Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ lên men cồn ethylic

Nếu ta có phương pháp ứngdụng mợt cách có hiệu quả các vi sinh vật vào cơng nghệ lên men cồn ethylic thìhiệu quả sản xuất tăng lên rất nhiều lần, sản phẩm làm ra vừa đảm bảo c

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO VI SINH THỰC PHẨM Đề tài:

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG

NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC

GVHD: TS.Nguyễn Thúy Hương

Nhóm thực hiện :

MỤC LỤC

A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG

I.5.Những loại nấm thường dùng trong công nghệ lên men cồn ethylic 11

II.2 Nấm men dùng trong sản xuất cồn ethylic 24

III.2.Các vi khuẩn lên men cồn ethylic 30

B-QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC 38

I.2.Sơ đồ quy trình cho phương pháp amylase 39I.3 Sơ đồ quy trình cho phương pháp mycomalt 40

III.1 Xử lý nguyên liệu tinh bột và đường hóa tinh bột 48

IV.2.Nấm men trong sản xuất cồn ethylic 68IV.3.Cơ chế hóa sinh học của quá trình lên men cồn 69IV.4.Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian

IV.5.Các vi khuẩn có hại đối với nấm men 79

IV.7.Các yếu tố hóa học,lý học ảnh hưởng đến

sinh trưởng ,phát triển và lên men 84

V.2.Tinh chế cồn thô 106V.3.Một số dụng cụ chứa đựng sản phẩm 109

VII.Tổng hợp lợi dụng trong sản xuất cồn 115

VII.1.Tổng hợp lợi dụng từ bã sản xuất 115VII.2.Sử dụng CO2 trong quá trình lên men thoát ra 118

VII.4.Tận dụng nguồn nhiệt trong sản xuất 122

II.1 Nguồn nguyên liệu và tác nhân vi sinh vật 126

Lời mở đầu

Như ta đã biết, mợt trong những thức uống truyền thống của các nước trênthế giới, nhất là ở Việt Nam, là rượu mà thành phần chính của nó là cồn ethylic.Đây là thức uống khơng thể thiếu, thậm chí còn làm nên nét đặc trưng trong nềnvăn hóa ẩm thực của mỡi quốc gia Ngoài ra, cồn ethylic còn được ứng dụng rấtrợng rãi nhiều lĩnh vực như : làm dung mơi trong cơng nghiệp hóa chất, trong cơngnghiệp thực phẩm ; làm chất sát trùng trong y tế ;ứng dụng trong y học ,dược phẩm

;…

Ngày nay, theo hiện trạng chung của các nước trên toàn thế giới, nguồnnhiên liệu hóa thạch đang dần dần cạn kiệt, các quốc gia đang có xu hướng triểnkhai sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, trong đó sửdụng nhiên liệu ethanol (cồn ethylic) đang được nhiều nước quan tâm ,ứng dụng

Do đó việc sản xuất ethanol với quy mơ cơng nghiệp ngày càng trở nên quan trọngvà cần thiết đối với mỡi quốc gia trên thế giới

Công nghệ cồn ethylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế biếncác nguyên liệu chứa tinh bột, đường, cellulose, ethylen thành sản phẩm ethylichay ethanol.Trong quy trình cơng nghệ sản xuất cồn ethylic khơng thể thiếu đượcsự có mặt của vi sinh vật hay chế phẩm từ vi sinh vật Nếu ta có phương pháp ứngdụng mợt cách có hiệu quả các vi sinh vật vào cơng nghệ lên men cồn ethylic thìhiệu quả sản xuất tăng lên rất nhiều lần, sản phẩm làm ra vừa đảm bảo chất lượng,vừa tăng nhanh được sản lượng sản xuất

Trong số các nhóm vi sinh vật thì nấm mốc, nấm men, vi khuẩn là nhữngnhóm vi sinh vật có triển vọng nhất, được ứng dụng nhiều nhất Trong đề tài này,

ta đi sâu vào tìm hiểu ứng dụng của nấm mốc, nấm men trong lên men cồn ethylic

A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG

TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN CỒN ETHYLIC: I-Nấm mốc

I.1.Giới thiệu chung về nấm mốc :

Nấm mốc (mold) là tên chung chỉ các loại nấm hiển vi có cấu tạo sợi Khác với nấm men, có không phải là những tế bào riêng biệt mà là một hệ sợi phứctạp, đa bào có màu sắc phong phú.Chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng ,có bào tửkhông có diệp lục tố, không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí CO2 màsử dụng trực tiếp chất hữu cơ có sẵn để sinh sống

Nấm mốc chỉ mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí, vì vậychúng thương xuyên phát triển trên bề mặt của cơ chất, dưới dạng những lớp lúngphúng hình sợi, lớp mạng nhện hay khối sợi bông.Trong cơ chất chúng phát triểntrong các khoang hổng chứa không khí Nhiều loại nấm mốc có giá trị lớn trongcông nghiệp, trái lại nhiều loại nấm lại gây nhiều thiệt hại trong công nghiệp, nhấtlà công nghiệp thực phẩm, trong y học;…

I.2.Hình thái, kích thước nấm mốc :

-Nấm mốc có cấu tạo hình sợi phân nhánh, tạo thành một hệ sợi

chằng chịt phát triển rất nhanh gọi là khuẩn ti thể hay hệ sợi nấm

-Nấm mốc cũng có 2 loại khuẩn ti: Chiều ngang của khuẩn tithay đổi từ 3 - 10µm

• Khuẩn ti khí sinh mọc trên bề mặt môi trường, từ đâysinh ra những cơ quan sinh sản

• Khuẩn ti dinh dưỡng là khuẩn ti cơ chế sinh trưởng, pháttriển mọc sâu vào môi trường

-Khuẩn lạc của nấm mốc cũng có nhiều màu sắc như khuẩn lạc

xạ khuẩn Khuẩn lạc nấm mốc khác với xạ khuẩn ở chỗ nó phát triển nhanh hơn,thường to hơn xạ khuẩn ở chỗ nó phát triển nhanh hơn, thường to hơn khuẩn lạc xạkhuẩn nhiều lần Dạng xốp hơn do kích thích khuẩn ti to hơn Thường thì mỗikhuẩn lạc sau 3 ngày phát triển có kích thước 5 - 10 mm, trong khi đó khuẩn lạc xạkhuẩn chỉ khoảng 0,5 - 2 mm

I.3 Cấu tạo nấm mốc :

-Nấm mốc có tở chức tế bào phức tạp hơn nấm men, trừ mợt số

nấm mốc bậc thấp có cấu tạo đơn bào phân nhánh Ở những nấm mốc bậc thấpnày, cơ thể là mợt hệ sợi nhiều nhân khơng có vách ngăn

-Đa số nấm mốc có cấu tạo đa bào, tạo thành những tở chứckhác nhau như sợi khí sinh, sợi cơ chất Sợi cơ chất của nấm mốc khơng đơn giảnnhư ở xạ khuẩn mà phức tạp hơn Có những loài có sợi cơ chất giống như rễ chùmở thực vật gọi là rễ giả

Ví dụ: Aspergillus niger Ở những loài nấm mốc ký sinh trên thực vật, sợi

cơ chất tạo thành những cấu trúc đặc biệt gọi là vòi hút

-Ở mợt số loài nấm mốc, các sợi nấm nối với nhau thơng quacác cầu nối, các cầu nối hình thành giữa các sợi nằm gần nhau gọi là sự hợp nối docó hiện tượng 2 khối nguyên sinh chất trợn lẫn với nhau Đó có thể là mợt hìnhthức lai dinh dưỡng

-Mợt số loài nấm mốc có cấu tạo gần giống mơ thực vật gọi là

mơ giả Đó là các tở chức sợi xốp gồm các sợi nấm xếp song song với nhau tạothành mợt tở chức sợi xốp

-Ngoài tở chức sợi xốp còn có tở chức màng mỏng giả gầngiống như màng mỏng ở thực vật bậc cao Chúng gồm những tế bào có kích thướcxấp xỉ nhau hình bầu dục, xếp lại với nhau Hai tở chức trên có ở thể đệm và hạchnấm

• Thể đệm cấu tạo bởi nhiều khuẩn ti kết lại với nhau, từ đó sinh ra các cơquan sinh sản của nấm mốc

• Hạch nấm thường có hình tròn hoặc hình bầu dục khơng đều, kích thước tuỳtheo loài, từ dưới 1 mm đến vài cm Đặc biệt có loài có kích thước hạch nấm tớivài chục cm Hạch nấm là mợt tở chức giúp cho nấm sống qua những điều kiệnngoại cảnh bất lợi Sợi nấm tồn tại trong hạch khơng phát triển Khi gặp điềukiện thuận lợi hạch sẽ nảy mầm và phát triển bình thường

Cấu tạo tế bào của nấm không khác với cấu tạo của các sinh vật khác Màngtế bào cấu tạo bởi cellulose; ở nhiều loại nấm, trong màng tế bào có chứa kitin.Trong tế bào chất có không bào và các chất khác Các chất dự trữ thường gặp ở

I.4.Phương thức sinh sản của nấm mốc:

Nấm mốc có 3 hình thức sinh sản chính

a.Sinh sản dinh dưỡng:

- Sinh sản dinh dưỡng bằng khuẩn ti: là hình thức từ một khuẩn ti gây ra nhữngđoạn nhỏ, những đoạn nhỏ này phát triển thành một hệ khuẩn ti

- Sinh sản dinh dưỡng bằng hạch nấm: như đã nói ở phần trên

- Sinh sản dinh dưỡng bằng bào tử dày: trên phần giữa của khuẩn ti hoặc phầnđầu khuẩn ti hình thành tế bào có màng dầy bao bọc, bên trong chứa nhiều chất dựtrữ Gặp điều kiện thuận lợi bào tử dầy sẽ nảy mầm thành một hệ sợi nấm Bào tửdầy thường là đơn bào, đôi khi là 2 hoặc nhiều tế bào

b.Sinh sản vô tính:

- Bào tử kín: là bào tử hình thành trong một nang kín Ở một số loài, bào tử nằmtrong nang có tiên mao, khi nang vỡ bào tử có khả năng di động trong nước gọi làđộng bào tử (Zoospore)

Sự khác nhau giữa bào tử dày ở sinh sản dinh dưỡng và bào tử kín ở sinh sản vôtính: bào tử dầy chính là một hoặc một vài tế bào trong một sợi nấm hình thànhmàng dầy bọc lại Bào tử kín phức tạp hơn, có cơ quan mang bào tử là nang, cónang trụ, cuống nang

- Bào tử đính: là hình thức bào tử được hình thành bên ngoài cơ quan sinh bào tửchứ không nằm trong nang kín Hình thức này có nhiều loại khác nhau

- Ngoài các hình thức trên còn một số hình thức khác nữa Trên cùng một loàinấm mốc có thể có nhiều hình thức sinh sản khác nhau

Ví dụ: như Fusarium có bào tử dày và bào tử đính Cách phát sinh bào tử

khác nhau cũng có thể có cùng ở một loại nấm

Nấm mốc có 3 hình thức sinh sản hữu tính :đẳng giao, dị giao và tiếp hợp

Đẳng giao: Từ sợi khuẩn ti sinh ra các túi giao tử trong có chứa giao tử Các

giao tử và túi giao tử hoàn toàn giống nhau giữa cơ thể “đực” và cơ thể “cái”

Dị giao:là trường hợp các giao tử và túi giao tử ở cơ thể “đực” và “cái” khác

nhau

Sinh sản hữu tính: Dị giao

Tiếp hợp : Hình thức sinh sản thường có ở nấm tiếp hợp.

Nấm sinh sản chủ yếu bằng bào tử, từ bào tử mọc ra sợi nấm và sau đó làhệ sợi nấm Mặc dù vậy, bất cứ một đọan sợi nấm hoặc một mảnh nào của hệsợi cũng có thể dùng để sinh sản được, các đoạn này khi rơi trên môi trườngdinh dưỡng thì phát triển và tạo thành một hệ sợi nấm mới Trong phòng thínghiệm thường dùng phương pháp này để nhân giống và phân lập

Quá trình hình thành bào tử túi (từ A đến J)

I.5.Những loại nấm thường dùng trong cơng nghệ lên men cờn ethylic:

a)

Rhizopus : Rhizopus có nhiều loại: Rhi japonicus, Rhi Orysee, Rhi pekaII, Rhi Tonkinensis…

Rhizopus có đặc điểm sinh trưởng bằng “giả chi” để lan rộng trên bề mặt.

Ở những điểm tiếp xúc với môi trường đặc, thành ống nghiệm… có một chùm rễgiả Ở chỗ có giả căn, thân bò tiếp tục phát triển và sinh ra các cuốn tử nangchứa nhiều bào tử Bào tử sinh ra từ nang trụ ở bầu cuống Vì một phần nang trụtiếp xúc với vách nang, do đó khi soi kính, nửa dưới của nang lộn ngược như cái

ô mà cuống nang trụ là cán ô Lúc non, bào tử nang trắng, lúc già màu đen, bêntrong có nhiều bào tử Bào tử hình trứng hay hình bán cầu, mặt thường có nếpnhăn, kích thước 5 - 8μm.Nhiệt độ phát triển thích hợp 32-340C

Rhizopus sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp nhưng ít gặp Chủ yếu sinh sản

dinh dưỡng bằng hậu bào tử, khuẩn ty và sinh sản vô tính bằng bào tử nội sinh

Nhìn bề ngoài dễ nhầm lẫm Rhizopus với Absidi Absidi khác với Rhizopus ở

chỗ : bào tử nang hình quả lê và giả căn mọc ở giữa thân bò, không cùng gốccuống bào tử nang

Rhizopus, Absidi thường thấy trên củ, hạt ẩm, bánh mì, cơm, xôi …để trong

không khí vài ngày Bằng mắt thường thấy khuẩn ty của chúng như những

“tấm” mạng nhện, bào tử nang lúc non trắng, khi già đen nhạt có những chấmnhỏ Bào tử dễ bay trong không khí, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm

Rhizopus thường được nuôi cấy, phát triển trên môi trường dịch thể giàu

dinh dưỡng và có thông khí, hệ enzym amylase tương đối hòan chỉnh, nên

thường được dùng trong sản xuất rượu theo phương pháp amilose và nuôi cấynấm mốc lỏng (phương pháp bề sâu)

b) Mucor

Khuẩn ty của Mucor có 2 loại (+) và (-) màu trắng phân nhánh, giống nhau

về hình thái, khác nhau về sinh lý Từ một lọai khuẩn ty có thể sinh sản vô tính.Từ 2 loại khuẩn ty có thể sinh sản hữu tính theo kiểu tiếp hợp để cho bào tửnang đa hạch, về sau là các bào tử nội sinh

Trong sản xuất thường gặp các loại : Mucor rouxii, Mucor mucedo, Mucor javanicus, Mucor hydrophilus… Nhưng sử dụng phổ biến trong sản xuất rượu ở nước ta là Mucor rouxii.

Ở Mucor rouxii, ngoài hệ men amylase còn có enzym rượu hóa nên trong điều kiện yếm khí, enzym của Mucor rouxii có thể biến đường thành rượu.

Hiện tượng này rất hay gặp trong quá trình sản xuất nấm mốc bề mặt trên môitrường chất rắn có tinh bột giữ ở nhiệt độ cao (39-400C)

Mucor rouxii phát triển mạnh trên môi trường thạch Csepek, khuẩn ty phân

thứ tự nhất định Bào tử nang thường tròn, đường kính 60-80 μm Nang trụ 20-25

μm Bào tử tròn, đường kính 6-7 μm

Khuẩn ty lúc non màu trắng, già có màu xám nhạt Bào tử nang từ màutrắng chuyển dần sang màu hơi vàng, đỏ xám, đen, làm cho màu khuẩn lạc xámdần Mặt dưới khuẩn lạc không có nếp nhăn, không màu

c)

Aspergillus

Khuẩn lạc trên mơi trường thạch đĩa và cơ quan sinh sản của nấm mốc chi Aspergillus

Aspergillus có thể tìm thấy dễ dàng ở khắp mọi nơi, trên mọi cơ chất Vào khoảng năm 1877, ở Nhật, người ta đã phát hiện và sử dụng Aspergilus vào sản

xuất rượu, phân giải acid…

Aspergillus gồm rất nhiều loại, nhưng trong công nghiệp sản xuất rượu thường dùng các loại : Asp.flavus, Asp.oryzae, Asp.batatae, Asp.awamori, Asp.niger,Asp.usami…

Aspergillus có đặc điểm sau: khuẩn ty không màu hay vành nhạt Có 2

loại : khuẩn ty ký sinh phát triển trên mặt môi trường và khuẩn ty dinh dưỡngăn sâu vào trong môi trường Khuẩn ty phân nhiều nhánh, có nhiều ngăn tế bàomỗi tế bào có một nhân Nang và nang bào tử là quả thể màu vàng kim Khi

Aspergillus hình thành đính bào tử dễ phân biệt với các mốc khác Cuống đính

bào tử dài và thẳng, không phân nhánh mà đầu phình to tạo thành chóp nang.Tế bào sinh cuống đính bào tử phân biệt với các tế bào khác gọi là tế bàochân Chóp nang có thể hình cầu, hình chùy, hình bán cầu… Xung quanh đầu cónhiều cuống nhỏ Tùy loài mà cuống nhỏ có 1 hay 2 tầng Theo Thom và Raper(1945), gọi chúng là cuống nhỏ sơ sinh và cuống nhỏ thứ sinh Tất cả cuống nhỏđều có hình chai Đính bào tử xếp thành chuỗi dài, càng gần bào tử càng lớndần Những chuỗi đính bào tử xếp đối xứng tỏa tròn trên chóp nang Đính bàotử thường có hình cầu đơn bào, đa nhân, bề mặt xù xì Do cuống đính bào tử vàbào tử có màu sắc, phát triển mạnh, nên màu của chúng trở nên màu của khuẩn

lạc Màu khuẩn lạc Aspergillus rất khác nhau : đen, ghi, nâu, vàng, vàng lục,

phân loại Asp rất nhạy đối với nguyên tố vi lượng, tạo ra màu sắc đặc biệt của

khuẩn lạc Mulder đã xác định : Asp Niger có màu sẫm nhất khi môi trường có

Cu2+ với nồng độ 0,00025%; ở nồng độ thấp hơn, màu khuẩn lạc nhạt dần Khikhông có đồng, đính bào tử có màu vàng (bình thường là đen hay nâu)

 Aspergillus Oryzae: nuôi trên thạch Csepek thì trên vùng bào tử có màu

vàng lục trội về màu vàng Vùng không có bào tử hẹp và trắng Khuẩnlạc không có nếp nhăn hoặc không rõ rệt Bào tử nang đầu tròn 40-60

μm, cuống đính bào từ dài 0,8-1,5mm, đường kính 8-12 μm, có thể thấybằng mắt thường Đính bào tử hình bầu dục hay quả lê, kích thước 4-6×5-

7 μm Tế bào chai đặc trưng của Aspergilus dễ thấy Bào tử nang lúc nontrắng, lúc già vàng lục, càng già màu càng sẫm Đính bào tử trần dễ bay.Mốc này sinh ra các enzym amylase, invectase, maltase, protease vàcatalase Hoạt tính men amylase, protease rất cao Mốc này phát triểntrong khoảng nhiệt độ 15 - 400C, tối thích 30 - 320C Mốc này được sửdụng nhiều rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu, tương, chao, thuộc

da, nước chấm lên men v.v…

 Aspergillus Flavus : nuôi trên thạch Csepek thì mặt trên vùng bào tử có

màu lục vàng, trội về màu lục Khuẩn lạc thấp, đính bào tử nằm sát mặtthạch, do cuống ngắn Mặt dưới khuẩn lạc thường không màu, đôi khivàng nhạt Bào tử nang đầu tròn 40 - 60 μm Cuống đính bào tử ngắn 0,3 -0,5mm Đính bào tử tròn hay bầu dục 3,5 - 5 μm Tế bào chân rõ dễ thấy

Bào tử dễ bay Aspergillus oryzae rất giống Asp Flavus, chỉ khác là kích

thước lớn hơn, khuẩn lạc có màu trội hơn về màu vàng Mốc này sinh ra

hệ enzym giống A.Oryzae, đặc biệt là protease rất hoạt động và chế

phẩm tinh khiết của enzym này được dùng làm tác nhân ổn định bia Ởmột số môi trường có chất béo (trên lạc), mốc này có thể sinh ra độc tố

aflatoxin Có một số tác giả xếp hai giống mốc này thuộc nhóm flavus.

A.oryzae- Aspergillus niger : thường gọi là mốc đen Trên môi trường thạch Csepek,

khuẩn lạc tròn, xốp, vùng bào tử màu nâu đen hoặc đen Khuẩn lạc cónếp nhăn rõ Vùng giữa khuẩn lạc sau 3 - 4 ngày (2 - 4mm) cao hơn xungquanh Mặt dưới thường không màu, đôi khi vàng nhạt, thấy rõ nếp nhăntừ tâm khuẩn lạc đi ra

Bào tử nang đầu tròn, khá lớn (100 160 μm) Cuống đính bào tử dài 0,5 1,5mm hoặc hơn, đường kính 7 - 17 μm, thấy rõ bằng mắt thường Cuốngnhỏ hay thể hình chai, có hai lớp hình lăng trụ Lớp đầu dài lớn 15 - 25×3

4 μm Đính bào tử tròn, đường kính 3 4 μm Tế bào chân dễ nhận thấy

Mốc sinh ra enzym amylase, invectase, maltase, protease, pectinase,glucooxydase Mốc này được dùng trong sản xuất rượu , sản xuất acidcitric, acid fumaric Protease do mốc này họat động ở pH 2,5 - 3,5 còn ởprotease của A orysee không hoạt động ở vùng pH này Trên thế giới,

 Aspergillus usami (sử dụng ở nhà máy rượu Hà Nội) là chủng niger đã

được đột biến bằng tia phóng xạ Coban 60 Qua nghiên cứu chúng tôi

nhận thấy Asp.Usami của nhà máy rượu có những đặc điểm:

 Đính bào tử to, khi già có màu hơi nâu đen

 Nhiệt độ thích hợp 33 - 340C, độ ẩm 90 - 100%

 Hệ men amylase tương đối đầy đủ, nuôi trên môi trường rắn(cám, trấu, bột ngô) trong điều kiện thích hợp, chỉ sau 36 - 40 giờ,

khả năng tích lũy men cao nhất Ngoài tích lũy amylase,

Asp.usami còn sinh ra một lượng acid khá lớn (2 - 3% trong môi trường), vì vậy amylase của Asp.usami có thể thủy phân tinh bột ở

pH 4 - 4,5 Mặt khác amylase của Asp.usami vẫn giữ được hoạt

tính ở nhiệt độ cao 600C ± 10C

Asgergillus awamori và Asgergillus usami gần với A.niger có khả năng

sinh ra nhiều dextrinase và glucomylase, amylase sinh ra ít hoặc trungbình Mốc này được dùng nhiều trong công nghiệp rượu để đường hóatinh bột

Các tế bào nấm men

a).1.Phân bố: Nấm men tồn tại rộng rãi trong tự nhiên,

nhất là trong môi trường có chứa đường, có pH thấp như trong hoa quả, rau dưa,mật mía, rỉ đường, mật ong, trong đất ruộng mía, trong đất vườn cây ăn quả, trongcác đất có nhiễm dầu mỏ

a).2.Kích thước:Tế bào nấm men thường lớn gấp 10 lần

so với vi khuẩn

a).3.Hình dạng: có rất nhiều hình dạng khác nhau như:

hình cầu, hình trứng, hình ovan, hình elip, hình mũ phớt, hình mụn cơm, hình saothổ, hình cái liềm, hình thuôn, hình thoi, hình ong, hình cung nhọn, hình tam giác,hình chai, hình kéo dài, hình mũ sắt, hình quả óc chó, hình bán cầu, hình thận, hìnhlưỡi liềm, hình thấu kính, hình elip dài, hình quả lê, hình kim không có phần phụ,hình con suốt có phần phụ, hình bán cầu có rìa hẹp, hình mũ lưỡi trai…

a).4.Cấu tạo:

Một số tế bào nấm men có thành tế bào chứa chitin và mannan

Trong thành tế bào nấm men còn có chứa khoảng 10% protein (tính theokhối lượng khô), trong đó một phần là các enzyme Ngoài ra còn có một lượng nhỏlipid

DNA của ti thể là một phân tử dạng vòng có khối lượng phân tử là 50×106

Da (gấp 5 lần so với ti thể động vật bậc cao), chiếm 15-23 % tổng lượng DNA củatoàn tế bào nấm men

 Khuẩn ti:

Có loài nấm men có khuẩn ti hoặc khuẩn ti giả Khuẩn ti giả chưa thành sợi

rõ rệt mà chỉ là nhiều tế bào nối với nhau thành chuỗi dài

Có loài có thể tạo thành váng khi nuôi cấy trên môi trường dịch thể

 Không bào:

Các tế bào nấm men khi già sẽ xuất hiện không bào Trong không bào cóchứa các enzyme thủy phân, polyphosphate, lipoid, ion kim loại, các sản phẩm traođổi chất trung gian

Chức năng dự trữ và điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào

 Vi thể:

Trong một số tế bào nấm men (ví dụ như loài Candida albicans) còn thấy

các vi thể Đó là các thể hình cầu hay hình trứng, đường kính 3 µm, chỉ phủ mộtlớp màng dày khoảng 7nm

Vi thể có vai trò nhất dịnh trong quá trình oxy hóa methanol.

a).5.Hình thức sinh sản:

 Sinh sản vô tính:

- Nảy chồi: là phương pháp sinh sản phổ biến nhất và gặp ở tất cả các chinấm men Khi một chồi xuất hiện, các enzyme thủy phân sẽ phân giảipolysaccharide của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ Vật chất mớiđược tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽxuất hiện một vách ngăn giữa cồi và tế bào mẹ Thành phần của vách ngăn cũngtương tự như thành tế bào Khi tế bào chồi tách khỏi tế bào mẹ ở chỗ tách ra còngiữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo

- Phân cắt: là hình thức sinh sản thấy ở chi nấm men Schizosaccharomyces.

Tế bào dài ra, ở giữa mọc ra vách ngăn chia tế bào thành hai phần tương đươngnhau, mỗi tế bào con sẽ có một phần

- Bào tử đốt: ở chi Geotrichum.

- Bào tử bắn: ở chi Sporobolomyces, Sporidiobolus, Bullera và Aessosporon.

Loại bào tử này có hình thận sinh ra trên một cuống nhỏ mọc ở các tế bào dinhdưỡng hình trứng Sau khi bào tử chín, nhờ một cơ chế đặc biệt, bào tử được bắn raphía đối diện

- Bào tử áo (bào tử màng dày): ở nấm Candida albicans Bào tử áo thường mọc ở đỉnh các khuẩn ti giả (pseudomycelium) của một số nấm men (như Candida albicans).

 Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi ở các chi Saccharomyces, Zygosaccharmyces và nhiều chi nấm men khác thuộc bộ Endomycetales Bào tử túi

được sinh ra trong các túi Hai tế bào khác giới đứng gần nhau sẽ mọc ra 2 mấu lồi.Chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau Chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông vàqua đó chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến hành phối chất, nhân cũng đi qua đểtiến hành phối nhân Sau đó nhân phân cắt thành 2, thành 4, thành 8 Mỗi nhânđược bao bọc bởi chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày chung quanh và hình

Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) tiếp hợp với nhau tạo thành tế bào dinhdưỡng lưỡng bội (2n) Sau quá trình giảm phân sẽ sinh ra các bào tử túi (thường là

4 bào tử túi) Bình thường khi không có sinh sản hữu tính, chúng vẫn liên tục nảychồi để sinh sôi nảy nở Chu kì sống này thấy ở nấm men rượu Saccharomyces cerevisiae.

Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) sinh sản theo lối phân cắt Hai tế bàokhác dấu ở gần nhau sẽ tiếp hợp với nhau và sau quá trình phân cắt 3 lần, lần đầugiảm nhiễm sẽ tạo ra 8 bào tử túi Tế bào mang 8 bào tử này sẽ tạo thành túi Khitúi vỡ, các bào tử túi sẽ thoát ra ngoài và khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triểntrở lại thành các tế bào dinh dưỡng. Chu kì sống này thấy ở Schizosaccharomyces octospora.

Thể dinh dưỡng chỉ có thể tồn tại dưới dạng lưỡng bội (2n), sinh sản theo lốinảy chồi khá lâu Bào tử túi đơn bội tiếp hợp từng đôi với nhau ngay cả từ khi cònnằm trong túi Giai đoạn đơn bội tồn tại dưới dạng bào tử túi nằm trong túi vàkhông thể sống độc lập. Chu kì sống này thấy ở Saccharomycodes ludwigii.

b).Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men

Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủnggiống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Men ép chứatrung bình 75% nước và 25% chất khô Các chất khô của nấm men bao gồm cácthành phần sau:

đoạn đầu của lên men, nồng độ đường còn cao, nên nấm men chứa nhiều glucogen.Khi lượng đường giảm, nấm men sẽ sử dụng glucogen để duy trì sự sống.

Dưới tác dụng của α-amylase, glucogen sẽ biến thành maltose và dextrin

Trong nấm men còn chứa những chất tương tự như chất béo nhưleucithin,sterin Trong đó quan trọng nhất là ecgosterin (còn gọi là tiền vitamineD), chiếm khoảng 0,3 – 1,4% chất khô

 Chất khoáng:

Chiếm khoảng 5 – 11%

Thành phần quan trọng nhất là phospho, thường ở dạng liên kết hữu cơ, làthành phần của phosphatid, nucleoproteid và acid nucleic

Ngoài ra còn có các ion kali, calci, magie, sắt , lưu huỳnh, acid silicic

Lưu huỳnh có trong thành phần protid ở dạng – S – H hoặc –S– S–Lưuhuỳnh và sắt đều tham gia phản ứng oxy hoá khử

Sắt cùng với các chất vô cơ khác như Zn, Mn, Cu, Mg…là những chấtkhông thể thiếu được với nhiều enzyme oxy hoá

Magie, lưu huỳnh, phospho còn có tác dụng hoạt hóa phosphatase trong quá

cozyme…Biotin và acid paraaminobenzoic là những chất kích thích cho sinhtrưởng của nấm men Trong tế bào nấm men chứa nhiều loại vitamine và với hàmlượng khá lớn nên hiện nay nấm men được xem là nguồn nguyên liệu quí trong sảnxuất một số vitamine.

Trong điều kiện sản xuất cồn, nguồn thức ăn của nấm men như glucid vàchất khoáng thường có sẵn và đủ trong môi trường.Vitamine với số lượng rất ítthường đươc cung cấp từ chế phẩm amylase đưa vào khi đường hoá Riêng nguồnnitơ thường không đủ, phải được bổ sung từ ure hoặc amonsulfat Trong sản xuấtrượu từ sắn khô hoặc rỉ đường, lượng nitơ thường không đảm bảo cho sinh trưởngcủa nấm men Muốn lên men tốt và bình thường cần cho thêm vào dịch lên menmột lượng nitơ từ 0,15 đến 0,2g/l Nếu thiếu nitơ nấm men sẽ phát triển chậm, thờigian lên men kéo dài, hiệu suất lên men giảm

II.2 Nấm men dùng trong sản xuất cồn ethylic

a).Giới thiệu một số chủng loại nấm men trong sản xuất cồn và đặc tính của chúng:

Nấm men là tác nhân cơ bản gây ra quá trình lên men ethanol Thường sử

dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceac, loài S.cerevisiae Theo đặc tính lên men, người ta chia Saccharomycetaceac làm 2 nhóm: nấm men lên men nổi,nấmmen lên men chìm

Yeast of the species Sacharomyces cerevisiae.

Saccharomyces cerevisiae

Đây là loài nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn ethylic.Hình dạng: tế bào hình bầu dục nếu ở môi trường giàu chất dinh dưỡng.Trong điều kiện yếm khí, tế bào có hình tròn; ngược lại, trong điều kiện hiếu khí tếbào kéo dài hơn.

Kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 - 10 µm × 4,5 -21µm

bào tử túi (thường là 4 bào tử túi) Bình thường khi không có sinh sản hữu tính,chúng vẫn liên tục nảy chồi để sinh sôi nảy nở.

Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men lên men nổi

Sinh sản theo kiểu nảy chồi, có khả năng sinh bào tử, sống kị khí không bắtbuộc

 Để sản xuất rượu chứa tinh bột, ngày nay người ta sử dụng các loài Saccharomyces cerevisiae sau:

- Chủng 12 (tách từ nhà máy men bánh mì 1902) Tế bào tròn hình trứng

với kích thước 5-8µ Sinh sản bằng cách nảy chồi Ở điều kiện khắc nghiệt, ở nhiệtđộ 250C chỉ trong vòng một ngày cụ thể tạo thành bào tử (1 – 4 bào tử) Trong tếbào già thường chứa nhiều glycogen và metaxromatin Nấm men chủng 12 sinhsản mạnh trong 12 giờ đầu nuôi cấy sau đó chậm dần và lên men rất mạnh Chúngcó khả năng lên men rất mạnh glucose, matose, fructose, galactose, saccharose,maltose và 1/3 rafinose Khi lên men có khẳ năng tích lũy trong môi trường 13%đường

- Chủng số 2 (do Linder tách ra từ 1889 trong nhà máy rượu) Đây là chủng

đầu tiên được ứng dụng trong sản xuất rượi và các ngành sản xuất khác Tế bàodài, hình đứng, lớn và sinh sản bằng cách nảy chồi Ở 25oC trong 30 giờ nuôi cấycó thể tạo thành bào tử (thường trong tế bào có 3 bào tử); lên men được các loạiđường như chủng 12 nhưng khả năng sinh sản kém hơn

- Chủng M.10 (được tách từ năm1916) dùng để sản xuất các loại nguyên

liệu chứa đường Tế bào chủng này có hình tròn hay hình oval với kích thước 5-6 x6-7µ; có khả năng lên men các loại đường như 2 chủng trên.Chúng có khả năngsản sinh rất nhanh và lên men được ở nồng độ rất cao Bền vững với acid sulfuricvà tồn tại được ở pH =2

- Chủng B cũng như M.10, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu từ

mật rỉ Tế bào hình trụ, hình oval với kích thước tế bào 3,9-9,7 x 39-8,9 µ; có khảnăng lên men rượu rất tốt, đồng thời có đặc tính lên men bánh mì cao

- Chủng M (thu được vào 1905) do Ghenebec phân lập từ hỗn hợp của 4

chủng nấm men nổi Chủng được dùng để lên men trong môi trường chứa các hỗnhợp đường khác nhau Chúng rất bền và ổn định, thích nghi được những điều kiệnkhông bình thường trong thực tế sản xuất

- Chủng MTB (Ở nước ta trước 1975, các nhà máy rượu chỉ dùng chủng

này do nhà máy rượu Hà Nội cung cấp) Chủng này có khả năng sinh sản nhanh vàcho hiệu suất lên men tương đối tốt

b).Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của nấm men Saccharomyces cerevisiae

b).1.Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ tối ưu của nấm men saccharomyces là khoảng 28 – 320C Tuynhiên nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dàihơn Mặt khác làm lạnh dịch đường tới 20-220C sẽ hạn chế sự phát triển của tạpkhuẩn

b).2.Ảnh hưởng của pH

Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấmmen Chúng có khả năng làm thay đổi diện tích các chất của vỏ tế bào, làm tănghay giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quátrình lên men Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt ở một pH nhất định

Trong điều kiện lên men cồn, pH tối ưu để tạo alcohol ethylic là 4,5 – 5,0

Ở pH ≥ 4,2 nấm men tuy phát triển chậm hơn so với pH = 4,5 – 5,0 nhưngtạp khuẩn hầu như không phát triển

b).3.Ảnh hưởng của nồng độ lên dịch men

Nồng độ dịch đường cao làm tăng áp suất, mất cân bằng trạng thái sinh lýcủa nấm men Kết quả là cồn nhiều sẽ ức chế không những tạp khuẩn mà cả nấmmen, dẫn đến tổn thất hoặc phải kéo dài thời gian lên men

Trong điều kiện sản xuất, dù có vệ sinh sạch đến mấy cũng khó đảm bảo vôtrùng tuyệt đối, vì vậy cần phải dùng chất sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế tạpkhuẩn

Có thể dùng hóa chất khác nhau như clorua vôi, formalin, fluosilicat natri.Tùy theo chất lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít, cốt sao hạn chế được pháttriển của tạp khuẩn nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của nấm men

Khi dùng formalin hay fluosilicat natri, nồng độ không vượt quá 0,02% so với dịch

lên men

Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men:

(giờ) Làm ngừng sinh trưởng Tiêu diệt men

b).5.Ảnh hưởng của sục khí

Sục khí để hòa tan oxy vào dịch đường, giúp cho nấm men phát triển nhanhhơn Tuy nhiên, sục khí không cần thiết đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột.Sục khí sẽ làm tăng lượng đường bay hơi Mặt khác nếu dư dẫn đến tạo nhiều sinhkhối và aldehyde, do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

b).6.Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung

Ở nước ta, cồn được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu sắn Do trong sắn chứa

ít protid nên lượng nitơ trong dịch đường hóa không đảm bảo cho phát triển củanấm men,cần bổ sung nitơ vào dịch lên men

Bổ sung nitơ vào dịch lên men

chứng không bổ sung nitơ

Nguồn nitơ từ (NH 4 ) 2 SO 4 (NH 2 ) 2 CO Nồng độ chất khô dịch

III.1.Giới thiệu chung:

Trong số những vi sinh vật có khả năng sản xuất ra ethanol, ngoài nấm men

Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis là sinh vật có triển vọng nhất Nó

chuyển hoá phần lớn glucose thành CO2 và ethanol, phát triển nhanh hơn nấm menvà thể hiện khả năng sản sinh ethanol rất cao trong suốt quá trình lên men So vớinấm men thì vi sinh vật này tạo ra được tỉ lệ ethanol cao hơn hẳn và điều này có ý

nghĩa rất quan trọng Zymomonas mobilis là một vi sinh vật kị khí và khác với

nấm men, nó không cần đến sự bổ sung oxy để tồn tại và phát triển Quá trình sản

xuất ethanol của Zymomonas mobilis ít tạo ra sản phẩm phụ hơn, đặc biệt là rượu tạp Thao tác gen trên Zymomonas mobilis cũng đơn giản hơn hẳn nấm men Điều

này đã mang đến cơ hội mở rộng dãy nguyên liệu trong sản xuất ethanol: từlignocellulose hay từ sự tiêu hoá trực tiếp tinh bột Kỹ thuật lên men ethanol sử

dụng Zymomonas mobilis sẽ được đặc biệt chú ý trong tương lai vì khả năng sản

xuất của vi khuẩn này cao hơn hẳn so với nấm men

III.2.Các vi khuẩn lên men cồn ethylic :

Rất nhiều loài vi khuẩn có khả năng sinh ethanol Tuy nhiên đa số tạo thànhnhững sản phẩm phụ ngoài ethanol Các sản phẩm phụ này bao gồm các loại rượukhác (butanol, isopropylalcol, 2,3-butandiol), các acid hữu cơ (acetic, butyric,formic, lactic), các poliol (arabitol, glicerol, xilitol), các keton (aceton) và các chấtkhí khác nhau (metan, cacbonic, hydro) Các vi sinh vật này tạo thành ethanol nhưmột sản phẩm chủ yếu (ít nhất một mol ethanol trên một mol glucose được sửdụng)

Tên vi khuẩn m mol Ethanol sản xuất được trên

M mol Glucose được chuyển hoá

Clostridium sporogenes up to 4.15 a)

Clostridium indolis

Một số vi khuẩn ( ví dụ: Enterobacteriaceas, Spirochaeta, Bacteroides) chuyển

hoá glucose theo con đường EM (Embden-Meyerhof) , trong một thời gian ngắn,nó sử dụng 1 mol gluose sinh ra 2 mol pyruvat sau đó bị mất cacbon thànhacetaldehyde và khử thành rượu Bên cạnh đó, con đường ED (Entner-Doudoroff)là con đường len men rượu từ glucose nhờ một số vi khuẩn khác Nghiên cứu củaNaim Kosaric chỉ ra rằng lượng đường hấp thu và lượng ethanol sinh ra là cao nhấtkhi dùng môi trường glucose

a).Zymononas mobilis

Zymomonas mobilis là vi khuẩn thuộc giống Zymomonas nó có khả năng sản

xuất ethanol vượt trội hơn cả nấm men về một số mặt Nó được phân lập lần đầutiên từ đồ uống có chứa cồn, như rượu cọ (palm wine) của châu Phi hay một loạirượu của Mehico : rượu thùa (pulque), ngoài ra còn từ chất lấy từ rượu táo hay biacủa người châu Âu

 Đặc điểm:

Zymomonas là vi khuẩn Gram (-),kỵ khí, hình que.

Kích thước chiều rộng lớn của Zymomonas được thể hiện rõ qua kính hiển

vi, hầu hết những vi khuẩn khác chiều rộng chỉ khoảng 0.5-0.75µm

Hầu hết các giống (70%) không di động được, phần ít (30%) di động đượcvới 1-4 tiên mao phân cực.Khả năng di động bị mất ở 1 số giống

Hình dạng: 45% giống hình hoa thị, 33% dạng chuỗi, và 62% tế bào cónhững sợi nhỏ, có 1 số giống có chiều dài tới 28µm

Tế bào không có dạng bào tử, không có màng nhày vỏ bọc bên ngoài, khôngcó lipid nội bào,không có glycogen

Thành phần của tế bào

Thành phần Tỷ lệ (khối lượng khô)

Protein

Giai đoạn phát triển

Giai đoạn tĩnh

Pha log

Pha tử vong

1-5µg/mg 0-0.4µg/mgµ

 Điều kiện phát triển:

Sự phát triển ở các nhịêt độ khác nhau:

Ở 30oC một số giống không phát triển, ở 40oC rất hiếm quan sát thấy sự pháttriển.Vi khuẩn Z.mobilis có thể phát triển ở 36oC.Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đếnsự lên men của vi khuẩn Ở nhiệt độ 14-18oC sự lên men xảy ra sau 4 ngày, tạinhiệt độ 16-26oC sự lên men xảy ra chỉ sau 2 ngày nhưng một số trường hợp khácnhiệt độ thuận lợi nhất cho quá trình lên men là 25-31oC Ở nhiệt độ quá cao vikhuẩn sẽ bị tiêu diệt như ở 550C vi khuẩn bị chết sau 5 phút

Bảng: Sự phát triển của các giống Zymomonas ở điều kiện nhiệt độ khác

nhau

Nhiệt độ( o C) % giống phát triển

3034363840

1009797745Sự phát triển ở các giá trị pH khác nhau

90100870

Phát triển trong sự có mặt của ethanol: nó có thể xảy ra, Zymomonas chịu

được rượu, nó được cô lập từ đồ uống có chứa 2 – 10% cồn, sự tập trung 5,5%

ethanol trong chất lỏng khá vô hại với Zymomonas tại 7.7 và 10% ethanol 73 và 47% các chủng Zymomonas vẫn phát triển.

Phát triển trong sự tập trung cao glucose: Klyuver và Hoppenbrouwers

qua sát rằng loài lên men rượu thùa (mehico) có thể sống trong môi trường lên menvới 25% glucose

Kiểm tra vài môi trường lỏng có chứa 2% dịch chiết nấm men và sự tậptrung khác nhau của glucose với 20% glucose vi khuẩn có thể phát triển trong 34h,với 30% glucose 88% vi khuẩn có thể sống 2 – 5 ngày( chủng Z1 đến Z8 chỉ pháttriển trong 1 ngày), với 40% glucose 54% loài này có thể phát triển ở sau pha lag 4đến 29 ngày

Phát triển trong sự có mặt của KCN: sử dụng dung dịch chuẩn chứa

0,0075% KCN , chủng ATCC 29192, NCIB 8777, NCIB 10565, CP3, CP4, và Ag

11 không phát triển chủng Zymomonas ATCC10988, 410, NCIN 8227 và 409

phát triển sau 5 ngày, 12 chủng khác bị ức chế bởi sự tập trung KCN và phát triểnsau 1 – 2 ngày

Phát triển trong môi trường chứa NaCl: trong dung dịch chuẩn chứa 0.5%

NaCl chỉ Zymomonas mobilis là không phát triển, còn trong môi trường có 2% NaCl thì không có chủng Zymomonas nào phát triển được cả.

Nuôi cấy

Môi trường nuôi cấy có chứa glucose (50g/l), dịch chiết nấm men Difco(5g/l) và muối khoáng Trong suốt quá trình phát triển, pH của môi trường thay đổitừ 5,6-5,7 lúc bắt đầu đến khoảng 4,5-4,8 lúc kết thúc sự nuôi cấy Để nghiên cứu

về hô hấp và tổng hợp ATP trong điểu kiện không lớn lên của vi khuẩn, tế bào pháttriển kị khí theo hàm mũ đã được thu hoạch bởi máy li tâm, rửa và ngâm trong đệm

kali phosphat 50mM (pH 6-9), bổ sung thêm 5mM magie sunfat, một lượng sinhkhối từ 3-5 mg(khối lượng khô)/ml

Tiếp tục nuôi cấy :Làm việc với 800ml, ở 30oC, bơm 1l/phút dung dịch, tốcdộ quay là 410 vòng/phút Môi trường phát triển giống như cho quá trình nuôi cấy,trừ sự tập trung glucose 25g/l, pH được giữ ổn định ở 6.0, thêm vào 10% KOH hoàtan, kali cyanide hoà tan thêm vào riêng (cyanide không bền trong môi trường acidyếu)

b).Clostridium:

 Đặc điểm

Clostridium được phát hiện từ năm 1893, là một loại vi khuẩn kỵ khí, tự

dưỡng, sống tự do trong đất.Vi khuẩn G+, có hình que, khi còn non có khả năng diđộng nhờ tiên mao, khi già mất khả năng di động

Quá trình phát triển qua 5 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Các tế bào tạo thành những hình sợi kéo dài

Giai đoạn 2: Giai đoạn tách các hình sợi này ra

Giai đoạn 3: Giai đoạn có 1 tế bào hoạt động rất mạnh

Giai đoạn 4: Giai đoạn tạo thành nha bào Đây là giai đoạn phát dục không ổn

định nên hình thành bào tử có tính đề kháng cao Bào tử hình thành ở bên trongnên được gọi là nội bào tử

Bào tử có hình cầu, hình bầu dục hay hình oval, kích thước từ 0.2-2 µm Bàotử nằm ở 1 đầu hoặc ở giữa của tế bào Do kích thước bào tử lớn nên làm biến dạngtế bào vi khuẩn Bào tử trong suốt, được cấu tạo bới 1 màng bao bọc, 1 khối bàotương đặc.Tế bào vi khuẩn bọc ngoài bào tử trong vài giờ hoặc vài ngày, tuỳ điềukiện cụ thể mà chúng bị tan ra Bào tử có sức đề kháng cao, có thể chịu được điềukiện môi trường bất lợi như chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại nhiều, nhiệt độcao hay có sự thay đổi điều kiện sinh trưởng…

Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử phát triển thành vi khuẩn (bào tử nảymầm) Bào tử dài ra, vi khuẩn non thoát ra ở 1 đầu hoặc giữa thân

Giai đoạn 5: Giai đoạn sinh sản

Clostridium có khả năng đồng hoá nhiều nguồn Cacbon khác nhau như đường, tinh

bột…Nó thuộc vi sinh vật kị khí nên các sản phẩm trao đổi chất của nó thường làcác loại axit hữu cơ, butanol, axeton Đó là các sản phẩm chưa được oxy hoá hoàntoàn

 Điều kiện phát triển:

P và K là 2 nguyên tố rất cần thiết cho sự phát triển và cố định Nitơ của

Clostridium Ngoài ra, các nguyên tố vi lượng khác như Mo, Co, Cu, Mn cũng rất cần thiết đối với Clostridium.

Clostridium có khả năng phát triển ở pH = 4.7 – 8.5 Bào tử của chúng có

thể chịu đựng được nhiệt độ cao, có thể sống được 1 giờ ở 800C Một số loài còncó thể chịu được nhiệt độ 1000C trong 30’

Trong các loài Clostridium, 1 loài được dùng trong sản xuất rượu là Clostridium ljungdahlii Vi khuẩn này có tỉ lệ G + C khoảng 22-23% Chúng phát

triển trong khí tổng hợp để sản xuất acetate và ethanol từ chất nền ở thể khí Chúngphát triển nhờ sự tổng hợp của CO và chất khí ở áp suất tuyệt đối khoảng 0.8 – 1.8atm Tỉ lệ tế bào và sản phẩm tạo thành là 0.015g tế bào/g CO và 0.41g acetate/g

CO Sự cô đặc ethanol được tăng cao bởi sự có mặt của H2 và CO2 ban đầu trongpha lỏng Không có sự ức chế chất nền trong khi vi khuẩn này được nuôi dưỡngtrong mẻ lên men, ngay cả ở áp suất cao 1.6 – 1.8 atm

Sự trao đổi chất cuûa vi khuaån

B QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC

I.Sơ đồ quy trình

I.1.Sơ đồ tổng quát :

Tinh bột

Xử lý nguyên liệu

Quá trình dịch hóa

Nấ

m men

Chuẩn bị dịch lên men

Lên men rượu

Tinh chế

O 2

Chưng cất

Cồn tinh luyện

I.2.Sơ đồ quy trình cho phương pháp amylose :

I.3 Sơ đồ quy trình cho phương pháp mycomalt :