LEN MEN ETHANOL

PHẦN 3: ỨNG DỤNG CỦA VSV TRONG CÔNG ĐOẠN ĐƯỜNG HÓA DỊCH CHÁONấu xong, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hịa tannhưng chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu được,

MỤC LỤC

Phần 1:Giới thiệu chung 3

Phần 2: Sơ đồ quy trình 4

Phần 3:Ứng dụng của VSV trong công đoạn đường hóa dịch cháo 6

I-Giới thiệu chung về nấm mốc 6

1-Cấu tạo sợi nấm 7

2-Sinh sản của nấm 7

II-Những loài nấm thường dùng 9

1-Rhizopus 11

2-Mucor 11

3-Aspergillus 12

III- Nuôi cấy mốc đường hóa : các chế phẩm enzym đường hóa 16

IV- Đường hoá tinh bột: 21

1-Tác dụng của enzym amylase lên mạch tinh bột 21

2- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa tinh bột 23

Phần 4:Ứng dụng của VSV trong công đoạn lên men dịch đường 31

A-Nấm men 31

I-Saccharomyces cerevisiae 31

1-Đặc điểm 31

2-Một số chủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng 32

3-Nghiên cứu so sánh khả năng lên men của chủng 12 với chủng MTB và 1 vài chủng khác hiện có ở nước ta 33

4- Điều kiện lên men 35

5-Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của nấm men

Saccharomyces cerevisiae 36

II- Cơ chế lên men rượu 40

1- Cơ chế hĩa sinh học của quá trình lên men 41

2- Tiến hành lên men rượu 44

III- Nhận xét, đánh giá các phương pháp lên men 46

IV- Hiệu suất quá trình lên men từ nấm men 48

B-Vi khuẩn 48

I.Giới thiệu chung 48

II.Các vi khuẩn lên men cồn 49

1.Zymomonas mobilis 50

a.Đặc điểm 50

b.Điều kiện phát triển 52

c Nuơi cấy 53

d- Quá trình lên men 55

e-Hiệu suất quá trình 55

2.Clostridium 57

a.Đặc điểm 57

b.Điều kiện phát triển 58

Phần 5: Hiệu suất và tổn thất trong sản xuất 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

Công nghệ cồn etylic là khoa học về phương pháp và quá trình chếbiến các nguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza, etylen thành sảnphẩm etylic hay etanol

Quy trình công nghệ sản xuất cồn etylic có thể chia thành các côngđọan chính gồm : chuẩn bị dịch đường lên men; gây men giống, lên mendịch đường và xử lý dịch lên men

Chuẩn bị dịch lên men:

- Nếu nguyên liệu chứa tinh bột thì công đọan này gồm nghiền, nấu,đường hóa và làm lạnh đến nhiệt độ lên men

- Nếu nguyên liệu là mật rỉ thì chuẩn bị dịch lên men gồm pha lõang

sơ bộ, xử lý mật rỉ, bổ sung nguồn dinh dưỡng, tách cặn rồi phaloãng tới nồng độ gây men và lên men

Gây men giống và lên men: muốn lên men trước hết cần phát triển mengiống tới chất lượng và số lượng cần thiết, thường bằng 10% thể tích củathùng lên men Sau đó đưa men giống và dịch đường vào thùng rồi khốngchế ở điều kiện xác định để nâùm men chuyển hóa đường thành rượu vàCO2 Dịch nhận được sau lên men gọi là giấm chín

Xử lý dịch lên men: công đoạn này có liên quan tới kiến thức lý học và

chuyển khối Thực chất là dùng hệ thống chưng luyện phù hợp để táchrượu và các chất dễ bay hơi khỏi giấm chín, sau đó đem tinh luyện đểnhận được cồn sản phẩm, thỏa mãn tiêu chuẩn và yêu cầu tiêu dùng Sảnphẩm thu được sau xử lý bao gồm cồn thực phẩm, cồn đầu, dầu fusel hoặcancol cao phân tử

Ngoài các sản phẩm kể trên, chúng ta còn thu được bã rượu có chứa

nấm men thô dùng cho chăn nuôi, chế biến các lọai kháng sinh… Ở mộtsố nước, người ta đem cô đặc bã rượu tới nồng độ chất khô nhất định vàbổ sung trực tiếp vào khẩu phần ăn của vật nuôi Trong bã rượu từ rỉđường còn có thể thu nhận glyxerin, axít glutamic Trong những năm gầnđây bã rượu từ mật rỉ còn được nghiên cứu và đưa vào phụ gia của vậtliệu xây dựng.

Ơû nước ta việc sử dụng bã rượu chưa được nghiên cứu áp dụng nên cònlãng phí nhiều Phần lớn bị bỏ đi , chỉ phần rất ít được sử dụng vào mụcđích chăn nuôi

PHẦN 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH

Nấ

m men

Chuẩn bị dịch lên men

Lên men rượu

Cồn tinh luyện

PHẦN 3: ỨNG DỤNG CỦA VSV TRONG CÔNG ĐOẠN ĐƯỜNG HÓA DỊCH CHÁO

Nấu xong, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hịa tannhưng chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu được, mà phải trải quaquá trình thủy phân do xúc tác của amylase để biến thành đường Quá trìnhtrên được gọi là quá trình đường hĩa, cĩ vai trị rất quan trọng trong cơngnghệ sản xuất cồn ethylic Nĩ quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu dogiảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột sĩt lại sau khi lên men

Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì phảichọn được tác nhân đường hĩa tốt nhất Hiện nay, người ta dùng amylasenhận được từ nuơi cấy vi sinh vật, trong đĩ nấm mốc được sử dụng nhiều

nhất, sau đĩ đến vi khuẩn, cuối cùng là nấm men Endomycopsip Các yếu tố

cần chú ý khi nuơi cấy vi sinh vật là chọn giống, mơi trường nuơi cấy, điềukiện nuơi cấy (nhiệt độ, độ ẩm, pH, oxy)

I-GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM MỐC

Nấm mốc (mold) là tên chung để chỉ các lọai nấm hiển vi có cấutạo sợi Chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng, có bào tử, không có diệp lụctố, không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí carbonic mà sửdụng trực tiếp chất hữu cơ có sẵn để sinh sống

Nấm mốc chỉ mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí, vì vậychúng thường phát triển trên lớp bề mặt của cơ chất, dưới dạng những lớplún phún hình sợi, lớp mang nhện hay khối sợi bông Trong cơ chất,chúng chỉ sinh trưởng trong các khoang hổng chứa không khí Nhiều loạinấm mốc có giá trị lớn trong công nghiệp, trái lại nhiều loại nấm lại gâynhiều thiệt hại trong công nghiệp, nhất là công nghiệp thực phẩm, y học

…

1-Cấu tạo sợi nấm

Đa số nấm có hình sợi phân nhánh, đan kết lại với nhau thành mộtkhối sợi, từng sợi riêng lẻ gọi là sợi nấm (khuẩn ty thể, mycelium) Có 2loại sợi nấm: sợi nấm có màng ngăn ngang và sợi nấm không có màngngăn ngang; trong trường hợp sau, tòan bộ hệ sợi nấm chỉ là 1 tế bàophân nhánh rất phức tạp Chiều rộng của sợi nấm thay đổi từ 5-50μm.Một số sợi nấm sinh trưởng bằng cách đâm sâu vào trong cơ chất vàhút chất dinh dưỡng ở trong đó (khuẩn ty cơ chất), trong khi đó một phầnhệ sợi nấm phát triển trên bề mặt của cơ chất (khuẩn ty ký sinh), phần sợinấm nằm ngoài này nhiều hay ít tùy theo loài và môi trường Ở nhiềuloài, các sợi của hệ sợi nấm nằm bên ngoài cơ chất là cơ quan sinh sản Ởmột số nấm khác, sợi nấm đan kết lại dàu đặc với nhau và tạo thành quảthể

Cấu tạo tế bào của nấm không khác với cấu tạo của các sinh vậtkhác Màng tế bào cấu tạo bởi cellulose; ở nhiều loại nấm, trong màng tếbào có chứa kitin Trong tế bào chất có không bào và các chất khác Cácchất dự trữ thường gặp ở nấm là glycozen, hạt volutin và các giọt mỡ Tếbào nấm có 1,2 hoặc nhiều nhân Ở nấm, hiện tượng nhiều nhân rất phổbiến

2-Sinh sản của nấm

Một đặc điểm của nấm là có nhiều hình thức sinh sản và nhiều cơquan sinh sản Nấm sinh sản chủ yếu bằng bào tử, từ bào tử mọc ra sợinấm và sau đó là hệ sợi nấm Mặc dù vậy, bất cứ một đọan sợi nấm hoặcmột mảnh nào của hệ sợi cũng có thể dùng để sinh sản được, các đọannày khi rơi trên môi trường dinh dưỡng thì phát triển và tạo thành một hệ

sợi nấm mới Trong phòng thí nghiệm thường dùng phương pháp này đểnhân giống và phân lập.

Một số nấm sinh sản bằng oidi (bào tử bột) Trong trường hợp này,sợi nấm bị cắt ra thành từng phần nhỏ đơn bào và mỗi một tế bào đó cóthể phát triển thành một hệ nấm mới Sợi nấm bị cắt ra, từ ngọn xuống,và hiện tượng đó có thể tiến hành ở tòan bộ hệ sợi nấm

Trong sinh sản vô tính của nấm có 2 loại bào tử : bào tử ngoài(exospore) và bào tử trong (endospore), bào tử ngoài gọi là hạt đính (đínhbào tử, conidi) và sợi nấm mang các hạt đính gọi là cuống hạt đính.Cuống hạt đính trực tiếp bị thắt lại và sinh ra hạt đính, hoặc có các tế bàođặc biệt nằm ở đầu cuống phân chia sinh ra các hạt đính Hạt đính nằmđơn độc trên cuống hoặc tụ lại thành nhóm hay thành chuỗi, v.v…

Ở các loài nấm khác, bào tử lại được hình thành trong các tế bào riêngbiệt nằm ở đầu sợi nấm Những bào tử đó thường có kích thước lớn, hìnhcầu, gọi là bọc bào tử (sporangium) hay bào tử nang, sợi nấm mang gọicuống bọc bào từ (cuống bào tử nang) Cuống bọc bào từ thường pháttriển trong bọc bào tử làm thành một trụ có nhiều hình dạng khác nhau,gọi là lõi (columelle) hay nang trụ

Trong sinh sản hữu tính, nấm tạo ra nang (asque) mang nang bào tử(ascospore), và đảm (basidi) mang đảm bào tử (basisospore), đó là những

cơ quan sinh sản đặc biệt

Đôi khi nang và đảm xếp đơn độc trên sợi nấm, nhưng thường làmthành từng nhóm hoặc từng lớp trong quả thể Về hình dạng, màu sắc vàcấu tạo quả thể thường rất khác nhau Một số nấm thường có thể sinh sảnbằng cách vô tính và hữu tính Một số khác không có khả năng sinh sảnhữu tính, đó là những nấm bất toàn Trong chu kỳ sinh sản của nhiều loàinấm, ngoài các hình thức sinh sản trên, còn hình thành thêm hạch nấm(sclecotium) và bào tử màng dầy (chlamydospore) Hạch nấm do sợi nấmkết chặt lại rắn chắc và thường có màu đen ở mặt ngoài Chúng có nhiềuhình dạng và kích thước khác nhau, chứa nhiều chất dự trữ, ít nước Bàotử màng dầy là những đoạn sợi nấm xếp chặc lại, có màng rất dày Hạchnấm và bào tử màng dày là giai đọan nghĩ của nấm, ở giai đọan nàycbúng có thể vững bền đối với tác dụng của các điều kiện không lợi củamôi trường bên ngòai Khi rơi vào chỗ có điều kiện chúng lại phát triểntốt, chúng nảy mầm vá phát triển thành hệ sợi nấm mới hoặc phát triểnthành cơ quan sinh sản

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… cómột chùm rễ giả Ở chỗ có giả căn, thân bò tiếp tục phát triển và sinh racác cuốn tử nang chứa nhiều bào tử Bào tử sinh ra từ nang trụ ở bầucuống Vì một phần nang trụ tiếp 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 Lúcnon, bào tử nang trắng, lúc già màu đen, bên trong có nhiều bào tử Bàotử hình trứng hay hình bán cầu, mặt thường có nếp nhăn, 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 gốc cuống 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 nhưnhững “tấm” mạng nhện, bào tử nang lúc non trắng, khi già đen nhạt cónhững chấm nhỏ Bào tử dễ bay trong không khí, gặp điều kiện thuận lợisẽ 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 vànuôi cấy nấm mốc lỏng (phương pháp bề sâu)

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 cóthể sinh sản vô tính Từ 2 loại khuẩn ty có thể sinh sản hữu tính theo kiểutiếp hợp để cho bào tử nang 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 mốcbề mặt trên môi trường 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 nhánh nhiều, không vách ngăn, đa nhân, khuẩn lạc cao, khôngnếp nhăn, bán vào nắp hộp lồng (petrie) Đặc biệt cuống bào tử nangphân nhánh không có thứ tự nhất định Bào tử nang thường tròn, đườngkính 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 từmàu trắng chuyển dần sang màu hơi vàng, đỏ xám, đen, làm cho màukhuẩn lạc xám dần Mặt dưới khuẩn lạc không có nếp nhăn, không màu

3 Aspergilus

Aspergilus 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…

Aspergilus gồm rất nhiều loại, nhưng trong công nghiệp sản xuất

rượu thường dùng các loại : Asp.flavus, Asp.orysee, Asp.batatae,

Asp.awamorii, Asp.niger,Asp.usami…

Aspergilus 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 dinhdưỡng ăn sâu vào trong môi trường Khuẩn ty phân nhiều nhánh, có nhiềungăn tế bào mỗi tế bào có một nhân Nang và nang bào tử là quả thể màu

vàng kim Khi Aspergilus hình thành đính bào tử dễ phân biệt với các

mốc khác Cuống đính bào tử dài và thẳng, không phân nhánh mà đầuphình to tạo thành chop nang

Tế bào sinh cuống đính bào tử phân biệt với các tế bào khác gọi làtế bào chân Chóp nang có thể hình cầu, hình chùy, hình bán cầu… Xungquanh đầu có nhiều 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 cuốngnhỏ thứ sinh Tất cả cuống nhỏ đều có hình chai Đính bào tử xếp thànhchuỗi dài, càng gần bào tử càng lớn dần Những chuỗi đính bào tử xếpđối xứng tỏa tròn trên chóp nang Đính bào tử thường có hình cầu đơnbào, đa nhân, bề mặt xù xì Do cuống đính bào tử và bào tử có màu sắc,phát triển mạnh, nên màu của chúng trở nên màu của khuẩn lạc Màu

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

vàng, lục, trắng…

Màu sắc có thay đổi tùy điều kiện môi trường, thời gian nuôi cấy…trên môi trường nhất định (ví dụ môi trường Csepek); màu khuẩn lạc làmột dấu hiệu để 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 độthấp hơn, màu khuẩn lạc nhạt dần Khi không có đồng, đính bào tử cómàu vàng (bình thường là đen hay nâu)

 Aspergilus Orysee : nuôi trên thạch Csepek thì trên vùng bào tử có

màu vàng lục trội về màu vàng Vùng không có bào tử hẹp vàtrắng Khuẩn lạc không có nếp nhăn hoặc không rõ rệt Bào tửnang đầu tròn 40-60 μm, cuống đính bào từ dài 0,8-1,5mm, đườngkính 8-12 μm, có thể thấy bằng mắt thường Đính bào tử hình bầudục hay quả lê, kích thước 4-6×5-7 μm Tế bào chai đặc trưng củaAspergilus dễ thấy Bào tử nang lúc non trắng, lúc già vàng lục,càng già màu càng sẫm Đính bào tử trần dễ bay Mốc này sinh racác enzym amylase, invectase, maltase, protease và catalase Hoạttính men amylase, protease rất cao Mốc này phát triển trongkhoảng 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…

 Aspergilus Flavus : nuôi trên thạch Csepek thì mặt trên vùng bào

tử có màu lục vàng, trội về màu lục Khuẩn lạc thấp, đính bào tửnằm sát mặt thạch, do cuống ngắn Mặt dưới khuẩn lạc thườngkhông màu, đôi khi vàng 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 Aspergilus

orysee 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.Orysee, đặc biệt là protease rất hoạt động và chế phẩm tinh khiết

của enzym này được dùng làm tác nhân ổn định bia Ở một số môitrường có chất béo (trên lạc), mốc này có thể sinh ra độc tốaflatoxin Có một số tác giả xếp hai giống mốc này thuộc nhóm

A.orysee-flavus.

 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 có nếp nhăn rõ Vùng giữa khuẩn lạc sau 3 - 4 ngày (2 -4mm) cao hơn xung quanh Mặt dưới thường không màu, đôi khivàng nhạt, thấy rõ nếp nhăn từ tâm khuẩn lạc đi ra

Bào tử nang đầu tròn, khá lớn (100 - 160 μm) Cuống đính bào tửdài 0,5 - 1,5mm hoặc hơn, đường kính 7 - 17 μm, thấy rõ bằng mắtthường Cuống nhỏ hay thể hình chai, có hai lớp hình lăng trụ Lớpđầu 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 acid citric, acid fumaric Protease do mốc này họat động ở

pH 2,5 - 3,5 còn ở protease của A orysee không hoạt động ở vùng

pH này Trên thế giới, 90% sản lượng acid citric được sản xuấtbằng phương pháp lên men

 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 trườngrắn (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 íthoặc trung bình Mốc này được dùng nhiều trong công nghiệp rượuđể đường hóa tinh bột

III- NUÔI CẤY MỐC ĐƯỜNG HÓA : CÁC CHẾ PHẨM ENZYM ĐƯỜNG HÓA

Nuôi cấy mốc để sản xuất tương hoặc xì dầu ở các nước phươngĐông có từ thời cổ xưa Năm 1884 J.Takamine (Nhật Bản) đã nuôi cấy

A.orysee trên gạo, sau đó thay gạo bằng cám mì và thu chế phẩm enzym

bằng cách chiết qua nước rồi kết tủa bằng cồn Năm 1915 mốc này đượcdùng rộng rãi trong sản xuất rượu ở Mỹ theo quy trình công nghệ củaTakamine và được dùng phổ biến trên thế giới để đường hóa các nguồnnguyên liệu tinh bột trước khi lên men rượu cho đến nay.

Hiện nay trong công nghiệp rượu thường dùng các chủng khác nhau

của mốc nhóm A.orysee, A.niger, A.awamoni, A.usami, A.batatae theo hai

phương pháp nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy chìm

 Phương pháp nuôi cấy bề mặt : Khuẩn ty thể của nấm mốc tạothành một lớp mỏng trên bề mặt môi trường nuôi cấy, lớp khuẩn tycó thể dày từ 3 - 5cm ; đối với môi trường rắn, khuẩn ty thể xuyênsâu vào những chỗ hổng của môi trường Trong công nghiệp sảnxuất rượu, chỉ áp dụng phương pháp nuôi cấy nấm mốc bề mặt trênmôi trường dinh dưỡng chất rắn, có thông không khí hoặc khôngthông khí Đối với phương pháp nuôi cấy bề mặt trên môi trườnglỏng, chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất acid citric

 Phương pháp nuôi cấy nấm mốc bề sâu: Nấm mốc nuôi cấy trongmôi trường dinh dưỡng dịch thể, có thông không khí Khuẩn ty thểhình thành được phân bố và lơ lửng trong môi trường Đặc biệt,trong quá trình nuôi cấy, men amylase được khuyếch tán ra môitrường

Phương pháp nuôi cấy bề mặt nấm mốc đường hóa thường dùng cám

mì làm cơ chất Cám mì cần phải lớn và có hơn 20% tinh bột Cám đượcthêm 1 ít formalin và acid clohydric để tăng hiệu quả thanh trùng dưới áplực hơi nước nóng 1 atm trong khoảng 1-2 giờ

Nói chung nuôi cấy mốc đường hóa theo phương pháp đường hóagồm 4 giai đoạn:

 Chuẩn bị giống và nhân giống để thu được mốc trung gian;

 Chuẩn bị và thanh trùng môi trường nuôi cấy;

 Nuôi cấy mốc trên khay, mành, nong, nia… trên các giá trongcác buồng nuôi mốc có những điều kiện thích hợp để mốc sinh

ra enzym tối đa;

 Đập nhỏ, sấy và đóng gói mốc cám khô

Mốc giống A awamori được giữ trong phòng thí nghiệm trên môi

trường thạch – malt ở chỗ tối 180C Cứ 3 tháng 1 lần cấy truyền trên môitrường nước malt có 7% chất khô với 3% thạch và 0,09% acid citric

Mốc trước khi đưa vào sản xuất được cấy trên môi trường thạch –malt 7 - 8 ngày rồi chuyển vài bình tam giác 500ml có 10g cám mì đượclàm ẩm bằng 6ml nước đã acid hóa qua thanh trùng 1 giờ Nuôi ở buồngấm 300C trong 3 ngày, sau đó chuyển sang nuôi ở khay nhôm hoặc mànhvới điều kiện tương tự đến khi mốc sinh bào tử nhiều Mốc cám thu đượcnày gọi là mốc trung gian dùng để cấy trộn vào môi trường sản xuất tiếptheo

Môi trường sản xuất cũng được chuẩn bị tương tự và san đều trên cáckhay hoặc mành, nong… Chiều dày lớp môi trường 2,5 - 3cm Tỷ lệ mốccấy chuyền tiếp khoảng 0,2 - 0,4%

Nuôi mốc trên khay trong các buồng 28 - 320C có thông gió và giữđộ ẩm không khí 90 - 95% Thời gian nuôi mốc từ 24 - 26 đến 30 - 36 giờvà kết thúc khi mốc sắp đến giai đoạn bào tử Trong quá trình nuôi cầnlật và bẻ nhỏ cám vì hệ sợi mốc phát triển làm cơ chât kết thành bánh.Mốc cám sau khi nuôi cấy có độ ẩm 40 - 50% cần phải sấy khôkhông quá 450C đến khi độ ẩm còn 10 - 12%, nghiền nhỏ Mốc cám khôđựng trong các bao hoặc thùng kín, bảo quản ở chổ mát (dưới 200C) và để

dùng dần Cũng có thể dùng mốc cám có độ ẩm 45 - 50%(chưa sấy) vàođường hóa trực tiếp.

Qua nghiên cứu và thực tế thấy dùng cám mì làm cơ chất rắn nuôicấy mốc đường thu được kết quả cao nhất Trường hợp không có cám mìcó thể thay bằng các môi trường có các thành phần sau:

 Môi trường bột ngô : bột ngô nhỏ mịn, vàng – 75%; trấu nhỏ có1/8 - 1/10 vỏ lúa - 25%; (NH4)2SO4 - 0,5%

 Môi trường cám bổi: cám gạo có 0,5% (NH4)2SO4

Quá trình nuôi cấy mốc trên những môi trường này tương tự như trênmôi trường cám mì

Phương pháp nuôi cấy chìm thường dùng các mốc A.niger, A.usami,

A.batatae-61 Quá trình nuôi cấy gồm các giai đọan :

 Chuẩn bị giống và nhân giống

 Pha chế môi trường dinh dưỡng

 Nuôi cấy mốc trong thùng men, thu dịch men có hoạt lực cao.Mốc giống dùng từ ống nghiệm hoặc từ mốc cám trong các bình tamgiác nhân giống như trong phương pháp bề mặt Nhân giống có thể quacấp 1 ở trong bình tam giác và cấp 2 trong các thùng nhân giống có sụckhí Môi trường nhân giống gồm: dịch lọc bã rượu từ các nguyên liệu tinhbột được bổ sung 1,5 bột mì hoặc bột ngô (có khi dùng 2 - 3% cám); 0,5cao ngô; 0,5% KNO3; 0,1 - 0,2% MgO hoặc 0,2% Ca2CO3; pH=5,6 - 5,8.Môi trường than trùng 1 - 1,5 atm/giờ Trong mỗi bình tam giác 750 có

130 - 150 ml môi trường Nhân giống trong bình tam giác trên máy lắc

200 - 220 v/phút ở 30 - 320C khoảng 72 giờ, sau đó nhân giống tiếp trongcác nồi 2 vỏ có khuấy và sục khí (40 - 60 m3/h) ở 30 - 320C khoảng 24 -

30 giờ

Môi trường dinh dưỡng nuôi mốc để sinh enzym như sau:

 Dịch lọc bã rượu 97,8%

Môi trường thanh trùng ở 1,5 - 2 atm khoảng 45 - 60 phút Tiếp theo

tỷ lệ 1 - 5% (đối với A.batatae chỉ cần 1%)

Quá trình nuôi mốc cần phải sục khí (15 - 20 m3/giờ) và khuấy, cóthể trong 18 giờ đầu không cần khuấy vì mốc mới phát triển, độ nhớtthấp, vì vậy chỉ cần sục khí cũng đủ trộn môi trường Thởi gian nuôi cấykhoảng 60 - 72 giờ ở 30 - 320C

Dịch men sau khi nuôi cấy được thêm 0,25 formalin làm chất bảo vệvà dùng để đường hóa dịch cháo ở nhiệt độ 56 - 570C với tỷ lệ 75 - 100%(tùy thuộc vào hoạt lực enzym)

Đối với nấm men lên men các dịch đường từ tinh bột trong môitrường cần phải có các hợp chất nitơ dễ đồng hóa Trong trường hợp dùng

mốc đường hóa là A.awamori chỉ có các enzym amylase (còn protease

hoàn toàn không có) Vì vậy, trong dịch đường hóa không có các hợp chấtnitơ dễ đồng hóa đối với nấm men Các hợp chất nitơ này là hỗn hợp cácacid amin đã được thủy phân từ protein dưới tác dụng của enzymprotease Để giải quyết vấn đề này có thể dùng hỗn hợp chế phẩm

enzym A.orysee nuôi cấy theo phương pháp bề mặt giàu protease và của

A.awamori nuôi cấy theo phương pháp chìm Sử dụng hỗn hợp này cho

phép giảm lượng chế phẩm cần thiết xuống 2 lần và nâng cao được hiệu

suất lên men nói chung Người ta còn dùng hỗn hợp A.orysee nuôi cấy bề mặt và A.usami-45 hoặc A.batatae nuôi cấy chìm cũng cho kết quả tốt.

Đánh giá chất lượng đường hóa theo hoạt lực amylase, dextrinase,glucoamylase và protease

IV- ĐƯỜNG HOÁ TINH BỘT:

Khối nấu không thể trực tiếp lên men rượu (vì trong nấm menkhông có phức hệ Enzym Amylase) mà phải thủy phân sơ bộ tinh bộtbằng phức hệ Enzym Amylase của nấm mốc hoặc của malt Trong sảnxuất, quá trình này được gọi là đường hóa tinh bột ( hay sự đường hóa);bán sản phẩm nhận được – dịch đường hóa Trong sản xuất rượu từnguyên liệu có chứa tinh bột, đường hóa là 1 trong những quá trình côngnghệ quan trọng ảnh hưởng đến quá trình lên men, hiệu suất tổng thu hồi,chất lượng sản phẩm, chu kỳ sản xuất…

Khi nói đến quá trình đường hóa, là kể cả các giai đoạn làm nguộikhối nấu từ nhiệt độ 105 - 110oC xuống nhiệt độ thích hợp cho tác dụngcủa men Amylase (60 ± 2oC) và làm nguội dịch đường hóa đến nhiệt độthích hợp cho lên men (33 - 36oC)

1-Tác dụng của enzym amylase lên mạch tinh bột:

Amilose và Amilopectin là hai thành phần chính của nguyên liệutinh bột, sau khi nấu, chúng được giải phóng ra và ở trạng thái hòa tan.Dưới tác dụng của phức hệ men Amylase, trong những điều kiện thíchhợp, Amilose và Amilopectin bị phân cắt, tạo thành những sản phẩm

trung gian khác nhau (còn gọi chung là Dextrin) và các sản phẩm cuốicùng là Maltose và Glucose.

Sản phẩm trung gian và cuối cùng được tạo ra phụ thuộc và cấu trúccủa mạch Amilose và Amilopectin và vào phức hệ men Amylase sửdụng

Trong cấu trúc mạch Amilopectin củ tinh bột của các loại hạt, không thấycó sự liên kết của acid Phosphoric (H3PO4) ở vị trí  1 - 6Glucoside nhưng

ở tinh bột khoai tây lại có mối liên kết đó:

Phức hệ Enzym Amylase của nấm mốc khác với phức hệ menAmylase trong malt Trong phức hệ men Amylase của Malt, hầu nhưkhông thấy có men Glucoamylase (glA), nên sản phẩm cuối cùng củaquá trình lên đường hóa tinh bột bằng men Amylase của thóc tạo Malt làMaltose, lượng đường Glucose do men  - Amylase tạo ra khôngđáng kể Ngược lại, khi thủy phân tinh bột bằng phức hệ men Amylasecủa 1 số loài nấm mốc, thì sản phẩm cuối cùng hầu như là đườngGlucose

Về vị trí tác dụng của men  - Amylase của nấm mốc lên mạch tinhbột, có nhiều ý kiến mâu thuẫn Có ý kiến cho rằng tác dụng của men  -Amylase trong nấm mốc Asp.Orysee chỉ tạo thành đường Maltose vàDextrin, tức là tác dụng của  - Amylase của nấm mốc chỉ giốngnhư men ß - Amylase trong Malt; có ý kiến khác cho rằng dưới tác dụng

của  - Amylase của nấm mốc, tạo ra hỗn hợp hydrat carbon gồm cácDextrin có phân tử lượng khác nhau, Glucose, Maltose, và cácOligosacchrit khác.

Men Oligo - 1,6Glucozidase cắt đứt các liên kết  - 1,6Glucozid trongphạm vi của Dextrin, Isomaltase chỉ cắt đứt liên kết của các Disaccharidemà thôi (đường Isomaltose)

Quan sát các hiện tượng xảy ra trong quá trình đường hóa tinh bột bằngmen Amylase, ta thấy:

 Độ nhớt của dung dịch giảm dần

 Khả năng khử (đối với các dung dịch oxy hóa) tăng lên

 Phản ứng định tính với Iod thay đổi từ màu xanh, tím xanh, đỏnâu, đến không màu

2- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa tinh bột:

a) Nồng độ của men:

Trong sản xuất, tốc độ của sự thủy phân, tinh bột là hàm số của sựtác dụng tổng cộng của men Amylase trong nấm mốc hoặc trong malt.Trong phức hệ men Amylase của nấm mốc hoặc trong malt có những menkhác nhau, số lượng khác nhau, hoạt tính khác nhau

Những điểm đó đưa tới sự thủy phân tinh bột khác nhau (về mức độđường hóa, tốc độ đường hóa và sản phẩm cuối của quá trình đường hóa).Tinh bột được hồ hóa triệt để, nồng độ tinh bột 12%, pH - 5, đường hóa ởnhiệt độ 57oC trong thời gian 30 phút, sau đó làm nguội tới 30oC và tiếptục phân tích hàm lượng đường sinh ra trong suốt thời gian làm đườnghóa, cho đến khi có kết quả phân tích nhiều lần không thay đổi

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng sau:

Tỷ lệ men sử

8.458.958.9510.23

9.2010.4610.50_

Những thí nghiệm tương tự với tỷ lệ men sử dụng 8 - 10% cũng chỉđạt 9,5 - 10% lượng đường sinh ra ( Với hàm lượng tinh bột ban đầu caohơn thì hàm lượng đường cùng sinh ra cao hơn tương ứng) Vì vậy, khi nóiđến ảnh hưởng của nồng độ men tức là nói đến hoạt tính, số lượng và sựcân đối của phức hệ Amylase

b) Aûnh hưởng của nhiệt độ:

Tốc độ phản ứng của men cũng như phần lớn phẩn ứng hóa học tănglên khi tăng nhiệt độ Tính phụ thuộc của hằng số vận tốc với nhiệt độ,được thể hiện trong phương trình Arenius:

(dlnK)/(dT)=E/(RT 2 )

Trong đó: T nhiệt độ tuyệt đối,oK

R hằng số chất khíSau khi lấy tích phân phương trình trên trong giới hạn T1 và T2 ta có

E = ((lnK 1 -lnK 2 )RT 1 T 2 ) / (T 1 -T 2 )

Với K1 và K2 là hằng số vận tốc tương ứng với nhiệt độ T1 và T2

Đặc trưng của phản ứng thủy phân tinh bột bằng Amylase là diễn ratrong phạm vi nhiệt độ tương đối hẹp, giới hạn là 35 - 63oC ( đây làkhoảng nhiệt độ tối thích của Enzym Amylase).

Nếu đường hóa ở nhiệt độ cao là to

ap của Dextrinase thì lượngDextrin tạo ra sẽ nhiều trong khi đó Maltose sinh ra ít, hiệu suất quá trìnhthủy phân bị giảm

Tác dụng của nhiệt độ lên các Enzym không phải tức thời, các Enzym giữđược hoạt tính cao trong 1 thời gian ngắn

Đôi khi, trong quá trình làm nguội từ 105 - 109oC xuồng nhiệt độthấp hơn (55 - 60oC) ta có thể thêm vào Enzym để tiến hành phân cắt sơbộ, làm loãng khối nấu, dễ đưa chúng vào máy làm nguôi

Nếu đường hóa ở nhiệt độ khoảng 40 - 50oC thì thực ra không có lợi

vì chúng dễ nhiễm khuẩn mặc dù có thể tạo ra lượng đường khử lớn hơn.Nhìn chung, nhiệt độ tối ưu khoảng 35 - 62oC

c) Aûnh hưởng của pH:

Bản chất của men gần giống như bản chất của Protein, hầu hếtProtein là những hợp chất lưỡng tính Các Enzym cũng có bản chất làProtein với các trung tâm hoạt động

Ion H+ có thể tác dụng vào trung tâm hoạt động và các nhóm bên 1cách trực tiếp hay gián tiếp (nhóm bên là nhóm amin NH2 hay nhómcarboxylic COOH)

Qua nghiên cứu hệ Enzym Amylase ta thấy pH tối thích là 4 – 5, khi

pH = 2 hay pH = 10 thì Enzym bị vô hoạt

Aûnh hưởng pH của Enzym phụ thuộc vào nhiệt độ và các yếu tốkhác ( nếu nhiệt độ tăng thì pHap tăng hướng về phía kiềm)

Độ pH khối nấu phụ thuộc 2 yếu tố:

 Bản thân nguyên liệu nấu (tinh bột và nước)

 Các chất phụ trợ trong quá trình nấu (H2SO4, acid lactic…)

Bởi vì các nguyên liệu trên có độ acid thường khoảng từ 0.2 - 0.5o

tương đương pH của nguên liệu là 4.9 - 5.6, pH này không thích hợp vìkhông bằng với pH tối thích của Enzym Amylase vì thế khi nấu nguyênliệu người ta hay cho thêm vào acid vô cơ (H2SO4 hay HCl) hay acid hữu

cơ như acid Lactic được nuôi cấy riêng, hay sử dụng bã rượu trong để nấunguyên liệu

Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rõ ràng rằng khi dùng acid Lacticđể điều chỉnh pH trong quá trình nấu và đường hóa đã nâng cao hiệu suấttổng thu hồi rượu 2 - 3% so với dùng các acid vô vơ như HCl hay H2SO4.Ngoài việc điều chỉnh pH thích hợp acid Lactic còn là nguồân thức ăn chonấm men sau này

d) Sự thay đổi những yếu tố khác trong quá trình đường hóa:

Trong quá trình đường hóa bằng Amylase của Malt, các chấtHemicellulose và Pectin trong khối nấu hầu như không bị thay đổi nhiềuvề mặt hóa học Nhưng đường hóa bằng Amylase của nấm mốc thì cácchất trên có những biến đổi đáng kể Trong nấm mốc, ngoài EnzymAmylase còn có thêm Enzym Pectinase, Xitase……giúp thủy phân cácPectin, Hemicellulose, 1 phần Cellulose tạo ra được những chất đườngtương ứng lên men được như Saccharose hay các đường không lên menđược như Arabinose, Xylose Do đó tạo nhiều sản phẩm phụ trong quátrình đường hóa.

Sự biến đổi của chất đạm trong quá trình đường hóa có ý nghĩa quantrọng Trong Malt và cũng như trong nấm mốc đều có men Protease pHthích hợp cho Protease của Malt là 4.5 - 5.0; của Peptidase là 7.3 - 7.9 Ở

pH này và nhiệt độ 60oC, Protease tương đối bền vững Nhiệt độ tối thíchcủa Peptidase là 45 - 47oC, khi nhiệt độ tăng lên, làm đình chỉ nhanhchóng men Peptidase Tuy nhiên, trong điều kiện không thích hợp nhưvậy, quá trình đường hóa, Peptidase đã làm tăng hàm lượng acid amintrong dung dịch đường hóa tăng lên 2.3-3 lần so với ban đầu trong khốinấu (20%N ở dạng hòa tan)

Nhiệt độ nấu nguyên liệu có ảnh hưởng đến sự phân cắt cácAlbumin Sau khi đường hóa khối nấu là lúa mì, trong dạng đạm hòa tansố lượng Nitơ như sau:

Nhiệt độ nấu, oC Nitơ hòa tan, % so tổng số.

100

200

300

32.840.041.9

20.714.17.0

Như vậy là nhiệt độ nấu nguyên liệu càng cao thì, trong quá trìnhđường hóa, sự phân cắt của Albumin càng giảm Nhưng , đối với nguyênliệu là ngô thì quá trình này ngược lại:

Nhiệt độ nấu Nito hòa tan, % trong tồng số

100

135

16.536.0

7.59.1

Men Protease của nấm mốc (trừ Asp Awamori) hoạt động thích hợp

ở môi trường acid yếu và pH hơi thấp

Trong thời gian đường hóa xuất hiện hoạt tính của men Phosphatase,men này giải phóng Phospho trong cấu trúc của mạch tinh bột Hàmlượng phospho hòa tan cũng tăng lên có tác dụng tốt đối với quá trìnhsinh trưởng của nấm men, nâng cao được tính đệm của dung dịch đườnghòa và giảm pH trong quá trình lên men rượu

e) Những yếu tố ảnh hưởng khác:

e.1) Aûnh hưởng của chất sát trùng Na 2 SiF 6: để hạn chế và ngănchặn sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa, các nhà máy sản xuấtrượu thường dùng chất sát trùng như formol, Na2SiF6 ….với tỷ lệ 0.02 -0.025% so với khối lượng Các chất sát trùng có thể cho vào dung dịchnấm mốc hay dịch sữa Malt, hoặc có thể cho đồng thời vào cả khối nấuvà dịch men Amylase

Về phương diện vi sinh vật học, các chất sát trùng trên đều có tácdụng ức chế, với tỷ lệ lớn sẽ đình chỉ sự phát triển của nấm mốc Nhưngngược lại, các chất sát trùng này không ảnh hưởng tới hoạt tính nấm men,

khi sử dụng phức hệ Enzym đã tách ra ( hoặc sử dụng ở dạng canhtrường)

e.2) Aûnh hưởng của nồng độ rượu : như đã trình bày ở trên, quá trìnhđường hóa trong 1 thời gian ngắn, tinh bột không hoàn toàn bị thủy phân,mà quá trình thủy phân tinh bột còn tiếp tục đến khi kết thúc quá trìnhlên men rượu Vì vậy, cần xét thêm ảnh hưởng của nồng độ cồn đối vớiphức hệ men Amylase

Iarovanko và các cộng sự đã nghiên cứu và rút ra những kết luậnsau:

Đường Glucose tạo thành,%

Nồng độ rượu cho vào, % v

5.156.186.436.82

4.005.926.356.82

4.666.185.977.04e.3) Thời gian đường hóa : chọn thời gian đường hóa thích hợpkhông những có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa lớn trong sảnxuất thực tiễn Việc lựa chọn thời gian đường hóa còn phụ thuộc vàophương pháp làm nguội khối nấu và phương pháp đường hóa Thời gianlàm nguội và đường hóa quyết định năng suất thiết bị, chất lượng củadung dịch đường hóa và hiệu suất tổng thu hồi

Theo lý thuyết, thời gian đường hóa có ảnh hưởng đến sự hòa tantinh bột không đường hóa Khi đường hóa khối nấu ở nhiệt độ 55 - 58oC

trong khoảng thời gian từ 15 - 120 phút, hầu như đường lên men trongdịch đường hóa không tăng, nhưng nồng độ chất tan chung của dung dịchlại tăng 1 cách rõ rệt Sau 15 phút đường hóa, nồng độ chất tan là 13.8%và sau đó 120 phút thì nồng độ chất tan là 14.8%, nhưng đường lên menkhông tăng Như vậy, thời gian đường hóa nâng cao hàm lượng chất khôhòa tan ( chủ yếu là đạm hòa tan) và nâng cao tính đệm của dung dịch.Song, kéo dài thời gian đường hóa ở nhiệt độ 55 - 58oC sẽ làm giảm hoạttính của Enzym Amylase, khả năng nhiễm khuẩn tăng lên và hiệu suấttổng thu hồi giảm.

Trong 1 thí nghiệm về ảnh hưởng của việc kéo dài thời gian đường

hóa đến hoạt tính men của Amylase của chủng Asp.orysee như sau:

Sau mỗi giai đoạn đường hóa, xác định hoạt tính của men Amylase( chủyếu là AC và DC) như sau:

Thời gian đường hóa đơn vị AC đơn vị DC

0 102.0 100% 114.0 100%

5 100.1 106.0

30 98.3 90.3

60 90.2 88.4% 52.8 51.7%Như vậy là thời gian đường hóa tốt nhất là 5 phút, cho hiệu suất tổng thuhồi tăng 37lit cồn/tấn tinh bột so với đường hóa ở 60 phút

Ở các nhà máy sản xuất rượu có thiết bị làm nguội chân không đều thựchiện thời gian đường hóa là 5 phút Nếu làm nguội bằng phương pháptrao đổi nhiệt bề mặt thông thường thời gian đường hóa là 15 - 30 phút

PHẦN 4: ỨNG DỤNG CỦA VSV TRONG CÔNG ĐOẠN LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG

A-NẤM MEN

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

dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceac, lồi S.cerevisiae

I-SACCHAROMYCES CEREVISIAE

1-Đặc điểm

- Hình dạng: tế bào hình bầu dục nếu ở mơi trường giàu chất dinhdưỡng Trong điều kiện yếm khí, tế bào cĩ hình trịn; ngược lại, trong điềukiện hiếu khí tế bào kéo dài hơn

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

- Chu kì sống: Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) cĩ thể tiếp hợp vớinhau để tạo thành tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) Sau quá trình giảmphân sẽ sinh ra các bào tử túi (thường là 4 bào tử túi) Bình thường khikhơng cĩ sinh sản hữu tính, chúng vẫn liên tục nảy chồi để sinh sơi nảy nở

- Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men lên men nổi Trong

quá trình lên men, tế bào của chúng nổi lơ lửng trong dung dịch lên men vàtập trung trên bề mặt Nhờ đĩ tăng diện tích tiếp xúc với cơ chất, quá trìnhlên men xảy ra nhanh chĩng và mạnh mẽ

-Lên men được nhiều loại đường (glucose, fructose, saccharose,maltose, 1/3 rafinose, các dextrin …)v à nhiều loại nguyên liệu khác nhau( như gạo, ngơ, khoai, sắn… với lượng đường trong dung dịch là 12 – 14%,

cĩ khi là 16 – 18%)

- Cĩ khả năng lên men ở nhiệt độ cao ( 36 – 400C), chịu được độ acid

- Chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 nồng độ 0,02 – 0,025% nên cĩ

- Sinh sản theo kiểu nảy chồi, cĩ khả năng sinh bào tử, sống kị khíkhơng bắt buộc.

2-M ột số ch ủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng :

- Chủng XII phân lập từ nấm men bánh mì 1902 Tế bào hình trịnhoặc oval, có kích thước lớn và mập hơn các chủng khác (5-8) Chu kỳsinh trưởng của 1 thế hệ là 1giờ 39 phút.Sinh sản bằng cách nảy chồi Ởđiều kiện khắc nghiệt, ở nhiệt độ 250C chỉ trong vịng một ngày cụ thể tạothành bào tử (1 – 4 bào tử) Trong tế bào già thường chứa nhiều glycogen vàmetaxromatin Nấm men chủng XII sinh sản mạnh trong 12 giờ đầu nuơi cấysau đĩ chậm dần và lên men rất mạnh Chúng cĩ khả năng lên men rất mạnhglucose, matose, fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose.Chủng này không lên men được các đường lactose, kxilose, arabinose,inulin Nồng độ rượu trong dịch lên men có thể đạt tới 13% V Theo giáo

sư Manxep thì chủng XII được xem là tốt nhất khi lên men dịch đường từtinh bột ở các nhà máy rượu của Liên Xô cũ

-Chủng XV có tính chất tương tự chủng XII và hay dùng để lên

men dịch đường hỗn hợp gồm tinh bột và rỉ đường

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

là chủng đầu tiên được ứng dụng trong sản xuất rượu và các ngành sản xuấtkhác Tế bào dài, hình đứng, lớn và sinh sản bằng cách nảy chồi Ở 25oCtrong 30 giờ nuơi cấy cĩ thể tạo thành bào tử (thường trong tế bào cĩ 3 bàotử); lên men được các loại đường như chủng XII nhưng khả năng sinh sảnkém hơn

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

nguyên liệu chứa đường Tế bào chủng này cĩ hình trịn hay hình oval vớikích thước 5-6 x 6-7µ; cĩ khả năng lên men các loại đường như 2 chủngtrên.Chúng cĩ khả năng sản sinh rất nhanh và lên men được ở nồng độ rấtcao Bền vững với acid sulfuric và 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 ; cĩ khả năng lên men rượu rất tốt, đồng thời cĩ 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 mơi trườngchứa các hỗn hợp đường khác nhau Chúng rất bền và ổn định, thích nghiđược những điều kiện khơng 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 cĩ khả năng sinhsản nhanh và cho hiệu suất lên men tương đối tốt

- Chủng IA : do Iacubopski phân lập từ thùng lên men từ rỉ đường.

Lên men được các đường glucose, maltose, fructose, saccharose,galactose và 1/3 rafinose Chủng IA không có khả năng lên men dextrinvà lactose cũng như đường 5 C

3-Nghiên cứu so sánh khả năng lên men của chủng 12 với chủng

MTB và 1 vài chủng khác hiện có ở nước ta.

Trạng thái sinh lý của nấm men sau 20 giờ nuôi cấy:

Chủng nấm men Tế bào chết, % Tế bào nảy chồi,

12,08,510,314,9

164,2160,8140,2103,7Nghiên cứu cho biết, sau 20 giờ nuôi cấy lượng tế bào trong 1 mlvào khỏang 100- 160 triệu/ml Trong đó chủng MTB và T nhiều hơnchủng 33 và XII từ 1,1-1,6 lần Xét về hình thái thì cả 4 chủng đều cóhình oval nhưng chủng XII có kích thước lớn và mập hơn so với các chủngkhác