tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật

tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật tieu luan PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN BẰNG VI SINH vật

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

MỤC LỤC

I BẢO QUẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN: 3

1 Định nghĩa: 3

2 Cơ chế tác động: 3

3 Quá trình lên men lactic 3

4 Lên men nem chua 3

a) Vi sinh vật giống 4

b) Vi sinh vật nhiễm 6

c) Sau khi thành phẩm: 7

5 Lên men sữa 7

6 Lên men rau quả 8

II BẢO QUẢN BẰNG MÀNG BAO BC (Bacterial Cellulose) 10

1 Bản chất của BC: 10

2 Quá trình hình thành cellulose: 10

3 Ứng dụng: 11

III BẢO QUẢN BẰNG BACTERIOCIN: 11

1 Định nghĩa về bacteriocin: 11

2 Sử dụng bacteriocin (nisin) 13

3 Nisin 14

3.1 Đặc tính Nisin 14

3.2 Cấu tạo Nisin 15

4 Sản xuất bateriocin của vi khuẩn 17

4.1.Cơ chế sản xuất 17

4.2 Điều kiện sản xuất 17

5 Cơ chế tác dụng 18

2

6 Phạm vi ứng dụng trong thực phẩm hiện nay 19

7 Kết luận 21

3

I BẢO QUẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN:

do đó ảnh hưởng tới cấu trúc vi sinh vật cũng như cấu trúc của sản phẩm lênmen

 Làm chết hoặc ức chế, ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật gây ôi thiu,hạn chế nấm mốc và các vi khuẩn có hại trong thực phẩm, giúp làm tăngthời gian bảo quản thực phẩm và đồng thời duy trì hương vị đặc trưng củamột số sản phẩm

3 Quá trình lên men lactic

Bản chất: là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vsv Lên menlactic có 2 dạng: lên men đồng hình và lên men dị hình

Hệ vsv: vi khuẩn lactic (thường có dạng hình cầu, hình ovan và hình que),kích thước: 1-8μm, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi Vi khuẩn lên menm, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi Vi khuẩn lên men

lactic đồng hình (S.lactis, L bulgaricus…), vi khuẩn lactic lên men dị hình (S.L brevis, L lycopersici…).

4 Lên men nem chua

Nem chua là sản phẩm lên men từ thịt tươi,sản xuất hoàn toàn thủ công

4

Bản chất:lên men đường (thêm vào khi chế biến) thành acid lactic nhờ hoạt

động của vi khuẩn: Lactobacillus, Pediocuccus…

Hệ vi sinh vật trong thịt bao gồm các vi sinh vật có sẵn trong cơ, nhiễm từruột, từ phân từ các dụng cụ giết mổ, từ nguồn nước, không khí nơi giếtmổ

Thịt là môi trường cực kỳ thuận lợi cho sự phát triển của loại vi sinh vật,hoạt độ nước cao, pH thích hợp, giàu chất dinh dưỡng nên hệ vi sinh vật tựnhiên của thịt rất đa dạng từ nấm men, nấm mốc đến vi khuẩn Đây là mộtđặc điểm cần chú ý khi chế biến thịt phải làm thế nào để tạo điều kiện ức chếtối đa các biến đổi bất lợi do vi sinh vật gây ra

Nem chua là một sản phẩm lên men thịt sống, nên ta xét chủ yếu hệ sinh vật

có khả năng lên men trong nem chua Hệ vi sinh vật này có khả năng đặctrưng là khả năng lên men, môi trường sinh sống của chúng có pH = 5.0 –6.0, hoạt độ nước aw = 0.99- 0.80 và môi trường yếm khí

Hệ vi sinh vật đóng góp vai trò lớn nhất hình thành nên mùi vị đặc trưng và

chất lượng sản phẩm nem chua là giống vi khuẩn Lactobaccilaceae và Micrococcaceae, Streptococcaceae Quá trình lên men chủ yếu trong sản

phẩm chính là sự lên men lactic, sự lên men làm cho pH, độ ẩm của sảnphẩm giảm, chính từ đó góp phần ức chế hệ vi sinh vật không có lợi

Trong thực tế sản xuất, các nhà sản xuất thường dùng hệ vi sinh vật của nemchua mẻ trước để cấy cho mẻ tiếp theo Mục đích: giảm thời gian lên men,tăng khả năng ức chế vi sinh vật nhiễm, tăng chất lượng và độ đồng đều sảnphẩm

Từ đây có thể mở ra hướng nghiên cứu: thực hiện quá trình lên men có bổsung thêm vi sinh vật thuần khiết, từ đó khảo sát quá trình lên men cùng cácchỉ tiêu chất lượng tối ưu của sản phẩm

a) Vi sinh vật giống

i Lactobacillaceae

Đây là các vi khuẩn hình que, kích thước tế bào phụ thuộc môi trường nuôicấy; có vi khuẩn dài 7 – 10µm, có loại hình que ngắn, có loại sợi dài, G(+),yếm khí tuỳ tiện, ưa ấm

5

Nhiều loài trong số chúng đóng vai trò trong việc phân hủy các nguyên liệu

từ thực vật, sản phẩm thu được là acid lactic qua quá trình lên men đồng

hình Acid lactic đóng vai trò quan trọngtrong việc ngăn chặn sự phát triển củacác vi khuẩn có hại khác

Chúng được nhiều tác giả kể đến như làloại vi khuẩn chiếm ưu thế nổi trội trong suốtquá trình chín của sản phẩm, hoặc ít nhất là ởcuối quá trình chín, nếu như quá trình chín xảy

ra chậm Chính sự chiếm ưu thế về số lượng

này khiến cho các Lactobacilles có khả năng ức

chế một số loại vi sinh vật khác, chủ yếu là cácloài G(-) và một vài loài G(+) Mặt khác, các

Lactobacille có khả năng chịu được nồng độ

muối cao hơn một số loài vi khuẩn khác Lượng

Lactobacilles có thể đạt tới 108 tế bào/g sản phẩm

Chúng có vai trò chính trong việc sinh ra các hợp chất acid, chủ yếu là acidlactic Chính sự acid hóa môi trường dẫn đến sự đông tụ các protein, ức chếcác vi khuẩn gây bệnh và tạo màu cho sản phẩm

Một số loài: L.sale, L.curvatus, L.casei, ban đầu sinh ra L (+) lactate, hợp chất

này được tích tụ và dẫn đến sự chuyển hoá từ dạng L (+) sang D (-)

Ngoài ra, các lactobacilles cũng có vai trò trong việc sinh ra các hợp chất tạo

nên hương vị của thịt lên men Chúng cũng có khả năng góp phần gây ra sựhỏng về vị nhất là khi lượng acid trong môi trường trở nên dư thừa Một số cókhả năng thuỷ phân protein góp phần vào quá trình giải phóng acid amin trongquá trình lên men

Cuối cùng, cũng phải nói rằng một trong số chúng có khả năng tổng hợp hợp

 Pediococcus

Pediococcus là giống vi khuẩn G(+), thuộc họ Lactobacillaceae, chúng

thường xuất hiện ở dạng song cầu khuẩn hoặc dạng tứ cầu khuẩn được chiađối xứng qua một hoặc hai mặt phẳng Chúng hoàn toàn là loài

homofermentative với đại diện là Pediococcus acidilactici, Pediococcus damnosus, Pediococcus dextrinicus, Pediococcus parvulus và Pediococcus

pentosaceu Loài Pediococcus thường

được cấy truyền trong ủ xilo

6

Hình 1 : Lactobacillus

Pediococcus pentosaceus

 Pediococcus pentosaceus:

Cũng như các loại vi khuẩn acid lactic khác, P.pentosaceus có thể chịu được

môi trường acid, không thể tổng hợp pothyrins và sở hữu cơ chế chuyển hóathành men hoàn toàn với acid lactic như là sản phẩm chuyển hóa cuối quan

trọng Hệ thống sinh học gồm Pediococcus và Lactobacillus tạo thành một một cụm lớn, được phân thành hai cụm nhỏ hơn, tất cả loài Pediococcus thuộc cụm Lactobacillus casei – Pediococcus Về mặt hình thái học Pediococci (cocci; 0.6-1mm đường kính) và lactobacilli (dạng thanh) là

khác biệt nhau Sự tạo thành các nguyên tố hóa học hóa trị IV thông quaphân bào thành hai hướng vuông góc trong cùng một mặt phẳng đơn là tính

chất nhận biết của Pedococci

P pentosaceus phát triển tại 40oC (50oC không phát triển), nồng độ pH daođộng từ 4.5 đến 8, trong dung dịch NaCl 9-10%, thủy phân arginine, có thế sửdụng maltose và vài dòng sản xuất ra “pseudo-catalase”

P.pentosaceus có thể được cô lập ra khỏi các nguyên liệu thực vật và vi khuẩn

tạo phômai Sinh vật này được sử dụng như là chất sản sinh môi trường acidtrong sự lên men của xúc xích, dưa chuột và đậu xanh, đậu nành…

ii Micrococcaceae

Các Micrococcaceae, vi khuẩn G(+), là loại hiếu khí hoặc yếm khí tuỳ tiện Ở

cuối quá trình lên men chúng là loại vi sinh vật chiếm ưu thế thứ hai sau

Lactobacillaceae, vào khoảng 105 vi khuẩn/g sản phẩm Theo một số tác giả,

7

Pediococcus halophilus

sự phát triển của các Micrococcaceae, ở thời kì đầu của quá trình lên men, hình như thuận lợi cho sự phát triển của Lactobacillaceae ở giai đoạn sau

Chúng có khả năng khử hợp chất nitrat thành nitrit, giữ vai trò chủ yếu trong

quá trình tạo thành và giữ màu cho sản phẩm Các Micrococcaceae góp một

phần nhỏ trong quá trình lên men đồng hình và có khả năng thuỷ phân protein

và thuỷ phân lipit Đồng thời, chúng có tính đối kháng đối với một số vi sinhvật không mong muốn ví dụ như các loài sinh hợp chất peroxit

iii Streptococcus

Tế bào hình cầu hay ovan, đường kính khoảng 0.5- 1µm, thường tạo thành đôi

hay tạo thành chuổi ngắn dài (bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp là Streptos, có nghĩa

là “tập trung” hay cuộn lại một cách dễ dàng để tạo thành chuỗi)

Đa số không tạo nha bào; không chuyển động

Nó còn có khả năng phân giải glucose, mantose, lactose, hình thành acidlactic

Streptococcus được chia nhỏ thành Lactococcus, Enterococcus, Vagococcus,

dựa trên đặc tính sinh học cũng như cấu tạo phân tử.Trong quá khứ, người ta

phân lọai Streptococcus bằng cách phân tích huyết thanh.

Một số loài: S pneumoniae; S mutans; S pyogenes; S agalactiae; S.faecalis

trường bằng quá trình lên men lactic đồng hình Quá trình phát triển củachúng ngừng lại chủ yếu là do tương tác với các vi sinh vật khác, chủ yếu là

Các vi khuẩn này gram âm có trong sản phẩm đầu thời kì lên men với mật độ

khoảng 103 vi khuẩn/g sản phẩm Chúng bị ức chế bởi các lactobacilles trong quá

trình chín của sản phẩm

Các enterobacteria acid hoá môi trường bằng chuyển hoá lên men lactic hỗn hợp

sinh ra các acid hữu cơ có mạch cacbon ngắn Chúng có khả năng thuỷ phânprotein

Giống vi khuẩn Pseudomonas (Ps.fluorescens, Ps.fragi, Ps Lundensis và Shewnella putrefaciens) thường xuyên thuỷ phân protein Chúng không chịu được

nồng độ muối cao hơn 2,5% và cũng chỉ phát triển khi hoạt độ nước trong môi

8

trường lớn hơn 0,95 Đây là nhóm vi khuẩn gây ra sự nhiễm độc thịt, gây thối và

làm ôi khét mỡ Một vài loài (như Pseudomonas aeruginosa) có thể gây bệnh cho

người

Giống Acinetobacter cũng có khả năng thuỷ phân protein và gây ra các mùi không

mong muốn của thịt

ii Nấm men và nấm mốc:

Nấm men có thể làm mỡ biến thành màu đỏ hoặc màu đen Chúng phát triểntốt nhất ở pH dưới 5 Đa số nấm men chịu được môi trường hoạt độ nướcthấp Nấm men phát triển sẽ gây mùi ôi khét của mỡ Chúng tạo ra các mùikhông mong muốn và gây ra một số hiện tượng ngộ độc

Nấm men có khả năng thuỷ phân protein cũng như các hợp chất gluxit và lipit(Lerche et Lammers, Coretti, 1958), tuy nhiên nấm men trước tiên có khảnăng thuỷ phân lipit và tạo thành các hợp chất tạo hương (Fournaud, 1976).Chúng có khả năng thích nghi với quá trình lên men, với khoảng pH rộng, do

đó chúng có khả năng sinh trưởng tốt trong môi trường nem chua

Nấm mốc là các vi sinh vật thuỷ phân protein và lipit

c) Sau khi thành phẩm:

 Biến đổi vật lý : độ dai, độ dẻo tăng, khối lượng nem cũng thay đổi một

phần sau quá trình lên men

 Biến đổi hoá học : pH giảm, hàm lượng đường giảm, thành phần các

chất dinh dưỡng thay đổi theo hướng có lợi nhờ các sản phẩm lênmen.Sau quá trình lên men, sản phẩm có cấu trúc gel, giữ nước, mộtphần nước tự do trở thành nước liên kết trong cấu trúc gel nên hàm ẩmgiảm.Hàm lượng protein giảm, vitamin B1, B2 tăng

 Biến đổi hóa lý : do quá trình lên men làm cho pH của nem thay đổi, tự

đó giúp cho sự hình thành cấu trúc gel của nem tốt, pH giảm khiếncollagen trương nở giúp khối nem chặt

 Biến đổi cảm quan : Khối nem có màu hồng đỏ đẹp, bề mặt bóng, có

mùi thơm đặc trưng của sản phẩm thịt lên men.pH trong nem giảmthấp, myoglobin có trong thịt sẽ ở dạng metmyoglobin, nem bìnhthường sẽ có màu hồng nhạt đến nâu nhạt

5 Lên men sữa

9

Các sản phẩm sữa lên men, được lên men từ sữa, là tên gọi chung của các sảnphẩm như sữa chua, yoghurt, kefir, kumis, phomai.

Để sản xuất các sản phẩm sữa lên men, người ta cấy các chủng VSV khác nhau

cho sản phẩm có các mùi vị đặc trưng

Sự chuyển hóa đường sữa (lactose): được lên men và chuyển hóa thành các loạiacid (acid lactic, acid malic, acid citric, acid propionic…)

Hình: Cơ chế quá trình chuyển hóa đường trong sữa do vi khuẩn lactic

10

Sự chuyển hóa protein: lượng acid càng tăng làm tăng nhanh quá trình tách Canxi

ra khỏi casein, khi đạt đến điểm đẳng điện sẽ kết tủa casein Sau đó casein sẽ bịphân hủy tạo thành pepton và các sản phẩm khác

Casein pepton acid amin

6 Lên men rau quả

Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản: bảo quản nguyên liệu và làm tănggiá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả Chính vì thế, có thể nói rằng quátrình muối chua rau quả vừa mang tính chất bảo quản, vừa mang tính chất chế biếnthực phẩm

Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lacticđồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối rữa

Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rau quả muối chua được sử dụng rộng rãi ở ViệtNam cũng như trên thế giới như dưa cải chua, dưa chuột chua, tỏi, cà chua , …

Quá trình làm chua rau quả chủ yếu là do loài Bacterium cacumeris fermentati.

Quá trình gây ra chủ yếu là những vi sinh vật có trên bề mặt nguyên liệu Ví dụngười ta tính trên bề mặt của dưa chuột có khoảng 100.000 – 500.000 vi sinh

Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt quá trình:

-Quá trình trích ly hay thẩm thấu của các chất từ mô bào thực vật

-Quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn lactic)

-Quá trình tạo acid lactic

-Quá trình ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối bởi acid lactic và muối -Quá trình tạo hương của sản phẩm

Quá trình ủ chua thường qua 3 giai đoạn :

11

Giai đoạn 1 : Các thành phần dinh dưỡng được khuếch tán ra ngoài nhờ áp

suất thẩm thấu, vì thế tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển mạnh Trên bề mặt

xuất hiện nhiều bọt khí Quan sát dưới kính hiển vi thấy E.coli, các vi khuẩn hơi

khác và các vi khuẩn Lactic bắt đầu hoạt động

Giai đoạn 2 : vi khuẩn Lactic phát triển mạnh mẽ và tích lũy được nhiều

acid Lactic , pH môi trường giảm xuống 3 – 3,5, làm ức chế các vi sinh vật khác

Phát triển chủ yếu trong giai đoạn này là Bacterium brassiccae fermentati, Lactobacterium cucumessis và Lactobacterium plantorum Cuối thời kì này là

chủng Lactobacterium pentoaceticus và Lactobacterium breris phát triển rất mạnh.Lượng acid Lactic có thể đạt tới 0,8 – 1,2 %

Giai đoạn 3 : lượng acid Lactic đạt khá cao nên vi khuẩn Lactic bị ức chế.

Trong trường hợp này, hầu như các vi khuẩn không phát triển được, nhưng nấmmen, nấm mốc phát triển rất mạnh Trong giai đoạn này, oidium lactic thường tạonên màng màu trắng trên bề mặt, loài nấm này phân hủy acid Lactic rất mạnh Đểtránh gây hư hỏng, sau khi lên men xong, người ta bảo quản lạnh hoặc giữ trongđiều kiện yếm khí hoặc dủng acid sorbic 0,07 – 0,1 %

Sau khi thành phẩm:

chất dinh dưỡng thay đổi theo hướng có lợi nhờ các sản phẩm lên men Hầuhết các chất dinh dưỡng, vitamin đều tan vào nước ngâm như: chất thơm,vitamin (chủ yếu là vit B)

100C: 7 ngày

12

II BẢO QUẢN BẰNG MÀNG BAO BC (Bacterial Cellulose)

1 Bản chất của BC:

Cellulose được tổng hợp bởi vi khuẩn Agrobacterium và Sarcina

Nguồn sản xuất hiệu quả nhất là vi khuẩn gram âm, vi khuẩn acid

acetic Acetobacter Xylinum

2 Quá trình hình thành cellulose:

- Trong môi trường lỏng sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất của mình bằng cách hấp thụ đường glucose, kết hợp đường với một acid béo để tạo thành tiền chất nằm ở màng tế bào

- Tiền chất này tiết ra ngoài nhờ hệ thống lỗ nằm ở trên màng tế bào cùng với một enzyme có thể polyme hoá glucose thành cellulose

- Về mặt cấu trúc Bacterial Cellulose có cấu trúc dạng bó sợi đan xen lẫn nhau Mỗi sợi rộng khoảng 100nm và dày 3-8nm Đường kính của BC là nhỏ hơn so với tự nhi ên và sợi nhân tạo

- Đặc tính cấu trúc của BC phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi cấy đặc trưng

- Dung dịch môi trường ban đầu có dạng huyền phù mịn, chuyển sang dạng rời rạc

- Sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vi khuẩn trong đó

- Bộ khung của gel là mạng lưới cellulose với thành phần chủ yếu là nước

13