Quá trình lên men hiếu khí

Lên men acetic, lên men citric, phân hủy chất béo và acid béo, phân hủy pectic và cenlullose; Cơ chế lên men acetic; cơ chế lên men citric. Lên men acetic, lên men citric, phân hủy chất béo và acid béo, phân hủy pectic và cenlullose; Cơ chế lên men acetic; cơ chế lên men citric.

1.Huỳnh Thị Kim Trinh

2.Trần Thị Bích Nghĩa

3.Đặng Thị Khánh Hòa

LÊN MEN HIẾU KHÍ

 Lên men acetic

 Lên men citric

 Phân hủy chất béo và acid béo

 Phân hủy pectin và cellulose

LÊN MEN HIẾU KHÍ

 Lên men acetic

 Lên men citric

 Phân hủy chất béo và acid béo

 Phân hủy pectin và cellulose

Lên men hiếu khí: do vi sinh

vật hiếu khí gây ra và có sự

tham gia của oxy

Lên men acetic

Cơ chế lên men acetic:

- Bản chất của quá trình là sự oxy hóa

không hoàn toàn rượu etylic thành acid

Quá trình oxy hóa rượu thành acid

acetic trong tế bào

Vi khuẩn acetic còn có khả năng oxy hóa một số rượu khác thành

acid tương ứng

Propylic  Acid propinic

Lactic acid  Acetoin

Glycerin  Dioxyaxeton

D- Manit  D- Fructose

D- Glucose  Acid gluconic  D-5-ketogluconic

…

Lên men acetic

Tác nhân vi sinh vật:

- Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính

của quá trình lên men acetic

- Hệ VSV: giống Acetobacter, chúng có

những đặc điểm chung sau:

Là những trực khuẩn gram âm, không sinh bào

tử, hô hấp hiếu khí bắt buộc, xếp đôi hay tạo

thành từng chuỗi, thường tạo thành lớp màng trên bề mặt, có loài có khả năng chuyển động

và có loài không

Có nhiều trong rau quả.

Nguồn dinh dưỡng carbon: oxy hóa rượu

etylic hay các rượu khác thành acid tương

ứng, có khả năng sử dụng glucose.

Nguồn dinh dưỡng nito: sử dụng muối amôn

hay peptone

Nhiệt độ thích hợp 20-35ºC

Có hai ngưỡng pH: pH thích hợp cho sự phát

triển tăng sinh khối từ 5,4-6.8, pH thích ứng cho

sự lên men từ 3,5-4.5.

A xylinum

A aceti

Acetobacter suboxydans

Acetobacter

pasteurianum

Lên men acetic

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Nồng độ acid: Trong quá trình lên men acetic, nồng độ acid ảnh hưởng rất

quan trọng đến sự lên men Nếu nồng

độ acid acetic đạt hơn 8% sẽ ức chế

hoạt động của vi khuẩn và nếu nồng

độ acid acetic đạt từ 12-14% sẽ ức chế hoàn toàn vi khuẩn.

Lên men acetic

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Nồng độ rượu: nồng độ rượu trong môi

trường lên men là 6-7% thể tích hoặc 9-14% đối với các loại vi khuẩn khác.

Nếu trong môi trường không có rượu thì vi khuẩn tiếp tục oxy hóa acid

acetic thành CO2 và H2O để thu nhận năng lượng dùng trong sự sống

CH3COOH + 2O2  2CO2 + 2H2O

Trong sản xuất người ta thường giữ

lại độ rượu trong môi trường là 0,3÷

0,5%.

Lên men acetic

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Vi khuẩn Acetobacter thuộc nhóm ưa

ấm, nhiệt độ thích hợp đối với chúng

Nhiệt độ:

Lên men acetic

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Oxy: Oxy là 1 yếu tố quan trọng và là nhân

tố điều chỉnh quá trình lên men Theo cơ

chế của quá trình oxy hóa, lượng không khí cung cấp cho quá trình lên men là tương đối lớn Cần cung cấp lượng vừa đủ để tránh

trường hợp oxy hóa acid acetic thành CO2 và

H2O nếu thừa oxy hoặc không oxy hóa hết

rượu thành acid acetic nếu thiếu oxy

Lên men acetic

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Môi trường dinh

dưỡng:

Nếu chỉ có rượu thì vi khuẩn acetic

không thể sống được nên cần bổ sung

muối vô cơ, glucid và hợp chất nito dễ

hấp thu

Để quá trình oxy xảy ra nhanh, trong dịch lên men ngoài acid acetic, rượu etylic, dung dịch lên men cần bổ sung một số khoáng

(NH4)2SO4, (NH4)3PO4, MgSO4, CaHPO4, FeCl3,

… tùy theo nhu cầu cụ thể từng loài

Quá trình lên men acetic được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất giấm Ngoài phương

pháp thủ công truyền thống (phương pháp lên men chậm) thì trong công nghiệp hiện

nay phương pháp lên men nhanh được ứng dụng rất phổ biến

Lên men citric

 Cơ chế lên men:

Trong quá trình này glucose được

chuyển hóa thành acid pyruvic theo

con đường đường phân, sau đó acid

pyruvic tiếp tục chuyển hóa thành

acid citric Phương trình hóa học:

2C6H12O6 + 3O2  2C6H8O7 + 4H2O

 Tác nhân vi sinh vật:

Acid citric chủ yếu được tổng hợp nhờ loài

nấm sợi Các loài nấm sợi có khả năng này:

Penicillium lutcum, Aspergillus niger,

Aspergillus oryzae, Aspergillus batatac,…

Aspergillus niger :là một loại nấm sợi

và là một trong những loài phổ biến nhất của chi Aspergillus Có nhiều công dụng trong công nghệ sinh học, nhiệt độ tối ưu khoảng 35- 37oC, pH

từ 1,4 đến 9

• Có khả năng tạo acid rất mạnh

• Có khả năng chịu được môi trường acid khi lượng acid tăng cao

• Ít tạo ra những acid hữu cơ khác như acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric

 Điều kiện cần thiết cho quá trình

1000ml nước + 150g đường + 2g NH4NO3 ( hoặc NH4Cl)

 Điều kiện cần thiết cho quá trình

lên men

pH môi trường

+ Để nấm mốc phát triển tốt, giữ pH = 6+ Để lên men tốt, giữ pH =3,4 - 3,5

+ Để điều chỉnh pH thường dùng HCl

 Điều kiện cần thiết cho quá trình

lên men

Nồng độ đường

Nồng độ acid citric cao nhất đạt được nếu phát triển ở môi trường có nồng độ đường cao (15 – 20%)

 Điều kiện cần thiết cho quá trình

 Điều kiện cần thiết cho quá trình

lên men

Nhiệt độ

Nhiệt độ thích hợp khoảng 31 – 37oC Sinh khối nấm mốc phát triển mạnh ở

34 – 37oC Để tạo ra nhiều acid citric cần duy trì nhiệt độ 31 – 32oC

 Ứng dụng sản xuất acid citric

Trong quá trình sản xuất acid citric người ta sử dụng nấm

mốc Aspergillums niger

•Phương pháp lên men trên bề mặt

•Phương pháp lên men chìm

Phân hủy chất béo và acid béo

Cơ chế

Chất béo là hỗn hợp các este của glycerin

và các acid béo bậc cao

Dưới tác động của vi sinh vật bắt đầu là

sự thủy phân chất béo thành glycerin và acid béo tự do.Quá trình này xảy ra dưới tác dụng xúc tác của enzyme lipase

Một khi đã được chuyển vào trong ti thể,axít béo trải qua nhiều chu trình trình ôxi hóa β cho đến khi mạch cacbon của axít phân rã hoàn toàn Mỗi chu trình như vậy giải phóng một  acetyl CoA  chứa 2 nguyên tử cacbon và trải qua 4 bước như sau:

Phân hủy chất béo và acid

béo

Một số vi sinh vật, ngoài enzyme lipase còn enzyme oxy hóa lipoxygenase – xúc tác

quá trình peoxit của acid béo được tạo

thành Các peoxit này dễ dàng bị oxy hóa tiếp theo để tạo thành những sản phẩm

trung gian – oxy acid, andehyte, xeton,…

làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu

Phân hủy chất béo và acid béo

Vi sinh vật phân hủy chất béo và acid béo

Vi sinh vật phân hủy chất béo và acid béo

mạnh mẽ nhất là Pseudomonas fluorescens

là các trực khuẩn nhỏ, không sinh bào tử

có tạo sắc tố màu xanh nhạt

- Ngoài ra các vi khuẩn : Micrococcus,

Chromobacterium, Prodigioscens ; nhiều

loài nấm, xạ khuẩn và một số nấm men còn

có Trong số nấm có hoạt tính này ta thấy

đáng chú ý là Oidium lactis, Clasdosporium

hebarium, nhiều loài thuộc Aspergilus và

Penicillium Nấm Clasdosporium

Penicillum

Vi khuẩn Chromobacterium Bacteria

Phân hủy chất béo và acid béo

Ứng dụng

-Phân hủy chất béo do vi sinh vật trong

điều kiện tự nhiên (ở đất và nước) xảy ra thường xuyên và có ý nghĩa rất lớn trong vòng tuần hoàn vật chất nói chung

-Sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý ô

nhiễm dầu tràn

-Làm bột giặt sinh học để tẩy các vết bẩn dầu mỡ trên quân áo…

Phân hủy pectin và cellulose

Phân hủy pectin

Trong thực vật, pectin tồn tại dưới 2 dạng

Protopectin không tan: tồn tại chủ yếu ở

Phân hủy pectin

Cơ chế

Phân hủy các chất pectin của cây gai:

C46H68O40 + 10H2O = 4CHO(CHOH)4COOH +

C5H10O5 + C5H10O5 + C6H12O6 + 2CH3COOH + 2CH3OH

Acid galacturinic acid pectinic

xylose arabinose galactose Acid Axetic

metanol

Phân hủy pectin

Tác nhân vi sinh vật

Các vi khuẩn yếm khí:

Clostridium bao gồm vi khuẩn gram dương

thuộc ngành Firmicutes Đa số là các loài kị

Các vi khuẩn hiếu khí : Bascillus subtilis,

Bacillus mesentericus, Bacillus macarans,

Bacillus polyxima.

Các nấm mốc : Mucor, Fusaium, Botrytis

Phân hủy pectin

• Ứng dụng rộng rãi trong quá trình kĩ nghệ

sản xuất sợ đay, gai,dệt vải, làm bao tải,

• Ứng dụng trong công nghệ chế biến đồ hộp, sản xuât nước trái cây

• Ứng dụng để sản xuất axetol và butanol

Ứng dụng

Phân hủy cellulose

Là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm 50% tổng số hydratcarbon trên trái đất Trong vách tế bào thực vật, celluse tồn tại trong mối liên kết chặt chẽ với các

polisaccharit, hemicellulose, pectin, ligin tạo thành liên kết bền vững.

Phân hủy cellulose

Phân hủy cellulose yếm khí

Phân hủy cellulose hiếu khí

Vi sinh vật phân giải yếm khí cellulose có nhiều trong rau quả, đất và phân trâu bò,

 Bacillus cellulose hydrogenicus

 Bacillus cellulose methanicus

Phân hủy cellulose

Phân hủy hiếu khí

Những nấm khác nhau, một số vi khuẩn và xạ

khuẩn có khả năng này (Arzotobacter,

 Polyangium, Cellulomonas )

Vi khuẩn nhầy Myxococus Hutchinonii có khả

năng phân giải mạnh mẽ

Phân hủy cellulose

• Tạo dinh dưỡng cho cây trồng

• Sản xuất chế phẩm sinh học

• Giảm thiểu cholesterol trong máu

Ứng dụng

Cảm ơn Cô và các bạn đã lắng nghe!

Nhóm 3 - Lớp Công Nghệ Sau Thu Hoạch K13