Tài liệu Chương 2: Các quá trình lên men pdf

Sự lên men rượu thông thường pH = 4÷ 5 Quá trình hô hấp kỵ khí yếm khí: Chất nhận hydro cuối cùng là aldehyt axetic một trong những sản * Thời kỳ cảm ứng: glyxeraldehyt-3P  glyxerin-3

Chương 2: Các quá trình lên men

2.1 Quá trình lên men rượu

2.2 Quá trình lên men lactic

2.3 Quá trình lên men propionic

2.4 Quá trình lên men butyric và axeton -

butanol

2.5 Quá trình lên men axetic

2.6 Quá trình lên men xitric

2.7 Một số quá trình lên men khác

2.1.1 Cơ chế của quá trình lên men

rượu2.1.1.1 Sự lên men rượu thông thường (pH = 4÷ 5)

Quá trình hô hấp kỵ khí (yếm khí): Chất nhận hydro cuối cùng là aldehyt axetic (một trong những sản

* Thời kỳ cảm ứng: glyxeraldehyt-3P  glyxerin-3P 

glyxerin

Phương trình Neuberg 1:

2.1.1 Cơ chế của quá trình lên men

rượu2.1.1.2 Sự lên men rượu trong điều kiện kiềm và axit

2.1.2 Vi sinh vật lên men rượu rượu

Nấm men 

Vi khuẩn Nấm mốc

2.1.2.1 Nấm men 

 Đặc điểm chung: Hình cầu, trứng hoặc elip; tồn tại đơn lẻ

hoặc từng cặp; hô hấp tùy tiện; khuẩn lạc tròn bóng, đều đặn, màu vàng sáng

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces carlsbergensis

Saccharomyces elipsoideus Schizosaccharomyces pombe Kluyveromyces sp

 Phân loại

- Nấm men nổi: Cường lực lên men lớn, tạo nhiều CO2; Top ~

20÷280C; sản xuất rượu cồn, bánh mỳ, bánh ngọt;

Sarcharomyces cerevisiae

- Nấm men chìm: Cường lực lên men yếu, tạo ít CO2, Top ~ 5

÷ 100C; lên men bia, rượu vang, sampanh; Sarcharomyces

2.1.2 Vi sinh vật lên men rượu rượu

2.1.2.2 Vi khuẩn

 Sarcina ventriculi : EMP, pyruvatdecacboxylaza

Glucoza + 2ADP + 2P vc 2 Etanol + 2CO 2 + 2ATP

 Zymomonas mobilis : Entner- Doudoroff (KDPG)

Glucoza + ADP + P vc 2 Etanol + 2CO 2 + ATP

 VK lactic dị hình, TK đường ruột, Clostridium: rượu là sản

phẩm phụ

2.1.2.3 Nấm mốc

Mucor (Mucor rouxii) Ứng dụng trong

sản xuất rượu cồn từ tinh bột

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên

men rượu

rượu

2.1.3.1 Nồng độ đường

 Tất cả nấm men: đường đơn (glucoza, fructoza) hoặc đường

đôi (saccaroza, maltoza); Saccharomyces lactis  đường lactoza; nấm men bánh mì  đường galactoza

 Nồng độ đường thích hợp 8 ÷ 20%; rượu cồn 14 ÷ 20%; rượu vang

 Khả năng chịu cồn là nồng độ rượu đình chỉ sự phát triển

của nấm men (nuôi cấy ở 300C sau 72h)

 Nồng độ rượu 12-14 %: ức chế khả năng lên men (7 ÷ 9 %)

2.1.3.4 pH

2.1.3.5 Nhiệt độ

2.1.4 Ứng dụng của quá trình lên men rượurượu

2.1.4.1 Sản xuất cồn

2.1.4.2 Sản xuất bia

2.1.4.3 Sản xuất rượu vang và sâmpanh

2.1.4.4 Sản xuất bánh mỳ

Nguồn nguyên liệu

 Rỉ đường: Pha loãng  xử lý  lên men (pH 4,5; T~20 ÷

280C; 72h  8 ÷ 12% cồn

 Tinh bột: Ngô, sắn, khoai, lúa, lúa mì  thủy phân thành đường (kiềm, axit hoặc enzym); phương pháp Mucor-malt và amilo

 Dịch đường sữa (lactoserum): Loại bớt protein  xử lý  lên men

 Dịch kiềm sunfit: Đường tổng số 30% (62% có thể lên men); 0,5÷1,5% etanol, 2 ÷8% metanol

 Dịch thủy phân gỗ và phế thải nông nghiệp: Thủy phân bằng HCl;

1 ÷ 2% etanol, 0,5 ÷ 1% metanol, este và aldehyt

2.1.4.1 Sản xuất cồn rượu

 Saccharomyces cerevisiae

 Tình trạng gen ổn định

 Không đòi hỏi nhiều những nhân tố sinh trưởng

 Chịu được áp suất thẩm thấu của muối khi rửa nhiều

2.1.4.2 Sản xuất bia rượu

 Khả năng lên men nhanh nhưng không quá phát triển

sinh khối

 Chuyển đổi tốt đường maltoza thành rưọu etylic

 Chịu được nồng độ cồn nhất định

 Có khả năng chịu được áp suất thẩm thấu cao

 Tình trạng gen ổn định theo thời gian

 Có khả năng tạo chất thơm

 Có khả năng kết bông

Yêu cầu đối với nấm men:

2.1.4.3 Sản xuất rượu vang và sampanh rượu

Lên men chính: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces

ellipsoideus

Lên men phụ (malolactic): Lactobaccillus, Pediococcus,

Leuconostoc

2.1.4.3 Sản xuất rượu vang và sampanh rượu

Yêu cầu đối với nấm men (Cuinier, 1987)

 Chịu được nồng độ đường, CO2 cao

 Chịu được nồng độ SO2 cao (200 ppm)

 Có khả năng tạo etanol (lớn), este, glyxerol, các axit dễ bay hơi

 Có khả năng phân hủy axit malic

 Thích ứng với nhiều thái cực nhiệt độ khác nhau (hoặc cao

hoặc thấp)

 Ít đòi hỏi các yếu tố dinh dưỡng phụ

Nấm men nổi: Saccharomyces cerevisiae

Lên men rượu, lên men lactic ( rượu, CO2 và một số chất thơm)

Yêu cầu đối với nấm men:

• Có khả năng lên men chất khô cao

• Hoạt lực ổn định trong quá trình bảo quản

• Có khả năng thích ứng nhiều mức nhiệt độ khác nhau:

• Có khả năng chịu được áp suất thẩm thấu cao

• Chịu được axit propionic

• Có thể tạo ra nhiều hương thơm

2.2.1 Cơ chế của quá trình lên men lactic

2.2.1.1 Lên men lactic đồng hình

2.2.1.2 Lên men latic dị hình

NADH2 NADH2 NAD

CH3CHOHCOOH

Axit lactic

lactic

2.2.1.2 Lên men latic dị hình

2 C6H12O6  CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH + CO2

2.2.2 Vi khuẩn lên men lactic lactic

2.2.2.1 Đặc tính chung

 Thuộc họ Lactobacteriacceae

 Hình thái: cầu khuẩn, trực khuẩn ngắn, dài, kết đôi hoặc chuỗi

 Đặc điểm sinh lý: Gram(+); không tạo bào tử, hầu hết không

di động, hô hấp tùy tiện (kỵ khí hoặc vi hiếu khí); lên men đường đơn, đường đôi, đại đa số không lên men tinh bột và các gluxit phức tạp, nồng độ đường 5 ÷ 20%; yêu cầu đặc biệt

về chất sinh trưởng (axit amin, axit nucleic và vitamin); pHop= 5,5 ÷ 6; Top= 20 ÷ 500C

Pediococcus: P cerevisae, P halophilus, P acidilactic

Streptococcus :

- Nhóm ưa nhiệt (Top= 450C): Str thermophilus

- Nhóm ưa ấm (Top= 100C): Str cremoris,, Str lactis

Leunocostoc: Axit lactic (-), rượu etylic và CO2 ; Top= 20 ÷ 300C; citrat của sữa → diaxetyl, axetic ; Leuconostoc cremoris, Leu

lactis

Lactobaccillus:

- VK lên men điển hình: L acidophilus,; L delbrueckii

- VK lên men dị hình: L brevis, L lycopyersici

2.2.2 Vi khuẩn lên men lactic

2.2.3 Ứng dụng của quá trình lên men

lactic

lactic

2.2.3.1 Sản xuất axit lactic

2.2.3.2 Ứng dụng trong chế biến sữa

2.2.3.3 Muối chua rau quả

2.2.3.4 Ủ chua thức ăn gia súc

2.2.3.1 Sản xuất axit lactic lactic

Muối lactat canxi

Dịch lên men Lên men

Rỉ đường Tinh bột Nguyên liệu

khác

Tinh chế Tách kết tủa CaSO4

Axit lactic

H2SO4

- Vi khuẩn: Lactobacillus

delbruckii, Lactobacillus

bulgaricus, Streptococcus lactis

- Quá trình lên men: 45 ÷ 500C,

2÷5 ngày, bổ sung Ca(OH)2 hoặc

CaCO3 (10%)

- Dung dịch chứa 11 ÷ 14% muối

canxilactat (hiệu suất 60 ÷ 70%

- Vai trò của axit lactic: sản

xuất bánh kẹo, nước giải khát,

đồ hộp thịt cá…; dung môi

trong sản xuất sơn, vecni,

nhuộm, thuộc da…; muối

lactat, lactat canxi

2.2.3.2 Ứng dụng trong chế biến sữa lactic

1 Sản xuất sữa chua

- Tạo hương : Chủng vi

khuẩn lactic sinh hương:

Str diaxetyl, Str

citrovorus

- Sử dụng quá trình lên men

lactic để làm đông tụ cazein

Bảo quản lạnh Lên men

Sữa chua đặc

Men giống Lên men

Xử lý UHTPhối trộn

Sữa chua uống

2.2.3.2 Ứng dụng trong chế biến sữa lactic

2 Sản xuất Kefir và Kumis

- Sản phẩm sữa chua lên men chứa rượu, giàu CO2

- Kefir: Torula và Str lactis, L causaticus, 0,5÷1% a lactic,

0,5÷2% rượu etylic TL tham khao\KEFIR.ppt

- Kumis: Candida #48 Slide 48 và L bulgaricus

3 Sản xuất phomat

- Tạo cục sữa đông và làm chín

- Tạo cục sữa đông: lên men lactic, men tiêu hóa  đông tụ

cazein

- Làm chín: VK lactic kết hợp với VK propionic, VK sinh sắc tố, nấm mốc

- Vai trò: Gây dưng lại số vi khuẩn tốt sống trong ruột, tăng cường hệ miễn dịch nhằm chống lại sự xâm nhập của các loại

vi khuẩn có hại; giúp hấp thụ tốt hơn các vitamin nhóm B, làm giảm cholesterol; ngăn cản hiện tượng sinh hơi trong ruột

2.2.3.2 Ứng dụng trong chế biến sữa lactic

4 Các sản phẩm probiotic

- Những vi khuẩn lactic thường được sử dụng là:

Lactobacillus acidophilus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus casei

Lactobacillus plantarum Lactobacillus rhamnosus Streptococcus thermophilus Bifidobacterium bifidum

Bifidobacterium breve Bifidobacterium infantis Bifidobacterium longum

Rau quả

Hỗn hợp rau quả + nước muối, đường

Lên men Sản phẩm

 Giai đoạn 1: O2, nhiều loại VSV; lượng nhỏ axit lactic

 Giai đoạn 2: hết O2, VK lactic phát triển mạnh  giảm pH

dịch muối chua; lượng axit lactic ~1 ÷ 1,2%  ức chế VK lactic

dị hình

Lb.plantarum, Lb fermentum, Lb casei

 Giai đoạn 3: lượng axit lactic 1,8÷ 2%  ức chế VK lactic

điển hình

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình muối chua rau quả

 Nồng độ đường: 3 ÷ 6% hỗn hợp rau quả

 Nồng độ muối: 3÷10% hỗn hợp rau quả

 Oxy

 Hệ vi sinh vật: canh trường VK lactic tập trung  hạn chế VK

gây thối rữa ngay từ đầu

2.2.3.4 Ủ chua thức ăn gia súc

/ /My%20Documents/Bai%20giang%20Powerpoint/KEFIR.ppt#14 PHẦN III- Ủ CHUA THỨC ĂN GIA SÚC

2.3.1 Cơ chế của quá trình lên men propionic

* Cơ chất là đường glucoza

3 C6H12O6  4 C2H5COOH + 2 CH3COOH + 2CO2 + H2O

* Cơ chất là axit lactic:

2.3.3 Ứng dụng propionic

2.3.3.1 Sản xuất phomat Hàlan:

- Quá trình làm chín phomát Hàlan

- Axit propionic  phomat có vị chua dịu, mùi hăng đặc trưng

- CO2  phomat xốp và mềm

2.3.3.2 Sản xuất vitamin B12:

- Propionibacterium shermanii

Lên men butyric (pH kiềm)

C6H12O6  C3H7COOH + CO2 + H2OLên men axeton – butanol (pH axit)

C6H12O6  C4H9OH + CH3COCH3 + C2H5OH +

C3H7COOH + CO2 + H2 + H2O

2.4.1 Cơ chế của quá trình lên men

 Chi Clostridium, G (+) sinh bào tử, kỵ khí, chu mao; hình que,

tế bào có bào tử dạng hình thoi, dùi trống; bào tử chịu nhiệt

 Lên men các loại đường, gluxit (dextrin, pectin, tinh bột);

protein phức tạp, peptôn, axit amin, muối amoni, nitrat hoặc N2

propionic Cl propionicum A propionic, axetic, CO2

Sinh a

capronic Cl kluyveri A capronic, lactic, NH3, H2

2.4.3 Ứng dụng butanol

2.4.3.1 Sản xuất axit butyric

 Hương liệu ở dạng este: butyrat metyl - táo, butyrat etyl -

dứa

 Vi khuẩn Clostridium butyricum

 Lên men: rỉ đường, tinh bột; bột đậu tương, khô đậu, khô lạc;

bổ sung CaCO3 (pH hơi kiềm); nhiệt độ 30 ÷ 370C

2.4.3.2 Sản xuất axeton và butanol

 Vi khuẩn Clostridium acetobutylicum

 Dịch lên men: 5 ÷ 6% tinh bột

 Thu được 1,5% butanol

2.4.3.3 Lên men các chất pectin

 Các chất pectin bao gồm 4 nhóm: Protopectin, pectin, axit

pectinic, axit pectic

 Pectin  thủy phân  đường arabinoza C5H10O5, axit

pectinic, rượu metylic)  lên men butyric

2.5.2 Vi khuẩn axetic

 Chi Acetobacter , thuộc họ Acetobacteriaceace

 Đặc điểm: hình elip, hình que ngắn hoặc dài (0,5 ÷ 0,8µm x 0,9 ÷ 4,2µm), xếp đôi hoặc chuỗi; Gram (-), không tạo bào tử,

hô hấp hiếu khí bắt buộc; phát triển pHop 5,4 ÷ 6,8, chuyển hóa pHop 2 ÷ 3, Top 25 ÷ 30oC

 Nguồn cacbon: rượu etylic, (propiolic, butylic, glyxerin ), glucoza

 Nguồn nitơ: muối amôn hoặc peptôn

 Trong họ Acetobacteriaceace: Acetobacter chu mao (peritrichous); Gluconobacter cực mao (polar)

2.5.2 Vi khuẩn axetic

Các chủng thường gặp

 Acetobacter aceti: hình que ngắn, chuỗi dài, không chuyển

động, bắt màu vàng với I2, nồng độ rượu cao (11%), tích tụ

được 6% axit axetic, Top 34oC

 Acetobacter pasteurianum: hình que ngắn, màu xanh với

I2,tích tụ 6% axit axetic

 Acetobacter orleanense: không chuyển động, không bắt

màu với I2, nồng độ rượu 10 ÷ 12%, tích tụ 9,5% axit

 Acetobacter schuitzenbachii: Trực khuẩn dài, có thể thay

đổi hình dạng, không bắt màu thuốc nhuộm I2, có khả năng

tạo 11,5% axit

 Acetobacter xylinum: Không chuyển động, bắt màu xanh

với I2, tích tụ 4,5% axit, oxy hóa axit axetic thành CO2 và H2O;

- 8% axit: ức chế một phần hoạt động của vi khuẩn axetic

- 12 ÷ 14% axit: đình chỉ hoạt động của vi khuẩn axetic

2.5.3.3 Nhiệt độ

30 ÷ 34oC

2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình

lên men

2.5.3.4 Nồng độ oxy

1kg rượu khan cần 2,5m3 không khí

2.5.3.5 Môi trường thức ăn

100 lít rượu loãng: 25g supephotphat; 25g sunfat amon; 0,9g kali cacbonnat; 500g đường glucoza hoặc tinh bột đã thủy phân

2.5.4.1 Phương pháp chậm

• Phương pháp thủ công (Pháp)

• Chủng vi khuẩn: Acetobacter orleanense

• Dịch lên men: 10 – 12% rượu loãng, 1 ÷ 2% axit axetic → lên men → rượu còn 0,3 ÷ 0,5% → lấy dấm ra, cho dịch mới vào

6.1 Cơ chế của quá trình lên men

Nấm mốc Aspergillus niger

#55 Aspergillus niger

(Asp awamori, Penicillium

lactum)

6.1 Cơ chế của quá trình lên men

Nấm men Candida

lipolytica

6.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên

men

6.2.1 Môi trường dinh dưỡng

• Môi trường để lên men xitric là môi trường ít nitơ, nhiều

6.3 Ứng dụng (sản xuất axit xitric)

6.3.1 Phương pháp lên men bề mặt

Sử dụng nấm mốc Aspergillus niger

Dịch đường 15 ÷ 20%, bề dày lớp dịch 8 ÷ 12cm; To=300C, 10

ngày, 200 ÷ 250g axit/lit môi trường (η=80%)

6.3.2 Phương pháp lên men chìm

Sử dụng chủng nấm mốc Aspergillus niger.

Nồng độ đường 15 ÷ 27%

6.3 Ứng dụng (sản xuất axit xitric) xitric

Mỗi phương pháp lại có hai kiểu lên men

* Kiểu thay thế: Khi quá trình phát triển của nấm mốc đạt

yêu cầu, thay dung dịch thức ăn bằng dung dịch lên men chứa

nhiều cacbon, ít nitơ

* Kiểu không thay thế: Chỉ sử dụng một môi trường từ đầu

đến cuối quá trình sản xuất

sữa

#20 2.2.2 Vi khuẩn lên men lactic

#20 2.2.2 Vi khuẩn lên men lactic

53

#20 2.2.2 Vi khuẩn lên men lactic

55

Aspergillus niger

VK axetic + Vật liệu