ Ngoài dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu (nhựa, tinh dầu, ) Đặc biệt acid acetic hoà tan tốt cellulose hợp chất Acid acetic bền với chất oxi hoá acid chromic, permanganat Acid acetic có tác dụng phân huỷ da, gây bỏng, ăn mòn nhiều kim loại hợp kim, hoà tan tốt nhiều chất vô Acid acetic đóng vai trò quan trọng đời sống công nghiệp Nó ứng dụng nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp tổng hợp hữu cơ, công nghiệp thực phẩm, … 2.2 Nguyên liệu Nguyên liệu chủ yếu trình lên men axetic ethanol hay số nguyên liệu khác có có nguồn gốc từ nông nghiệp bao gồm tinh bột ( gạo, ngô, lúa mì, đại mạch, ), đường(mật ong, nho, táo, điều,…) Nếu nguyên liệu ethanol trình lên men có bước chuyển hóa cồn thành axit axetic Ethanol Vi khuẩn/ oxy hóa A axetic * Còn với nguyên liệu khác phải qua bước sau: [4] - Nguyên liệu đường - Nguyên liệu có tinh bột NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Rượu hóa Đường hóa Rượu Đường Page Vi khuẩn/ oxy hóa Rượu hóa Rượu A axetic Vi khuẩn/ oxy hóa A Axetic MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG 2.3 Vi sinh vật lên men chủ yếu Vi khuẩn acetic: Vi khuẩn actic vi khuẩn lấy lượng từ trình oxy hóa ethanol để tạo thành acid acetic trình lên men Hiện người ta biết đến hàng chục loài vi khuẩn axetic thuộc họ Acetobacter Chúng có đặc điểm chung sau đây: - Là trực khuẩn gram âm, không sinh bào tử, hô hấp hiếu khí bắt buộc, xếp đôi hay tạo thành chuỗi, thường tạo thành lớp màng bề mặt, có loài có khả chuyển động có loài không - Có nhiều rau - Nguồn dinh dưỡng cacbon: oxi hoá rượu etylic hay rượu khác thành axit tương ứng Có khả sử dụng glucose - Nguồn dinh dưỡng nitơ: sử dụng muối amoni hay peptone - Có hai ngưỡng pH: pH thích hợp từ 5,4 - 6,8, pH thích ứng cho lên men từ 3,5 - 4,5 Chúng gồm loài sau đây: - Acetobacter aceti: trực khuẩn hình que ngắn, không sinh bào tử, không chuyển động chúng có khả liên kết với thành chuỗi dài Chúng bắt màu vàng với iot có khả chịu nồng độ cồn cao (11%) tích tụ 6% axit axetic Nhiệt độ phát triển tối ưu chúng 340C, nhiệt độ lên 400C xảy tượng co tế bào tạo hình lê Thường thấy chúng phát triển bia - Acetobacter pasteurianum: trực khuẩn ngắn, hình thái gần giống loài trên, khác chúng bắt màu xanh thẫm với iot Tạo thành khuẩn lạc hình nhăn nheo môi trường đặc Có khả tích tụ 6,2% ax it axetic - Acetobacter orleanense: trực khuẩn không chuyển động, có kích thước trung bình Khi tăng nhiệt độ chúng tạo thành tế bào hình dài hình sợi không tạo hình Thường thấy chúng phát triển dịch nho loãng Có khả tồn nồng độ cồn từ 11 ÷ 12% tích luỹ axit axetic đến 9,5% NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG - Acetobacter xylinum: trực khuẩn không chuyển động Khi lên men tạo màng dấm dày sữa bề mặt dung dịch, màng chứa nhiều hemixenluloza nên nhộm với I2 H2SO4 cho màu xanh Chúng tích tụ 4-5% acid axetic có nhược điểm oxi hóa tiếp tục acid acetic thành CO2 H2O nên làm giảm hiệu suất thu hồi Chúng sử dụng ngành sản xuất nước uống lên men có ga Acetobacter xylinum có bao nhầy cấu tạo cellulose - Acetobacter schiitzenbachii: hình que tương đối dài kết hợp thành chuỗi, không sinh bào tử, không chuyển động, gram âm Các tế bào già tạo thành màng chặt không Vì vậy, giống dung để sản xuất giấm theo phương pháp chìm tạo thành 11,512% acid acetic dung dich nuôi cấy Nhiệt độ tối thích 2800C - Acetobacter curvum: có đặc tính tương tự Acetobacter schiitzenbachii, tạo thành acid cao, không tạo màng chắc, không làm bẩn vỏ bào làm đục giấm Nhiệt độ tối thích 35-370C, nâng nhiệt độ giới hạn giống phát triển yếu tạo thành acid - Acetobacter suboxydans: dung công nghiệp vitamin để sản xuất ascobic (vitamin C) 2.4 Bản chất Cơ chế trình lên men - Bản chất trình lên men acid acetic: trình oxy hoá không hoàn toàn cồn thành acid acetic nhờ vi khuẩn acetic hay vi khuẩn Acetobacter điều kiện hiếu khí - Cơ chế phản ứng trình lên men acid acetic: Lên men giấm trình oxy hoá rượu ethanol thành acid acetic nhờ có enzym alcohol oxydaza xúc tác điều kiện hiếu khí: C2H5OH + O2 -> CH3COOH + H2O + 117 Kcal NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 10 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Giai đoạn oxi hóa acetandehyd thành acid, dùng xúc tác mangan, sau chưng cất phân đoạn nhiệt độ : 500C – 800C để thu acid có hiệu suất cao Phương pháp có giá trị thực tế cao tạo nhiều sản phẩm phụ nên làm giảm hiệu suất phản ứng Hiện tổng hợp từ metanol CO phản ứng: CH3OH + CO -> CH3COOH - Phương pháp kết hợp Phương pháp đời với phát triển công nghiệp hoá dầu hoá gỗ nhằm tận dụng phế liệu nó, nâng cao hiệu kinh tế ngành Một vài trình phương pháp sau: Trước tiên người ta tiến hành oxy hoá hydro cacbon thấp propan, butan tạo thành acetandehyd sản phẩm khác Acetandehyd oxy hoá có xúc tác thành acid acetic Sau người ta trung hoà khối thuỷ phân tiến hành lên men để thu nhận dung dịch chứa acid acetic Phương pháp hỗn hợp sử dụng nhiều phương pháp thuỷ phân bột gỗ acid (phương pháp hoá học) - Phương pháp sinh học Hiện người ta sản xuất acid acetic chủ yếu phương pháp lên men (sản phẩm giấm ăn) So với phương pháp khác, phương pháp lên men có ưu điểm: -Công nghệ sản xuất acid acetic hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường -Quá trình chuyển hoá (hay trình lên men) thực điều kiện ôn hoà, không cần nhiệt độ cao, áp suất cao hay máy móc thiết bị phức tạp -Nguyên liệu để sản xuất acid acetic phương pháp lên men dễ kiếm, sử dụng nguyên liệu chứa đường (nước ép trái cây, nước ép dứa, nước ép mía, …), sử dụng nguyên liệu chứa tinh bột cồn công nghiệp 2.7 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm - Giấm dùng để nấu nướng: chứa axit axetic 4- 5% có vị nồng, thơm dịu, tẩy mùi cá, giúp tươi thịt, hải sản - Giấm ăn với cơm rau trộn: Độ axit axetic 3- 4%, vị ngọt, thơm thích hợp cho trộn rau, nước chấm, ăn với phở, mì quảng, điểm tâm… NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 13 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG - Loại bảo vệ sứ khỏe: Axit axetic khoảng 1- 2%, vị ngon, làm mệt học hành mệt mỏi pha giấm với đường, thêm đá lạnh vào uống sảng khoái, giải khát, tốt cho sức khỏe NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 14 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG * Quá trình lên men giấm Các phản ứng sản xuất dấm ăn nhờ A suboxidans : CH3-CH2-OH -> CH3-CHO + 2H Sau hydrate hóa acetaldehyde diễn phản ứng cho hidro lần thứ 2: CH3CH(OH)2 -> CH3COOH + 2H NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 15 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG H2 NADP nhận citochrome chuyển đến O2 chất nhận điện tử cuối NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 16 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Page 17 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG * MỘT SỐ SẢN PHẨM GIẤM TRÊN THỊ TRƯỜNG NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 18 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Quá trình lên men Citric 3.1 Giới thiệu chung acid citric Acid citric hay acid xitric acid hữu yếu có công thức chung C6H8O7 Acid citric sản phẩm kết tinh suốt, không màu thể rắn dạng viên màu trắng; điểm nóng chảy 1530C, tỷ trọng 1.542; 1000C bị dung giải; 1500C bị bay thành acid citric khan Acid citric tồn loạt loại rau quả, chủ yếu loại chi Citrus Các loài chanh có hàm lượng cao acid citric; tới 8% khối lượng khô chúng (1,38-1,44 gam aoxơ nước quả) Hàm lượng acid citric cam, chanh nằm khoảng từ 0,005 mol/L loài cam bưởi chùm tới 0,030 mol/L loài chanh Các giá trị phụ thuộc vào điều kiện môi trường gieo trồng Tính acid acid citric ảnh hưởng nhóm carboxyl - COOH, nhóm carboxyl cho proton để tạo thành ion citrat Các muối citrat dùng làm dung dịch đệm tốt để hạn chế thay đổi pH dung dịch acid Các ion citrat kết hợp với ion kim loại để tạo thành muối, phổ biến muối canxi citrat dùng làm chất bảo quản giữ vị cho thực phẩm Bên cạnh ion citrat kết hợp với ion kim loại tạo thành phức dùng làm chất bảo quản làm mềm nước 3.2 Nguyên liệu Hàm lượng gluxit có ngô cao (67,9%), tiếp đến mật rỉ, khoai lang, sắn, cuối khoai tây Tuy nhiên muốn sản xuất acid citric cần phải trải qua giai đoạn thủy phân tinh bột thành đường, dùng mật rỉ thành phần hóa học chủ yếu đường vi sinh vật trực tiếp sử dụng đường để tạo thành acid citric Mặt khác mật rỉ nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm mật rỉ nguyên liệu sử dụng nhiều việc sản xuất acid citric, nhiên cần xử lí mật rỉ trước sử dụng mật rỉ chứa chất màu, hệ keo, đặc biệt kim loại nặng ảnh hưởng đến trình lên men, ức chế vi sinh vật phát triển 3.3 Vi sinh vật lên men chủ yếu NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 19 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Acid citric chủ yếu tổng hợp nhờ loài nấm sợi loài nấm men loài vi khuẩn khả Các loài nấm sợi có khả tổng hợp acid citric bao gồm: Citromycesglader, citromyees fferianus, chitromyees Conidiophone, Penicillium lutcum, Penicillium glaucum, Aspergillus niger, Aspergillus Oryzae, Aspergillus batatac, Aspergillus awamari Aspergillus welchii Aspergillusniger nấm sợi ứng dụng nhiều vào sản xuất acid citric, để đáp ứng yêu cầu giống dùng sản xuất acid citric là: Có khả tạo acid mạnh Có khả chịu môi trường acid lượng acid citric tăng cao Ít tạo acid hữu khác acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric Aspergillus niger loại nấm sợi loài phổ biến chi Aspergillus có nhiều ứng dụng công nghệ sinh học, nhiệt độ tối ưu 35 – 37 0C, pH từ 1,4 - Nó gây bệnh gọi nấm mốc đen số loại trái rau nho, hành tây, đậu phộng, chất gây ô nhiễm phổ biến thực phẩm Aspergillus niger vi sinh vật hiếu khí phát triển chất hữu cơ, tìm thấy gần khắp nơi môi trường có chứa đất Ngoài ra, tìm thấy chất thải, nguyên liệu thực vật phân hủy phân hữu môi trường trời Môi trường ẩm nhà tạo môi trường sống tốt cho phát triển nấm mốc Chẳng hạn lĩnh vực hộ gia đình, tường phòng tắm khu vực khu vực khác có mositure 3.4 Bản chất Cơ chế trình lên men * Bản chất trình: trình oxy hóa đường thành acid citric tác dụng vi sinh vật mà nguyên liệu * Cơ chế trình lên men: Trong trình glucose chuyển hoá thành acid pyruvic theo đường EMP (Embden-Mayerhof-Parnas), sau acid pyruvic tiếp tục chuyển hoá thành acid citric[2] Phương trình tổng quát trình này: 2C6H12O6 + 3O2 → 6C6H8O7 + 4H2O + x kcal Glucose NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Acid citric Page 20 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Phương trình chung chuyển hoá đường thành acid citric biểu thị sau: C12H22O11 → C6H12O6 → C6H8O7 + H2O + x kcal Saccarozơ NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Glucose Page 21 Acid citric MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG 3.5 Các yếu tố Ảnh hưởng đến trình lên men [2] - Mô Trường dinh dưỡng Nấm mốc cần đường, tinh bột muối vô Trong điều kiện thường nấm mốc phát triển sinh khối tạo acid citric Trong trường hợp môi trường nhiều cabon nitơ lượng đường - 20%, nitơ 0,07%, bổ sung thêm nguyên tố khoáng P, Fe, Zn… trình tổng hợp axit citric xảy mạnh - pH môi trường PH thích hợp cho Aspergillus niger tạo thành acid citric từ - 4, tùy thuộc vào chủng nấm mốc sử dụng Ta acid hoá môi trường HCl, pH môi trường phụ thuộc vào nguồn nitơ Nếu sử dụng NH4NO3 pH thích hợp 3, sử dụng NH4Cl pH thích hợp Trong trình lên men tạo thành acid citric nên pH giảm mạnh, cần phải điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp - Sự thoáng khí Quá trình oxi hoá cần lượng lớn oxy, cần phải cung cấp không khí cho trình lên men cách thông thoáng khí môi trường Ngoài thông thoáng khí giảm lượng khí cacbonic môi trường Trong thực tế sản xuất người ta thường thổi không khí vô trùng vào dịch lên men - Nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp khoảng 31 - 37 0C Thấp tạo axit gluconic, cao việc tạo axit citric bị kìm hảm Thời gian lên men khoảng – 10 ngày 3.6 Các phương pháp sản xuất citric Hiện tồn hai phương pháp sản xuất acid citric từ nấm sợi Aspergillus niger: phương pháp lên men bề mặt phương pháp lên men chìm - Lên men theo phương pháp bề mặt : Quá trình chuẩn bị giống Mật rỉ đường cần phải xử lý màu hệ keo cách cho dịch qua than họat tính để hấp phụ pha loãng để điều chỉnh hệ keo dịch mật rỉ Nếu mật rỉ có Fe3+ người ta cho vào mật rỉ sau pha loãng K4{Fe(CN)6} NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 22 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Tiếp theo ta hiệu chỉnh hàm lượng đường pH để thuận lợi cho trình lên men Hàm lượng đường hiệu chỉnh hàm lượng từ 14 - 15% khối lượng Ngoài để trình lên men thuận lợi cho vi sinh vật người ta bổ sung MgSO4, NH4NO3, KH2PO4 điều chỉnh pH từ 2,2 - tùy thuộc vào thành phần chất bổ sung mà điều chỉnh pH cho hợp lý Môi trường lên men phải lọc kỹ trùng, làm nguội, phân phối vào khay, nuôi nhiệt độ 28 - 32oC thời gian từ 48 - 72 Quá trình lên men bề mặt dịch lỏng nhờ lớp váng dày khuẩn lạc nấm Aspergillus niger Acid citric thẩm thấu qua màng tế bào vào môi trường Kết thúc trình lên men, người ta lấy phần dịch lên men đem lọc để thu acid citric tiếp tục lên men mẻ - Lên men theo phương pháp chìm: Trong công nghệ sản xuất acid citric theo phương pháp chìm, người ta sử dụng môi trường giống môi trường lỏng dùng phương pháp lên men bề mặt Quá trình thực thiết bị lên men có cánh khuấy có hệ thống thổi khí liên tục Người ta tiến hành lên men 28 – 320C thời gian – ngày Trong qúa trình lên men, người ta thường phải sử dụng CaCO3 để điều chỉnh pH acid citric tạo thành làm giảm pH xuống – 1,5 Việc điều chỉnh có ý nghĩa người ta chuyển acid citric xitrat canxi lắng xuống Kết thúc trình lên men, người ta sử dụng H2SO4 để tách acid citric Tiến hành cô đặc kết tinh acid citric * Quy trình sản xuất axit citric từ nấm mốc [4] Nguyên liệu có sẵn mật rỉ, đường… hay dịch tinh bột đường hóa Cho thêm chất dinh dưỡng cần cho phát triển nấm mốc amonsunfat, amon nitrat, nguyên tố vi lượng… Thanh trùng dịch lên men hạ đến nhiệt độ phù hợp cho lên men, điểu chỉnh pH HCl đến pH - Bào tử nấm mốc asp.niger sản xuất phân xưởng riêng trước cho vào lên men, bào tử dãng huyền phù nước Lúc đầu bào tử phát triển môi trường thức ăn thích hợp với nấm mốc để tạo màng nấm mốc tốt nhiệt độ 34 0C Sau ngày màng mốc phủ kính bề mặt khay Cho toàn vào thùng chứa dung dịch nấm mốc đem lên men vào dịch môi trường lên men NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 23 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Trung hòa dịch lên men CaCO3 Dựa vào độ hòa tan khác hợp chất muối tạo thành, ta tách citrate – Ca Citrat – Ca hòa tan nước sôi tan nhiều tron nước lạnh, oxalat – Ca không hòa tan gluconate – Ca hòa tan nhiệt độ Lọc để tách kết tủa citrate – Ca Phân ly citrat – Ca dung dịch H 2SO4 để tạo citric, cô đặc kết tinh thu axit citric tinh thể NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 24 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG * Quy trình sản xuất acid citric từ phế liệu dứa (tương tự với chanh): NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 25 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Đem phế liệu dứa ép lấy nước trích ly chất hòa tan ép Thường trích ly ép lần để lấy dịch triệt để Cho lên men nước ép – ngày để phân hủy đường pectin có nước ép Lọc đổ dung dịch vôi nóng vào Đun sôi vài phút để canxi citrat kết tủa lắng xuống Gạn nước rửa phần cặn (muối xitrat) nước sôi Sau cho H2SO4 (360 Be) vào, đun sôi 30phút để yên để hoàn thành trình phân giải canxi citrat thành acid citric Đem lọc, loại bỏ phần cặn canxi sunfat sau rửa cặn Cô đặc dung dịch acid citric thu chân không đến 400 Be, để kết tinh – ngày Phân li máy li tâm, acid citric kết tinh Đem tinh chế acid nước than hoạt tính, acid citric tương đối tinh khiết 3.7 Ứng dụng trình lên men citric công nghệ thực phẩm Với vai trò chất phụ gia thực phẩm, acid citric dung làm gia vị, chất bảo quản thực phẩm đồ uống, đặc biệt nước giải khác, mang mã số E3305 Muối citrate nhiều kim loại dùng để vận chuyển chất khoàng thành phần chất ăn kiên vào thể Acid citric sử dụng siro, chất làm se, loại viên sủi loại thuốc bột Nó sử dụng truyền máu Acid citric cho vào thành phần kem để giọt chất béo tách biệt Ngoài them váo nước ép chanh tươi NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 26 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Tài Liệu Tham Khảo Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty, Vi sinh vật học thực phẩm, Nhà Xuất Bản giáo dục Việt Nam Vi sinh học thực phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM Kỹ thuật thực phẩm III, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM Ứng dụng công nghệ sinh học công nghệ thực phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM Lương Đức Phẩm, Công nghệ vi sinh vật tập – vi sinh vật học công nghiệp, 1996, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-cong-nghe-san-xuat-cac-san-pham-len-men-tu-phe-lieurau-trai-53087/ NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 27 [...]... vật học thực phẩm, Nhà Xuất Bản giáo dục Vi t Nam 2 Vi sinh học thực phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM 3 Kỹ thuật thực phẩm III, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM 4 Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm tp.HCM 5 Lương Đức Phẩm, Công nghệ vi sinh vật tập 2 – vi sinh vật học công nghiệp, 1996, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM... diễn ra phản ứng cho hidro lần thứ 2: CH3CH(OH)2 -> CH3COOH + 2H NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 15 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG H2 được NADP nhận và các citochrome được chuyển đến O2 là chất nhận điện tử cuối cùng NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 16 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Page 17 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG * MỘT SỐ SẢN PHẨM GIẤM TRÊN... trường giống như môi trường lỏng dùng trong phương pháp lên men bề mặt Quá trình được thực hiện trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và có hệ thống thổi khí liên tục Người ta tiến hành lên men ở 28 – 320C trong thời gian 6 – 7 ngày Trong qúa trình lên men, người ta thường phải sử dụng CaCO3 để điều chỉnh pH vì acid citric được tạo thành sẽ làm giảm pH xuống 1 – 1,5 Vi c điều chỉnh này còn có ý nghĩa... đường vi sinh vật sẽ trực tiếp sử dụng đường để tạo thành acid citric Mặt khác mật rỉ là nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm do đó mật rỉ là nguyên liệu được sử dụng nhiều hơn trong vi c sản xuất acid citric, tuy nhiên cần xử lí mật rỉ trước khi sử dụng vì trong mật rỉ chứa chất màu, hệ keo, đặc biệt là kim loại nặng ảnh hưởng đến quá trình lên men, ức chế vi sinh vật phát triển 3.3 Vi sinh vật lên men chủ... tinh khiết 3.7 Ứng dụng của quá trình lên men citric trong công nghệ thực phẩm Với vai trò là một chất phụ gia thực phẩm, acid citric được dung làm gia vị, chất bảo quản thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là nước giải khác, nó mang mã số E3305 Muối citrate của nhiều kim loại được dùng để vận chuyển các chất khoàng trong các thành phần của chất ăn kiên vào cơ thể Acid citric được sử dụng trong siro, chất... tâm… NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 13 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG - Loại bảo vệ sứ khỏe: Axit axetic khoảng 1- 2%, khẩu vị khá ngon, mỗi khi làm về mệt hoặc học hành mệt mỏi thì pha giấm với đường, thêm đá lạnh vào uống sảng khoái, giải khát, rất tốt cho sức khỏe NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 14 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG * Quá trình lên men giấm Các phản ứng trong sản... khi cho vào lên men, bào tử ở dãng huyền phù trong nước Lúc đầu bào tử được phát triển trên môi trường thức ăn thích hợp với nấm mốc để tạo màng nấm mốc tốt ở nhiệt độ 34 0C Sau 2 ngày màng mốc phủ kính bề mặt khay Cho toàn bộ vào thùng chứa dung dịch nấm mốc đem lên men vào dịch môi trường lên men NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 23 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Trung hòa dịch lên men bằng CaCO3... tác dụng của vi sinh vật mà trong các nguyên liệu * Cơ chế quá trình lên men: Trong quá trình này glucose được chuyển hoá thành acid pyruvic theo con đường EMP (Embden-Mayerhof-Parnas), sau đó acid pyruvic tiếp tục chuyển hoá thành acid citric[2] Phương trình tổng quát của quá trình này: 2C6H12O6 + 3O2 → 6C6H8O7 + 4H2O + x kcal Glucose NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Acid citric Page 20 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM... cung cấp không khí cho quá trình lên men bằng cách thông thoáng khí môi trường Ngoài ra sự thông thoáng khí còn giảm lượng khí cacbonic trong môi trường Trong thực tế sản xuất người ta thường thổi không khí vô trùng vào dịch lên men - Nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp khoảng 31 - 37 0C Thấp hơn thì tạo axit gluconic, cao hơn thì vi c tạo axit citric bị kìm hảm Thời gian lên men khoảng 7 – 10 ngày 3.6 Các phương... loại vi n sủi và loại thuốc bột Nó cũng được sử dụng trong truyền máu Acid citric cũng được cho vào thành phần của kem để giữa các giọt chất béo tách biệt Ngoài ra nó cũng được them váo nước ép chanh tươi NHÓM THỰC HIỆN : 3.3 Page 26 MÔN: VI SINH HỌC THỰC PHẨM GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG Tài Liệu Tham Khảo 1 Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty, Vi sinh vật học thực phẩm, Nhà Xuất Bản giáo dục Vi t