Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ thực phẩm và sinh dưỡng của vi sinh vật trong quá trình nuôi cấy

I. Ứng dụng của vi sinh vật trong công nghiệp thực phẩm Nấm men Nấm sợi Tảo Nấm quả thể Vi khuẩn Xạ khuẩn Vi khuẩn lam 2. Nguyên tố vi lượng Mn, Na, B, Mo, Zn, Cu, Ni, Va, Cl, Si. Những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật chỉ đòi hỏi với liều lượng rất nhỏ gọi là các nguyên tố vi lượng. Nòng độ cần thiết thường chỉ vào khoảng 10-6 -10-8 M. Ví dụ: bổ sung Zn vào môi trường nuôi cấy nấm mốc, Co trong nuôi cấy vi khuẩn sinh tổng hợp vitamin B12.

KĨ THUẬT THỰC PHẨM 3

Đề tài:

Ứng dụng vi sinh vật trong

công nghệ thực phẩm và sinh dưỡng của vi sinh vật trong

quá trình nuôi cấy.

Nhóm 1

1 Lê Thị Thùy Linh 2005130032

2 Võ Thị Khánh Hà 2005130077

3 Cao Thị Cẩm Tú 2005130092

4 Phan Huỳnh Thúy Nga 2005130128

5 Đoàn Thị Thủy Chung 2006130028

6 Trần Thị Duyên 2006130090

I Ứng dụng của vi sinh vật trong công nghiệp thực phẩm.

1 Nấm men

 Thường tồn tại ở dạng đơn bào, đa số sinh sản theo lối nảy chồi, nhiều loại có khả năng lên men đường và thích nghi với môi trường chứa đường cao, có tính acid cao

 Phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong môi trường có chứa đường, có pH thấp, như trong hoa quả, rau dưa, rỉ đường

 Ứng dụng cao trong sản xuất công nghiệp: lên men bia rượu, glycerine

2 Nấm sợi

 Là tất cả các nấm không phải nấm men và

cũng không sinh mũ nấm

 Nấm sợi còn gọi là nấm mốc, có dạng sợi

phân nhánh, không hoặc có vách ngăn, lối

sống hiếu khí, chủ yếu là hoại sinh.

 Phân bố rộng rãi trong tự nhiên, tham gia

tích cực vào các vòng tuần hoàn vật chất, nhất là quá trình phân giải chất hữu cơ và hình thành chất mùn

3 Tảo

 Vi tảo gồm các đại diện có khả năng quang hợp, có dạng đơn bào sống thành tập đoàn, phân bố chủ yếu ở môi trường nước ngọt,

TẢO

5.Vi khuẩn

 Vi khuẩn (Bacteria) có nhiều hình thái và cách sắp xếp khác nhau, kích thước khá nhỏ so với nấm sợi

và nấm men

 Phần lớn vi khuẩn thuộc nhóm dị dưỡng, đời sống

có thể hiếu khí, kị khí hoặc là dạng sống tuỳ nghi Nhiều vi khuẩn có ứng dụng trong sản xuất công nghiệp.

 Điển hình như các loài vi khuẩn lên men các acid hữu cơ (lactic, propionic ), sản sinh enzyme, acid acetic, acid glutamic, lysine, vitamin, lên men

methane, sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu sinh

học

 Đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên

 Chúng tham gia vào các quá trình chuyển hóa nhiều hợp chất trong tự nhiên.

 Trên 80% chất kháng sinh được phát hiện là do xạ khuẩn sinh ra

 Xạ khuẩn còn được dùng để sản xuất nhiều loại

enzyme, vitamin, acid hữu cơ

7 Vi khuẩn lam

 Trước đây vi khuẩn lam được gọi là tảo lam

hay tảo lam lục

 Vi khuẩn lam có khả năng tự dưỡng quang

năng nhờ có chứa sắc tố quang hợp

 Phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhiều loài

có ý nghĩa trong sản xuất sinh khối giàu

protein,cố định đạm hay sử dụng trong công nghiệp xử lí nước thải

II.Sinh trưởng của vi sinh vật trong

quá trình nuôi cấy

1.Nguyên tố đại lượng C, O, N, H, P, S,

Mg, Ca, Fe.

Muối khoáng Nồng độ cần thiết (g/l)

Đối với vi khuẩn Đối với nấm và xạ

khuẩn K2HPO4.3H2O 0.2-0.5 1-2

2 Nguyên tố vi lượng Mn, Na, B, Mo,

Zn, Cu, Ni, Va, Cl, Si.

• Những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật chỉ đòi hỏi với liều lượng rất nhỏ gọi là các nguyên tố vi lượng.

• Nòng độ cần thiết thường chỉ vào khoảng 10 -6 -10 -8

M.

• Ví dụ: bổ sung Zn vào môi trường nuôi cấy nấm

mốc, Co trong nuôi cấy vi khuẩn sinh tổng hợp

vitamin B12.

a) Nguồn cacbon và năng lượng.

3 Dịch dinh dưỡng cho các vi sinh vật dị

dưỡng.

Rỉ đường

Khoai mì, ngô mảnh, cám gạo

Hạt và bột ngũ cốc

Các nguyên

liệu thủy phân

tinh bột Dịch kiềm

sulfid

Inositol Mg/kg 5000-8000 2500-6000 Thianim Mg/kg Khoảng 1.3 Khoảng 1.8 Bảng thành phần hóa học của rỉ đường củ cải và rỉ đường mía.

Dịch kiềm sulfid

Dịch kiềm sulfid

Thành phần chính của dịch kiềm sulfid: linhosunfonate

và các đường pentose.

Các nguyên liệu thủy phân tinh bột

 Bột sắn là nguyên liệu tốt nhất để cung cấp cacbon có nguồn gốc glucose

 Có 2 cách để thủy phân tinh bột:

+ Thủy phân bằng acid với áp lực dư

+ Thủy phân bằng enzym

Hạt và bột ngũ cốc

Khoai mì, ngô mảnh, cám gạo

b) Nguồn Nitơ

• Nguồn Nitơ chủ yếu trong công nghệ lên men là nước amoniac và muối ammon.

• Có 2 nguồn gồm: Nitơ hữu cơ và Nitơ vô cơ.

• Nguồn Nitơ hữu cơ với vai trò là cả nguồn N và nguồn cacbon đồng thời còn cung cấp chất sinh trưởng Do

đó vi sinh vật thường phát triển mạnh hơn.

• Nguồn Nitơ vô cơ NH4+ NO3- peston các loại các

amino acid

• Nguồn Nitơ tham gia vào tất cả các cấu trúc trong tế bào vi sinh vật giúp hoàn thiện mọi chức năng hoạt động sống.

• Nguồn Nitơ là nguồn dinh dưỡng quan

trọng không kém nguồn cacbon

• Trong lên men thường sử dụng Nitơ dưới dạng sản phẩm thô gọi là Nitơ kỹ thuật

Dịch thủy phân nấm men

• Hàm lượng protein trong nấm men dao đông khoảng 40 – 60% chất khô của tế bào chứa khoảng

20 amino acid trong đó có đầy đủ các amino không thay thế.

• Người ta thường sử dụng nấm men thủy phân với mục đích bổ sung nguồn N và các nguồn kích thích sinh trưởng vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật.

Cao ngô

• Có dạng lỏng màu nâu thẫm được tạo nên từ nước chiết ngâm ngô thông qua quá trình cô đặc.

• Chất khô chiếm khoảng 40 – 60%.

• Trong cao ngô có chứa một ít protein, một số amino acid tự do và các peptit có phân tử thấp.

Khô lạc hay bánh đậu phộng

• Là xác bã thu được sau khi ép lac lấy dầu

• Thành phần giàu protein và một số acid béo

• Hàm lượng đạm tổng số và đạm amin gần giống như cao ngô

Nước mắm

• Nước mắm có giá trị dinh dưỡng cao, có đầy đủ các amino acid học phần của protein

• Thành phần đạm tổng số 15 – 25 g/l, đạm amin chiếm 60 – 70 % đạm tổng số

Nước tương

• Là dịch thủy phân từ bánh lạc, bánh dầu lạc hay đậu nành bằng HCl hoặc thông qua quá trình thủy phân bằng enzym của nấm mốc.

• Thành phần đạm tổng số 20 – 25 % g/l, đạm amin là

70 -75 % đạm tổng số.

• Dịch amino acid sẽ thiếu acid Tryptophan và Cysteine vậy nên nước tương được thủy phân bằng enzym sẽ có đầy đủ các amino acid.

 Độ cứng có 2 loại:

+ Độ cứng tạm thời.

+ Độ cứng vĩnh cữu.

+ Được tính bằng mg/1lit nước.

+ Nước dùng cho lên men có độ cứng không vượt quá 7 mg đương lượng.

 Độ oxi hóa: mức độ nhiễm bẩn của nước bởi

các chất hữu cơ Được biểu hiện là số mg oxi trong 1 lít nước.

 Chỉ số vi sinh vật: mức độ nhiễm bẩn của

nước bởi vi sinh vật

 Các tiêu chuẩn của nước dùng trong lên men:

Độ cứng chung <= 7 mg đương lượng/lit Cặn khô <= 1000 mg/lit.

Cặn sunfat <= 500 mg/ lit.

Cặn clorua <= 350 mg/lit.

Tổng lượng vi khuẩn trong nước <= 1000 tb/lít

Xử lý nước bằng phương pháp trao đổi

CaCl2 + 2NH4R = CaR2 + 2 NH4Cl R: là gốc cation không tan trong nước

d) Các Nguyên Tố Khoáng

- Trong công nghệ lên men, người ta nhận thấy vai trò dinh dưỡng khoáng rất lớn, nó ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của quá trình lên men

- Với các chất khoáng thường gặp như: P,

Mg, Na, Fe…

 Phospho (P)

- P bao giờ cũng chiếm tỷ lệ cao nhất trong số các nguyên tố khoáng của tế bào vi sinh vật (nhiều khi P chiếm đến 50% so với tổng số chất khoáng)

- Khi lên men trong công nghiệp, người ta thường bổ sung P dưới dạng bột đậu bột bắp,

bã rượu, hay ở dạng phosphate vô cơ…

 Lưu Huỳnh (S)

- S có mặt trong một số axit amin (xixtin, xixtein, metionin), một số vitamin (biton, tiamin ) xixtin, xixtein…

 Sắt (Fe)

- Fe là nguyên tố rất cần thiết để giúp vi sinh vật

có thể tổng hợp một số men loại pocphirin chứa sắt (như xitocrom, xitocromoxidaza, peroxidaza, catataza…)

 Magiê (Mg)

- Mg là nguyên tố được vi sinh vật đòi hỏi

cũng với lượng khá cao (10-3 - 10-4M)

- Với các chất khoáng khác như: Mg, Na, Fe…vi sinh vật sẽ nhận từ môi trường dinh dưỡng ở dạng muối vô cơ hoặc ngay cả khi trong nước pha môi trường dinh dưỡng

e) Vitamin Và Các Yếu Tố Sinh Trưởng

Khác

- Trong các môi trường dinh dưỡng dùng cho công nghiệp, vitamin và các chất sinh trưởng thường được bổ sung ở dạng nguyên liệu làm giàu vitamin như: cao ngô, rỉ đường, cao nấm men

- Ví dụ : bằng cách đưa Co vào mà đạt được thu hoạch cao về vitamin B12, hay sự thiếu sắt kích thích quá trình tổng hợp acid citric

f) Nhu cầu về oxi và sự thông khí trong

quá trình lên men

• Tế bào sử dụng ôxy để hô hấp và làm giảm lượng ôxy trong môi trường

• Thiếu ôxy nhất thời tại một thời điểm nào đó

trong môi trường sẽ dẫn đến sự phá vỡ quá trình trao đổi chất của tế bào

“Trong nuôi cấy hiếu khí phải cung cấp ôxy một cách đều đặn Phải cung cấp ôxy sao cho tốc độ hoà tan của nó bằng tốc độ tiêu thụ ôxy của vi

sinh vật.”

Độ hòa tan của oxy trong nước

f) Nhu cầu về oxi và sự thông khí

trong quá trình lên men

Nồng độ oxi giới hạn:

Nồng độ ôxy gây ra hô hấp tối đa được gọi là nồng độ oxy tới hạn (hoặc áp suất riêng phần của oxy)

f) Nhu cầu về oxi và sự thông khí trong

quá trình lên men

Sự cung cấp oxy cho các tế bào chìm

• Sự cung cấp ôxy cho các tế bào chìm là một quá trình chuyển dịch chất, trong đó oxy được chuyển từ bóng không khí vào môi trường dinh dưỡng và từ đó vào tế

bào

• Quá trình xảy ra nhờ dòng chảy và sự

khuếch tán, chỉ một phần nhỏ của không khí được cung cấp đi vào dung dịch

f) Nhu cầu về oxi và sự thông khí trong

quá trình lên men

 Đối với mỗi quá trình lên men cần phải

nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ thông khí đối với hiệu suất tạo thành sản phẩm

nhằm thu được hiệu suất tối đa