ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRÊN CHẤT MANG TRÁI CÂY

Các thông số của quá trình lên men liên tục nước nho ở những nhiệt độ khác nhau sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên chất mang táo cắt miếng……….. Các thông số của quá trìn

Trường đại học bách khoa tp Hồ Chí Minh

Khoa kỹ thuật hóa học

Bộ môn công nghệ thực phẩm

◄☼►

ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRÊN CHẤT MANG TRÁI CÂY

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn SVTH: Đỗ Thị Nhung

MSSV: 60401789

Tp HCM, tháng 06 năm 2008

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH TẾ BÀO Trang

1 Kỹ thuật cố định tế bào 1

1.1 Cố định tế bào trên bề mặt chất mang rắn 2

1.2 Nhốt giữ tế bào trong cấu trúc lưới rỗng xốp 3

1.3 Sự kết tụ tế bào 3

1.4 Giữ tế bào đằng sau rào cản cơ học 4

2 Điều kiện tiên quyết để cố định tế bào 4

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ CHẤT MANG TRÁI CÂY 1 Chất mang táo 5

1.1 Thành phần hóa học 5

1.2 Cấu trúc miếng táo 6

2 Chất mang lê 12

2 1 Thành phần hóa học 12

2 2 Cấu trúc miếng lê 13

3 Chất mang mộc qua 13

3 1 Thành phần hóa học 13

3 2 Cấu trúc miếng mộc qua 14

4 Chất mang sung khô 14

4.1 Thành phần hóa học 14

4.1.a Sung tươi 14

4.1.b Sung khô 15

4.2 Cấu trúc 15

4.2.a Sung tươi 15

4.2.b Sung khô 16

5 Chất mang vỏ cam 16

5.1 Thành phần hóa học 16

5.2 Cấu trúc quả cam 16

6 Chất mang nho khô và vỏ nho 17

6 1.Thành phần hóa học 17

6.1.a Nho tươi 17

6.1.b Nho khô 18

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH NẤM MEN TRÊN CHẤT MANG TRÁI CÂY 1 Chất mang táo 19

2 Chất mang vỏ nho 20

3 Chất mang nho khô 20

4 Chất mang vỏ cam 21

5 Chất mang trái sung khô 22

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRÊN CHẤT MANG TRÁI CÂY 1 Lên men rượu vang 24

1.1 Thiết bị 24

1.2 Ảnh hưởng 24

1.2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lưu lượng dòng nhập liệu 25

1.2.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng suất tạo cồn và năng suất tạo rượu vang 25

1.2.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid tổng và acid dễ bay hơi 29

1.2.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các hợp chất dễ bay hơi 31

1.2.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường sót 37

1.2.2 Ảnh hưởng của loại chất mang 37

1.2.3 Ảnh hưởng của phương pháp lên men 40

1.2.4 Ảnh hưởng của phương pháp lên men và chất mang cố định 40

1.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và chất mang cố định đối với rượu vang tạo ra bằng phương pháp liên tục 42

1.2.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men, chất mang cố định và phương pháp lên men đối với rượu vang 43

2 Lên men cồn 45

2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng suất tạo cồn 45

2.2 Ảnh hưởng của sự cố định tế bào đến thời gian lên men 46

2.3 Ảnh hưởng của môi trường lên men đến thời gian lên men, năng suất tạo cồn, hiệu suất chuyển hóa đường 46

2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự rò rỉ của nấm men ra môi trường khi sử dụng nấm men cố định trên chất mang vỏ cam 47

2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành các hợp chất dễ bay hơi 47

2.6 Ảnh hưởng của số lần lên men lặp lại đối với thời gian lên men glucose 48

2.7 Ảnh hưởng của số lần lên men lặp lại đối với hàm lượng các sản phẩm dễ bay hơi trong lên men glucose 48

3 Lên men bia 49

3.1 Ảnh hưởng của sự cố định đến thời gian lên men bia 49

3.2 Ảnh hưởng của sự cố định đến các cấu tử dễ bay hơi 49

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các cấu tử dễ bay hơi 50

DANH MỤC BẢNG Bảng Trang Bảng 1 Thành phần hóa học của táo………. 5

Bảng 2 Thành phần hóa học của quả lê……… 12

Bảng 3 Thành phần hóa học của quả mộc qua………. 13

Bảng 4 Thành phần hóa học của quả sung tươi……… 13

Bảng 5 Thành phần hóa học của quả sung khô……… 13

Bảng 6 Đặc tính thực vật của cây cam………. 15

Bảng 7 Thành phần hóa học của quả nho tươi………. 16

Bảng 8 Thành phần hóa học của quả nho khô……… 17

Bảng 9 Các loại chất mang trái cây và ứng dụng của chúng 23 Bảng 10 Các thông số của quá trình lên men liên tục nước nho ở những nhiệt độ khác nhau sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên chất mang táo cắt miếng……… 24

Bảng 11 Các thông số của quá trình lên men tĩnh rượu vang ở nhiệt độ thấp sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên chất mang táo khi sử dụng khi sử dụng dịch nho có nồng độ chất khô ban đầu là 120Be……… 24

Bảng 12 Các thông số của các thí nghiệm lên men tĩnh nước nho tại các nhiệt độ khác nhau với nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên lê cắt miếng……. 26

Bảng 13 Các thông số của quá trình lên men liên tục nước nho tại các nhiệt độ khác nhau với nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên lê cắt miếng……. 26

Bảng 14 Các thông số của quá trình lên men nước nho tại các nhiệt độ

khác nhau với nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên táo cắt miếng… 27

Bảng 15 Các thông số của quá trình lên men tĩnh rượu vang ở nhiệt độ thấp sử

dụng nấm men AXAZ-1 cố định trên chất mang táo khi sử dụng dịch nho có

nồng độ chất khô ban đầu là 120Be……… 28

Bảng 16 Các thông số của quá trình lên men liên tục nước nho sử dụng

nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên táo cắt miếng……… 29

Bảng 17 Sự tạo thành các sản phẩm phụ dễ bay hơi trong các thí nghiệm lên

men tĩnh nước nho có nồng độ chất khô ban đầu là 120Be, sử dụng tế bào nấm men cố định trên chất mang táo……… 30

Bảng 18 Các hợp chất bay hơi được tìm thấy trong rượu vang bằng kĩ thuật

Bảng 19 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến các sản phẩm phụ dễ bay hơi

khi tiến hành lên men liên tục để tạo rượu vang, sử dụng nấm men S.cerevisiae

cố định trên chất mang táo cắt miếng……… 31

Bảng 20 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành các cấu tửdễ bay hơi trong

các thí nghiệm lên men tĩnh nước nho sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1

cố định trên lê cắt miếng……… 32

Bảng 21 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành các cấu tửdễ bay hơi trong

các thí nghiệm lên men liên tục nước nho sử dụng nấm men S.cerevisiae

AXAZ-1 cố định trên lê cắt miếng……… 33

Bảng 22 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành các cấu tử dễ bay hơi trong

các thí nghiệm lên men nước nho sử dụng nấm men cố định trên

Bảng 23 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành các cấu tử dễ bay hơi trong

các thí nghiệm lên men liên tục sử dụng nấm men cố định trên mộc qua cắt

Bảng 24 Các sản phẩm phụ dễ bay hơi được hình thành trong quá trình lên men

liên tục sử dụng tế bào nấm men cố định trên chất mang táo cắt miếng và trong quá trình lên men truyền thống sử dụng nấm men tự do, nhiệt độ lên men là 300C…38

Bảng 25 Ảnh hưởng của phương pháp lên men và chất mang cố định đối với rượu

vang tạo thành ở 150C……… 39

Bảng 26 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và chất mang cố định đối với quá trình

tạo rượu vang bằng phương pháp lên men liên tục……… 40

Bảng 27 Ảnh hưởng của nhiệt độ, phương pháp lên men và chất mang cố định

đối với quá trình tạo rượu vang……… 42

Bảng 28 Các thông số của các thí nghiệm lên men glucose, mật rỉ và chất chiết từ

nho khô (nồng độ chất khô ban đầu là 7.5 0Be) khi sử dụng nấm men S.cerevisiae

cố định trên vỏ cam, các thí nghiệm lên men được khảo sát tại các nhiệt độ khác

Bảng 29 Các sản phẩm phụ dễ bay hơi hình thành trong các thí nghiệm lên men

tĩnh glucose ở các nhiệt độ khác nhau (30-150C), sử dụng nấm men S.cerevisiae

AXAZ-1 cố định trên chất mang vỏ cam……… 45

Bảng 30 Các thông số lên men của các thí nghiệm lên men tĩnh glucose với

nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên sung khô ở các nhiệt 300C……… 46

Bảng 31 Các sản phẩm phụ dễ bay hơi thu được trong quá trình lên men glucose

với nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên sung khô ở nhiệt độ 300C……… 46

Bảng 32 Các hợp chất dễ bay hơi thu được trong quá trình lên men tĩnh dịch nha

với nấm men cố định trên sung khô ở các nhiệt độ 3-300C……… 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Các kỹ thuật cố định tế bào……… 2

Hình 2 Cố định tế bào trên bề mặt chất mang rắn………. 2

Hình 3 Cố định tế bào trong mạng lưới rỗng xốp……… 3

Hình 4 Kết tụ tế bào……… 3

Hình 5 Giữ tế bào đằng sau rào cản cơ học……… 4

Hình 6 Cấu trúc miếng táo………. 6

Hình 7 Vi cấu trúc của táo Cortland khi cắt miếng……… 7

Hình 8 Vi cấu trúc của thịt táo Cortland khi cắt miếng………. 7

Hình 9 Vi cấu trúc của vỏ táo Jonagold khi cắt miếng……… 8

Hình 10 Vi cấu trúc của thịt quả Jonagold khi cắt miếng……… 8

Hình 11 Vi cấu trúc của vỏ táo Lobo khi cắt miếng……… 9

Hình 12 Vi cấu trúc của thịt táo Lobo khi cắt miếng………. 10

Hình 13 Vi cấu trúc của vỏ táo Mc Intosh khi cắt miếng……… 10

Hình 14 Vi cấu trúc của thịt táo Mc Intosh khi cắt miếng ……… 11

Hình 15 Quả lê……… 12

Hình 16 Quả mộc qua cắt miếng……… 13

Hình 17 Quả sung tươi……… 14

Hình 18 Quả sung khô……… 15

Hình 19 Cấu tạo quả cam……… 15

Hình 20 Các miếng táo được chuẩn bị cho quá trình lên men……… 18

Hình 21 Các tế bào nấm men cố định trên táo qua kính hiể vi điện tử……… 19

Hình 22 Hình ảnh của nấm men S.cerevisiae cố định trên nho khô……… 20

Hình 23 Hình ảnh (x1200) chụp bề mặt vỏ cam trước và sau khi cố định nấm men 21 Hình 24 Bình phản ứng sử dụng trong lên men rượu vang trắng (A) và rượu vang đỏ (B) 23

Hình 25 Sự thay đổi lưu lượng nước nho khi nhiệt độ lên men thay đổi từ 5-30 0C 24

Hình 26 Sự giảm thể tích chất mang táo qua các thí nghiệm lên men tĩnh 36 Hình 27 Sự giảm thể tích của lê qua các lần lên men tĩnh 37

Hình 28 Phần trăm thể tích của mộc qua còn lại trong bình phản ứng trong quá trình lên men tĩnh theo chu kì 38

Hình 29 Năng suất tạo cồn của nấm men tự do (FC) và nấm men cố định (IC) ở những nhiệt độ khác nhau 43

Hình 30 Tốc độ riêng sinh tổng hợp cồn khi lên men đường glucose (qGmax) và fructose (qFmax) của nấm men tự do (FC) và nấm men cố định (IC) ở những nhiệt độ khác nhau 43

Hình 31 Thời gian lên men glucose của nấm men bánh mì dạng tự do và dạng cố định trên vỏ cam khi tiến hành lên men tại 2 nhiệt độ : 25 và 200C 44 Hình 32 Số tế bào nấm men tự do và cố định trong quá trình lên men tĩnh glucose (log10cfu/ g vỏ cam hoặc log10 cfu/ml dịch lên men) 45

Hình 33 Sự biến đổi thời gian lên men theo nhiệt độ lên men khi lên men dịch nha sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định trên sung khô 47

Hình 34 Sự biến đổi hàm lượng ethyl acetat và rượu amylic trong tổng các chất

bay hơi khi sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trên quả sung khô để

lên men dịch nha 48

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

1 Kỹ thuật cố định tế bào:

Cố định tế bào được định nghĩa là “ sự giam giữ vật lý hay là sự định vị những tế bào

còn nguyên vẹn lên một vùng nhất định trong không gian nhằm bảo tồn hoạt tính xúc tác mong muốn” (Karel và cộng sự, 1985)

Sự cố định thường bắt chước những gì xảy ra trong tự nhiên khi tế bào phát triển trên

bề mặt hoặc trong những cấu trúc tự nhiên Nhiều vi sinh vật tự bản thân chúng có khả năngbám dính trên bề mặt nhiều dạng chất mang khác nhau trong tự nhiên

Những kỹ thuật cố định được chia làm bốn loại chính như sau:

• Sự hấp phụ lên bề mặt chất mang rắn

• Sự nhốt giữ trong cấu trúc lưới rỗng, xốp

• Sự tự kết hợp do kết bông (tự nhiên) hoặc với những tác nhân tạo liên kết ngang (nhântạo)

• Sự ngăn cản tế bào đằng sau những rào cản

Đối với chất mang trái cây thì bản chất của sự cố định thường là dựa trên sự hấp phụ

tế bào lên bề mặt chất mang rắn hay là sự nhốt giữ tế bào trong cấu trúc lưới rỗng xốp

Hình 1: Các kỹ thuật cố định tế bào.

I.1 Cố định tế bào trên bề mặt chất mang rắn:

Hình 2: Cố định tế bào trên bề mặt chất mang rắn.

Cố định tế bào trên một chất mang rắn được thực hiện bởi sự hấp phụ vật lý dựa trênlực tĩnh điện hay liên kết đồng hóa trị giữa màng tế bào và chất mang Độ dày của lớp visinh vật trên chất mang thường từ một lớp tế bào cho đến 1mm hoặc có thể lớn hơn.Phương pháp cố định tế bào trên chất mang rắn được sử dụng phổ biến vì việc thực hiệnkhá dễ dàng Lực liên kết giữ tế bào với chất mang cũng như độ dày của màng sinh học(biofilm) thường rất khác nhau và không dễ xác định Ở đây không có rào cản nào giữa tếbào và dung dịch, sự tách rời tế bào ra khỏi chất mang và sự tái hấp phụ có thể xảy ra với sựthiết lập cân bằng giữ những tế bào được hấp phụ và những tế bào còn tự do lơ lửng

1.2 Nhốt giữ tế bào trong cấu trúc lưới rỗng, xốp:

Hình 3: Cố định tế bào trong mạng lưới rỗng xốp.

Trong kiểu cố định này, tế bào được phép xâm nhập vào trong mạng lưới rỗng xốpcho đến khi sự chuyển động của chúng bị ngăn cản bởi sự có mặt của những tế bào khác.Cách bắt giữ này dựa trên việc bao bọc tế bào trong một mạng lưới cứng vững nhằm ngănngừa tế bào khuếch tán ra môi trường xung quanh, trong khi đó vẫn cho phép sự truyền khốicủa chất dinh dưỡng và sự trao đổi chất

Sự phát triển của tế bào trong mạng lưới rỗng xốp này tùy thuộc vào giới hạn khuếchtán do độ rỗng xốp của vật liệu và xa hơn nữa là bởi tác động của sự tích lũy sinh khối Hàmlượng oxy thâm nhập vào mạng lưới xốp này giảm theo chiều càng đi sâu vào bên trong Mật

độ tế bào ở gần bề mặt thì phát triển hơn do đó hoạt tính trao đổi chất của những tế bào bêntrong và gần bề mặt có thể rất khác nhau

Một trong những vấn đề của phương pháp giữ tế bào bên trong mạng lưới rỗng xốp làkhả năng những tế bào được định vị trên mặt ngoài của chất mang sẽ được nhân lên và thoátkhỏi chất mang Điều này dẫn tới canh trường lên men bao gồm cả những tế bào đã được cốđịnh và những tế bào đang còn tự do

1.3 Sự kết tụ tế bào:

Hình 4: Kết tụ tế bào.

Sự kết tụ là sự tập hợp các tế bào riêng lẻ thành một khối lớn hơn hoặc có thể nói đó làđặc tính kết dính những tế bào trong huyền phù thành một khối và lắng xuống một cách nhanhchóng Sự kết tụ có thể được xem như một kĩ thuật cố định khi kích thước lớn của các bôngtủa làm cho tiềm năng sử dụng của chúng trong bình phản ứng là có thể áp dụng được Nhữngbình phản ứng dùng kĩ thuật cố định này thường là: bình phản ứng dạng kín, dạng hở và dạngthùng quay Khả năng hình thành tập hợp chủ yếu được quan sát thấy ở nấm men, nấm mốc

và các tế bào thực vật Tác nhân kết hợp nhân tạo hay liên kết ngang có thể được sử dụng đểlàm tăng khả năng kết hợp của các tế bào trong canh trường Sự tự kết hợp của nấm men làmột đặc tính quan trọng đối với ngành công nghiệp bia vì ảnh hưởng của nó tới năng suất lênmen và khả năng tái sử dụng Sự kết hợp tế bào này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như thànhphần của thành tế bào, pH, O khuếch tán và các thành phần của môi trường

1.4 Giữ tế bào đằng sau rào cản cơ học:

Hình 5: Giữ tế bào đằng sau rào cản cơ học.

Tế bào được giữ sau rào cản bởi sự ngăn chặn cơ học Để ngăn tế bào bằng ràocarbohydrate có thể dùng màng lọc vi xốp hoặc nhốt giữ tế bào trong microcapsule hoặc cốđịnh tế bào vào bề mặt tiếp xúc của hai chất lỏng không tan lẫn Loại kĩ thuật cố định nàyđược sử dụng khi sản phẩm đòi hỏi không có tế bào sót và trao đổi chất tối thiểu của các hợpchất Kĩ thuật membrane bioreactor được sử dụng phổ biến trong tái sử dụng tế bào và trongnhững quá trình liên tục

2 Điều kiện tiên quyết để cố định tế bào:

Một chất mang thích hợp cho việc cố định tế bào cần phải thỏa những điều kiện tiênquyết sau:

 Chất mang nên có bề mặt lớn, có những nhóm chức có thể cho tế bào bám dính vào

 Chất mang dễ sử dụng và dễ tái sinh

 Sự sống sót và sự ổn định của tế bào phải cao và duy trì trong một thời gian dài

 Hoạt tính sinh học của những tế bào được cố định không bị ảnh hưởng bất lợi từ quátrình cố định tế bào

 Độ rỗng xốp của chất mang nên đồng nhất và dễ kiểm soát, cho phép sự trao đổi tự docủa cơ chất, sản phẩm, cofactor và khí

 Chất mang có những đặc tính cơ, lý, hóa, nhiệt tốt và ổn định sinh học, không dễ bịtách, phân rã bởi enzyme, dung môi, sự thay đổi của áp suất hay lực cắt

 Chất mang và kỹ thuật cố định nên đơn giản, tốn ít chi phí và dễ nâng lên quy mô sảnxuất công nghiệp

Chất mang phải được phép sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, không ảnh hưởngđến chất lượng sản phẩm bởi hàm lượng còn sót lại và dễ dàng được người tiêu dùng chấpnhận

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT MANG TRÁI CÂY

Trái cây dùng để cố định nấm men theo các bài báo khoa học cho đến thời điểm hiệnnay gồm có: táo (Kourkoutas và cộng sự, 2001), mộc qua (Kourkoutas và cộng sự, 2003),

lê, nho, vỏ nho, vỏ cam, ổi Dùng trái cây để cố định nấm men có ưu điểm là: giá thànhthấp, dễ tìm, thân thiện với con người và môi trường, cho sản phẩm có các đặc tính cảmquan được cải thiện Cố định nấm men trên chất mang trái cây đã được nghiên cứu ứngdụng trong các quá trình lên men tĩnh Ngoài ra một số trái cây như: táo, măng cụt đượcxem là những chất mang thích hợp cho quá trình lên men liên tục (Kourkoutas và cộng sự,2003)

1

Chất mang táo :

1 Thành phần hóa học:

Bảng 1: Thành phần hóa học của táo

Thành phần hóa học Hàm lượng có trong

2 Cấu trúc miếng táo:

Hình 6: Cấu trúc miếng táo.

Táo chín có mô biểu bì có đường kính từ 50 đến 500 micromet và các khoảng trốngtrong tế bào có đường kính từ 210 -350 micromet, chiến 20-30% thể tích của mô Các môbiểu bì liên kết lỏng lẻo với nhau thành một thể lưới

Hình 7 mô tả cấu trúc của vỏ táo Cortland Phần vỏ sáp bao phủ bề mặt rất mỏng và có

độ dày không vượt quá 5-10 micromet Những tế bào biểu bì khi cắt miếng rất đa dạng vềkích thước và hình dạng Các tế bào hình cầu là chiếm đa số, chúng có đường kính 0.1-0.5micromet

Hình 8 mô tả cấu trúc của thịt quả táo Cortland Hình chụp cho thấy thịt táo có mộtlượng lớn mô mềm Tế bào mô mềm có đường kính 100-150 micromet

Táo giống Jonagold có lớp vỏ sáp dày hơn, độ dày khoảng 20 micromet và có lớp tếbào biểu bì dày hơn

Hình 7: Vi cấu trúc của vỏ táo Cortland khi cắt miếng.

Hình 8: Vi cấu trúc của thịt táo Cortland khi cắt miếng.

Hình 9: Vi cấu trúc của vỏ quả Johnagold khi cắt miếng.

Hình 10: Vi cấu trúc của thịt táo Jonagold khi cắt miếng.

Táo giống Lobo có lớp vỏ sáp dày như giống Jonagold Giống táo này có lớp biểu bìphẳng hơn và đặc biệt là có cấu trúc lỏng lẻo (như hình dưới) Khoảng trống giữa các tế bàocho thấy cấu trúc quả có độ bền cơ học thấp, dễ bị phá vỡ Thịt của giống táo này có cấu trúc

đồng đều khi cắt miếng, với đa số các tế bào hình tròn với đường kính mỗi tế bào là 120micromet.

Hình 11: Vi cấu trúc của vỏ quả giống táo Lobo khi cắt miếng.

Hình 12: Vi cấu trúc của thịt quả giống táo Lobo khi cắt miếng.

Hình 13: Vi cấu trúc của vỏ táo giống Mc Intosh khi cắt miếng.

Hình 14: Vi cấu trúc của thịt táo giống Mc Intosh khi cắt miếng

2 Cấu trúc miếng lê:

Lê và táo đều thuộc giống pome nên cấu trúc tương tự

2 Cấu trúc miếng mộc qua:

Mộc qua và táo đều thuộc loại quả pome nên có cấu trúc tương tự nhau

Hình 16: Quả mộc qua cắt miếng

Hình 17: Quả sung tươi

Hình 18: Quả sung khô

2 Cấu trúc quả sung:

2 Cấu trúc quả cam:

Hình 1 9 : Cấu tạo của quả cam.

6 Chất mang nho khô và vỏ nho:

1 Thành phần hóa học:

a Nho tươi:

Bảng 7: Thành phần hóa học của quả nho tươi

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH NẤM MEN TRÊN CHẤT MANG

TRÁI CÂY

Hình 20: Các miếng táo cắt miếng được chuẩn bị cho quá trình cố định nấm men.

a Chuẩn bị chất mang: 425g táo cắt miếng.

b Chuẩn bị nấm men:

10g khối lượng ướt của tế bào nấm men

Sử dụng loài nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 Đây là loài nấm men chịu được nồng độ

rượu cao và ưa lạnh

c Chuẩn bị môi trường:

500ml môi trường lỏng, môi trường này có thành phần như sau (tính theo %w/v): 12glucose, 0.4 chất chiết men, 0.1 (NH4)2SO4, 0.1 KH2PO4 và 0.5 MgSO4 trong nước cất màkhông điều chỉnh pH

d Thiết bị: bình thủy tinh có thể tích 1 lít.

400 ml dịch glucose và chất mang táo với tế bào nấm men được cố định có thể được sử dụng

để lên men tạo sản phẩm (Kourkoutas và cộng sự, 2006)

f Kết luận:

Việc cố định nấm men này lên chất mang táo có thể được giải thích là do kết quả củaliên kết hydro, lực mao quản giữ tế bào trong cấu trúc của miếng táo, lực Van der Waals hay

sự hấp phụ được gây ra bởi sự liên kết giữa thành tế bào vi sinh vật và thành tế bào táo (Bardi

nấm men ướt S.cerevisiae cho vào 1 lít môi trường bán tổng hợp (có chứa 120 g glucose, pH=

4.8), 400g vỏ nho tươi được tiệt trùng ở 1210C trong 20 phút, được thêm vào môi trường trên

và được giữ trong bình phản ứng, không khuấy đảo ở 250C trong 6-8 h trong điều kiện bánhiếu khí Sau đó phần dịch lỏng được gạn bỏ đi và chất mang được rửa 2 lần với 400 ml dịchnho

Để xác định số tế bào nấm men cố định, người ta lấy 10 g vỏ nho ướt đang được sửdụng cho quá trình lên men, đem đi đồng hóa trong 4 phút trong thiết bị Stomacher với 90 mldung dịch Ringer 25% Sau khi pha loãng chính xác 10 lần, tiến hành đếm số tế bào nấm men

Số tế bào cố định xấp xỉ không đổi (4.5x108 tế bào/1g vỏ nho ướt, tương ứng với 2.96x 10-3 gkhối lượng khô tế bào/g vỏ nho ướt) trong suốt quá trình lên men và không phụ thuộc vàonồng độ đường ban đầu

3 CHẤT MANG NHO KHÔ:

Nho khô cũng được sử dụng làm chất mang cố định nấm men Trong nghiên cứu của Tsakins và cộng sự (2004), 150g nho khô Sultania và 400 ml nước ấm (300C) được cho vào bình hình trụ thủy tinh 1 lít và trong bình thủy tinh đã có sẵn 10 g nấm men khô Tổng thể tíchcủa bình là 500 ml Nho khô sẽ hút nước (khoảng 100 ml) và thể tích của nó tăng lên Sau quátrình cố định, người ta đếm thấy có khoảng 2.5 g nấm men được cố định trên 150 g nho khô (tương đương khoảng 1.67 g nấm men trên 100 g nho khô)

Hình 22: Hình ảnh của nấm men S.cerevisiae cố định trên nho khô.

Cố định nấm men trên nho khô xảy ra do bởi cả hai loại tương tác: tương tác vật lý vàtương tác hóa học Tế bào nấm men di chuyển vào bên trong quả nho và nhân đôi lên nhiềulần Protein của thành tế bào sẽ gắn kết với tannin của bề mặt nho khô Phương pháp chuẩn bịchất mang nho khô bao gồm cả bước nhúng ngập trong dung dịch KOH trước khi sấy khô,mục đích là để loại lignin, cho phép nước thoát ra khỏi quả dễ dàng hơn và nấm men dễ dàng

đi vào trong quả nho hơn trong giai đoạn cố định tế bào

4 CHÂT MANG VỎ CAM:

Bài báo khoa học của S.Plessas và cộng sự (2007) đề cập đến việc sử dụng vỏ cam

làm chất mang cố định nấm men Vỏ cam (white mesocarp) thu được sau khi đã gọt lớp

vỏ ngoài cùng của quả cam (orange- yellow exocarp), được cắt nhỏ thành miếng có kích

thước 1-1.5 cm, sau đó được thanh trùng ở 1200C trong 15 phút Nấm men sử dụng là

S.cerevisiae Môi trường tổng hợp dùng để cố định gồm có (g/l): 120 glucose, 1

(NH4)2SO4, 1 KH2PO4, 5 MgSO4 và 4 chất chiết men (pH= 4.8) Mật rỉ được sử dụng saukhi pha loãng đến 3 và 7.50Be (xấp xỉ 50 và 125g đường/lít) và được bổ sung 1 g/l(NH4)2SO4, 1g/l KH2PO4 (pH=5.6) Chất chiết từ nho khô được chuẩn bị bằng cách trích lynóng 1 kg nho đen khô với 2 lít nước trong bình thủy tinh trong 3 h ở 720C và được phaloãng đến 7.50Be Tất cả môi trường đều được tiệt trùng autoclave ở 1200C trong 15 phút.Việc cố định nấm men được tiến hành như sau:

Cho 16 g nấm men ướt vào 800 ml môi trường tổng hợp trên và 200g vỏ cam đã đượctiệt trùng như trên vào Khuấy trộn trong thời gian 6 h cho đến khi độ đường cuối đạt 0-0.50Be Phần dịch lỏng được gạn bỏ và phần rắn được rửa 2 lần với 400 ml môi trườngglucose.

Hình 23: Hình ảnh (x1200) chụp bề mặt vỏ cam trước và sau khi cố định nấm men.

Hình chụp chất mang vỏ cam sau giai đọan cố định nấm men cho thấy tế bào nấm menbám dính một cách dày đặc và đồng nhất trên bề mặt của chất mang, đó là kết quả của cả việcbắt giữ tế bào tự nhiên vào trong các mao quản của mạng cellulose –pectin có trong vỏ cam,

và sự hấp phụ vật lý bởi lực tĩnh điện hoặc liên kết đồng hóa trị giữa màng tế bào và chấtmang

5 CHẤT MANG TRÁI SUNG KHÔ:

Nấm men được sử dụng ở đây là S.cerevisiae AXAZ-1, được phân lập từ loại nho Hy Lạp.

Dịch nha lấy từ Athenian Brewery S.A, pH của dịch nha là 5.0 và nồng độ đường ban đầu là7.5-7.6 0Be

Quá trình chuẩn bị chất mang và cố định tế bào nấm men trên trái sung khô được làm nhưsau:

Trái sung khô được sử dụng sau khi đã trích ly hết lượng đườmg bằng nước đã khử ion.Một lượng sung khô nhất định sẽ được cho vào bình hình nón và được đổ nước lên trên Bìnhtrên sẽ được lắc, ở nhiệt độ 25-300C, tiến hành đo độ Be của dịch trích cho đến khi tất cả

và dưới áp suất 1.5-2 atm Lấy 170g chất mang trên và 16 g tế bào nấm men AXAZ-1 cho vàotrong bình hình trụ thủy tinh có thể tích 1 lít có chứa sẵn 800 ml môi trường dịch nha 12%(w/v) (pH=4.8) Hệ thống được để trong 6-8 h cho đến khi nồng độ của dịch lên men tiến đếngiá trị cuối là 0-0.50Be Chất mang trái sung khô với các tế bào nấm men cố định được rửa từ

2 đến 3 lần với dịch nha 12% (w/v) và đã sẵn sàng cho sử dụng

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRÊN CHẤT MANG

TRÁI CÂY

Bảng 9: Các loại chất mang trái cây và ứng dụng của chúng

Chất mang trái cây

Ứng dụng

Lê cắt miếngTáo cắt miếngMộc qua cắt miếng

Vỏ nhoNho khô

Lên men rượu vang

Sung khô Lên men bia

1 LÊN MEN RƯỢU VANG:

1.1 Thiết bị:

Hình 24: Bình phản ứng sử dụng trong lên men rượu vang trắng (A) và rượu vang đỏ (B).

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang:

1.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

1.2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lưu lượng dòng nhập liệu: