Bài 2 công nghệ sinh học trong thực phẩm

Trang 1 CNSH THỰC PHẨMChương 2 – Lên men thực phẩm Trang 4 Khái niệm lên men• Q trình hơ hấp hiếm khi Trang 8 Tại sao sử dụng tế bào vi sinh vật trong sảnxuất thực phẩm• Kích thướt nhỏ

CNSH THỰC PHẨM Chương 2 – Lên men thực phẩm

Cao Thị Thanh Loan, PhD

09-2022

Khái niệm lên men

Khái niệm lên men

• Quá trình hô hấp hiếm khi

• Sử dụng nguyên liệu carbohydrate tạo năng lượng ( hoặc sản phẩmtrung gian)

Phần 1:Cơ sở vi sinh vật – Cơ sở của quá trình lên men

Quá trình lên men sản xuất sữa chua

Tại sao sử dụng tế bào vi sinh vật trong sản xuất thực phẩm

Tại sao sử dụng tế bào vi sinh vật trong sản xuất thực phẩm

• Kích thướt nhỏ ( thể tích bề mặt lớn)

-> hấp thu chất dinh dưỡng nhanh và đồng hóa ở tốc độ cao

• Nguyên liệu ban đầu cho sản xuất đơn giản: các chất đườngbột và nhiều phế phụ phẩm rẻ tiền

• Chúng có thể thưc hiện các phản ứng sinh hóa khác nhau

Quy trình sinh trưởng và hình thành sản phẩm thức cấp

Cách lựa chọn chủng giống vi sinh vật

• Theo nhu cầu sản phẩm

(Daragh Hill et al, 2017)

Ví dụ:

Lên men các sản phẩm sữa - Lactic acid fermentation

• Lactic acid bacteria (LAB) : nhóm vi khuẩn chính trong lên men thực phẩm

• Bao gồm nhiều nhóm:

• Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc,

Pediococcus, and Enterococcus

• LAB là nhóm vi khuẩn đa dạng nhưng được xem là an toàn

“ generally regarded as safe” (GRAS) by the Food and Drug Administration (FDA)

“qualifed presumption of safety” (QPS) by European Food Safety Authority (EFSA)

Cách lựa chọn chủng giống vi sinh vật

VSV giống cần:

• đảm bảo các sản phẩm an toàn

• đảm bảo tính nhất quán trong các sản phẩm thương mại

• có các đặc điểm mong muốn:

• sản xuất axit lactic cao

• tiết ra chất chuyển hóa thứ cấp mong muốn

• exopolysaccharide, các chất chuyển hóa và peptit có hoạt tính sinh học

• hoạt động phân giải protein (sản xuất pho mai)

Cách lựa chọn chủng giống vi sinh vật

• VSV có thể tạo ra một số chất chuyển hóa có hoạt

tính sinh học mong muốn và không mong muốn

• Các Biogenic amins (bên trái) là một sản phẩm không

mong muốn trong hầu hết các quá trình lên men do

độc tính của chúng

• Các peptit hoạt tính sinh học (bên phải) được tạo ra

thông qua giải phóng enzym là các sản phẩm phụ

mong muốn do hoạt tính sinh học tích cực

• Bacteriocins (ở giữa ) được mong muốn do hoạt tính

giống probiotic, nhưng có khả năng không mong

muốn trong môi trường đối với chủng VSV nuôi cấy

do có thể xảy ra tác động đối với quá trình lên men

khác

(Daragh Hill et al, 2017)

Cách lựa chọn chủng giống vi sinh vật

• Đề nghị giải pháp gì cho mô hình lên men bên?

(Daragh Hill et al, 2017)

Biogenic Amin (Bas)

• Các sản phẩm từ sữa, đặc biệt là pho mát, có thể tích tụ mức BAs cao, chủ yếu

là histamine và tyramine là độc hại ( giai đoạn aging phomai)

=> phát hiện BAs trong các sản phẩm sữa bằng sắc ký

• phát hiện các sinh vật sản xuất BA sử dụng các phương pháp dựa trên

PCR, tương quan với kết quả HPLC

• Mức độ tyramine trong pho mát mẫu đã giảm 85% thông qua việc sử dụng

xạ khuẩn bacteriophage để hạn chế số lượng vi khuẩn sản xuất BA

• Lựa chọn các chủng giống VSV không chứa Các gen BA trong tương lai có thể cần thiết để tránh sự tích tụ không mong muốn của các hợp chất BA

• có thể thay thế cho thuốc kháng sinh và chất bảo quản thực phẩm hóa học

• Cần đến các phương pháp mới để xác định các chủng có thểsản xuất ra bacteriocin

• Phương pháp in silico

Các phương pháp trợ giúp bởi máy tính được ứng dụng vào nhiều

khâu của quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc, từ khâu tìm kiếm

các hợp chất hóa học có tác dụng sinh học, đến tối ưu hóa cấu trúc các hợp chất này nhằm tăng hoạt tính sinh học, giảm độc tính, tăng các

tính chất dược động học của thuốc, đến các khâu nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng

• Collins et al (2017) sử dung sàng lọc in silico để sàng lọc bộ gen của 213

lactobacilli nhận diện được 11 loài sinh bacteriocins ( trong đó có 5 loài mới)

Phần 2: Phân loại các phương pháp lên men

Theo cách tiến hành

• Lên men mẻ gián đoạn

• Lên men bán liên tục

• Lên men liên tục

Lên men mẻ gián đoạn

Lên men bán liên tục

Thu được nhiều sản phẩm Thu sản phẩm liên tục

Lên men liên tục

Sơ đồ tổng quát và các giai đoạn chính

• Trước lên men (Upstream)

• Lên men (Fermentation)

• Sau lên men (Downstream)

• Theo dõi kiểm soát các thông số nuôi cấy:

• Oxy hòa tan,

• Nhiệt độ

• pH tối ưu cho NSV phát triển

• Khuấy trộn đều môi trường nuôi cấu

Ứng dụng lên men

Phương án giải cứu nông sản ??

“ bất kỳ trái cây có đường nào cũng có thể làm rượu vang”

Lên men: phương án giải cứu nông sản

“ bất kỳ trái cây có đường nào cũng có thể làm rượu vang”

“ Phân lập và tuyển chọn nấm men có khả năng lên men rượu vang thanh long ruột đỏ ”

Phân lập và xác định

các đặc điểm hình

thái và sinh hóa của nấm men

Tuyển chọn nấm men

có hoạt lực lên men

cao từ các dòng nấm men phân

lập

Định danh nấm men được tuyển chọn bằng

phương pháp giải trình tự gen

Hình dạng 6 nhóm nấm men (1): hình cầu lớn, (2) hình cầu nhỏ, (3) hinh oval lớn) 4): hình oval nhỏ, 5) hình elip lớn, 60 hình elip nhỏ (Thảo Pham et al., 2018)

Đặc điểm hình thái và sinh hóa của 29 chủng nấm men.

(Thảo Pham et al., 2018)

Độ cồn và độ Brix sau lên men của các dòng nấm men

Kết quả :

Hình dạng tế bào (ở vật kính 100X) và khuẩn lạc của dòng nấm men BT2.1

Câu hỏi?