BÁO CÁO TIỂU LUẬN_THUC PHAM LEN MEN

- Công nghệ sinh học là một ngành rất rộng và đa dạng. Rộng và đa dạng ở đây có nghĩa là có rất nhiều ngành khác nhau dựa trên một nền tản là sự sinh trưởng và phát triển.trong đó, cộng nghệ nuôi cấy mô thực vật cũng là một ngành khá phổ biến của công nghệ sinh học. - Ngày nay các ngành công nghệ hiện đại đang phát triện 1 cách đáng kể, 1 phần cũng dựa trên nền tản nuôi cấy mô thực vật để thu được sản phẩm thứ cấp từ chúng - Thực vật là nguyên liệu sản xuất ra rất nhiều chất hữu cơ có giá trị dùng làm thực phẩm hoặc dược phẩm ( khoảng 25% các loại dược phẩm có nguồn gốc từ thực vật). Tuy nhiên, sử dụng các dược liệu này vẫn rất hạn chế do chỉ có thể chiết xuất trực tiếp một lượng rất ít từ thực vật, hoá học tổng hợp hữu cơ mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng nhưng nhiều chất trao đổi thứ cấp vẫn còn khó tổng hợp hoặc có thể tổng hợp được nhưng chi phí rất đắt. Ví dụ, một số hỗn hợp phức tạp như tinh dầu hoa hồng là không thể tổng hợp hoá học được. Chính vì vậy cần có giải pháp để sản xuất, tăng hàm lượng và ổn định nguồn cung cấp. Giải pháp đó chính là ứng dụng công nghệ sinh học, mà cụ thể là công nghệ nuôi cấy tế bào thực vật.

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 30 tháng 10 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

 

NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

GVHD: Trần Hoàng Ngâu Nhóm 1

ĐỀ TÀI:

THỰC PHẨM LÊN MEN

DANH SÁCH NHÓM

1 ĐỒNG LÊ KHÁNH VÂN (NT) 2008120105

3 PHẠM THỊ NGỌC HUYỀN 2008120114

4 NGUYỄN KHÁNH DUY 2008120111

2

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

I NGUỒN GỐC, LỊCH SỬ CỦA “LÊN MEN”: 4

1 NGUỒN GỐC: 4

2 LỊCH SỬ: 4

II ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI “LÊN MEN”, “THỰC PHẨM LÊN MEN” 4

1 ĐỊNH NGHĨA: 4

2 PHÂN LOẠI: 5

III VAI TRÒ CỦA LÊN MEN 5

IV ỨNG DỤNG CỦA LÊN MEN TRONG ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT: 5

V SẢN XUẤT RƯỢU VANG 6

1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ RƯỢU VANG: 6

2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT RƯỢU VANG: 7

3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG: 7

4 VI SINH TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG 10

5 BẢO QUẢN VÀ SỬ DỤNG RƯỢU VANG 10

6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG: 11 VI MỞ RỘNG KIẾN THỨC 11

1 NGUYÊN LIỆU: 12

2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN TỎI ĐEN 12

3 CÁCH TIẾN HÀNH: 12

VII ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THỰC PHẨM LÊN MEN: 13

1 ƯU ĐIỂM: 13

2 NHƯỢC ĐIỂM: 14

VIII ĐỀ XUẤT: 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta cũng đã biết, cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu ăn uống của con người cũng ngày một gia tăng Ăn không chỉ để no mà còn để có đầy đủ chất dinh dưỡng và luôn khỏe mạnh, chính vì thế mà nguồn thức ăn tạo ra ngày một nhiều nhưng thật khó bảo quản Vì vậy, lên men đã ra đời để có thể giải quyết được những nhu cầu đó Và cùng với những lợi ích thiết thực mà lên men đem lại đã tạo cho chúng

em niềm đam mê để thực hiện đề tài này Tuy nhiên trong quá trình thực hiện còn rất nhiều sai sót mong cô đóng góp để đề tài của chúng em có thể được hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn cô!

4

I NGUỒN GỐC, LỊCH SỬ CỦA “LÊN MEN”:

1 Nguồn gốc:

- Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từ trong tiếng Latin “fervere” có nghĩa là “làm chín” để mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch trích của trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc

- Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu oxi”)

- Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quá trình biến đổi

do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí (có oxi)

2 Lịch sử:

- Giai đoạn 1: Giai đoạn trước Pasteur (đến 1865) Con người ứng dụng tiềm năng

của vi sinh vật sản xuất các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự tổn tại của chúng trong tự nhiên:

+ Sản xuất đồ uống chứa rượu như rượu, rượu vang, bia,…

+ Sản xuất tương, nước mắm…

+ Sản xuất thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc…

- Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghệ lên men tính đến 1940, bao gồm

các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm bệnh, pasteur cũng đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất Giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử dụng các hoạt tính của VSV- giai đoạn này được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học cho quá trình sản xuất đồ uống chứa rượu

- Giai đoạn 3: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chất và sinh tồng hợp điều

khiển được tính 1941- 1970 Bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng sinh, những tiến bộ về di tryền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn, sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ thuật học lên men, việc tách và tinh chế sản phẩm…

- Giai đoạn 4: (giai đoạn hiện nay) công nghệ lên men ngày càng phát triển mạnh

và có những bước tiến mới

II ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI “LÊN MEN”, “THỰC PHẨM LÊN MEN”

1 Định nghĩa:

- Lên men (fermentation) là quá trình phân giải kỵ khí cacbonhuydrat và các hợp chất hữu cơ khác dưới tác dụng của enzyme thu từ vi sinh vật để tạo thành hợp chất mới

- Lên men là giai đoạn nuôi cấy vi sinh vật để chúng tạo sản phẩm hoặc sinh khối

vi sinh vật, hoặc là sản phẩm trao đổi chất

- Lên men còn là quá trình oxi hóa khử cơ chất, trong đó oxi phân tử không tham gia vào quá trình oxi hóa còn hydro được thải dưới dạng khí hoặc liên kết với các sản phẩm phân giải

- Thực phẩm lên men là quá trình trao đổi chất, qua đó chất hữu cơ bị biến đổi dưới tác dụng của các men (enzyme) vi sinh vật Các vi sinh vật thường được sử dụng

để lên men là vi khuẩn, nấm men và nấm mốc

- Thực phẩm lên men là loại thực phẩm lợi dụng vi sinh vật có ích làm ra với hương vị độc đáo, phong phú

2 Phân loại:

Phân loại theo phương pháp lên men:

- Lên men chìm

- Lên men bề mặt

Phân loại theo cách nạp liệu – thu hồi sản phẩm:

- Lên men gián đoạn

- Lên men liên tục

- Lên men bán liên tục

Phân loại theo thành phần đồng nhất của canh trường:

- Lên men bề mặt

- Lên men bề sâu

- Lên men bán rắn

Phân loại thực phẩm lên men:

- Theo quy mô: sản xuất theo quy mô công nghiệp hoặc truyền thống

- Theo nguyên liệu: sản phẩm lên men từ thịt, thủy sản, ngũ cốc, các cây họ đậu

- Theo đối tượng thực hiện: sản phẩm lên men nhờ vi khuẩn, nấm mốc, nấm men

III VAI TRÒ CỦA LÊN MEN

- Lên men có nhiều vai trò quan trọng đối với đời sống

- Lên men có tác dụng:

+ Bảo quản thực phẩm

+ Loại bỏ độc tố, vi khuẩn có hại

+ Tăng giá trị dinh dưỡng

+ Tăng mùi vị cho thực phẩm

+ Tạo sự đa dạng cho thực phẩm

IV ỨNG DỤNG CỦA LÊN MEN TRONG ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT:

- Lên men được áp dụng vào quá trình sản xuất và bảo quản nhiều thực phẩm

như:

+ Sản xuất thức uống có cồn: rượu vang, bia

+ Sản xuất các thực phẩm có vị mặn đặc trưng: nước mắm, nước tương

+ Sản xuất các thực phẩm có vị chua đặc trưng: nem (thịt chua), sữa chua, kim chi, rau cải muối chua

6

+ Sản xuất ra các thực phẩm giàu đạm và protenin: bánh mì, phomat

V SẢN XUẤT RƯỢU VANG

1 Giới thiệu sơ lược về rượu vang:

- Rượu vang là loại đồ uống lên men ethylic sản xuất từ quả nho Thông thường rượu vang có chứa 85 – 89% nước, khoảng 10 – 14% ethanol, dưới 1% acid ( nguồn gốc hoa,quả ) và hàng trăm loại chất tạo hương khác nhau ở nồng độ rất thấp

- Khác với đa số các loại đồ uống khác, rượu vang rất khó hỏng và nồng độ cồn

có trong rượu vang ở mức có thể diệt đa số vi sinh vật

- Dựa vào màu sắc của rượu vang mà chia làm ba loại: vang trắng, vang đỏ và vang hồng

- Công nghệ sản xuất vang trắng và vang đỏ gần như nhau, sự khác biệt duy nhất là sự có mặt hay vắng mặt của vỏ quả trong quá trình lên men

+ Với vang trắng, nho trắng được nghiền và dịch được tách khỏi vỏ trước khi lên men

+ Vang đỏ được lên men cùng vỏ Chất màu đỏ (anthocyanin ) và một số chất khác từ vỏ quả được tách chiết từ quá trình lên men và tạo ra màu đỏ cùng hương

vị đặc trưng của vang đỏ

+ Vang hồng có màu hồng nhạt được làm từ nho đỏ theo công nghệ lên men rượu vang trắng ( không lên men cùng vỏ ) Lượng chất màu được chiết ra trong quá trình ép quả chỉ đủ làm hồng rượu, tức ít hơn nhiều so với khi lên men cùng vỏ

- Yếu tố ảnh hưởng tới hương và vị của rượu vang bao gồm:

+ Loại quả

+ Nơi trồng trọt

+ Phương pháp sản xuất

- Tác nhân tạo ra sự độc đóa trong rượu vang chính là điều kiện tự nhiên,bao gồm:

+ Các yếu tố khí hậu: nhiệt độ, lượng mưa, ánh sáng

+ Loại đất: cấu trúc, thành phần, khả năng thoát nước

+ Vị trí địa lý: độ cao và độ dốc

2 Nguyên liệu sản xuất rượu vang:

- Cây nho ưa điều kiện khí hậu khô và ấm vào mùa hè, nhiệt độ không thấp quá vào mùa đông, việc trồng trọt chúng chỉ thuận lợi ở vùng ôn đới thuộc cả Bắc và Nam bán cầu Nho có chất lượng cao ở vùng khí hậu ôn hòa, nhiều nắng, đêm lạnh nhưng không đóng băng, trên các đồi núi có độ thông thoáng và khả năng thoát nước cao Nho là cây lâu năm và có thể thu hoạch vụ đầu sau 3 năm trồng trọt.Chu kỳ phát triển của nho bắt đầu vào mùa xuân, khi cây bắt đầu nảy chồi và tạo quả Quả phát triển và bắt đầu chín vào giữa mùa hè Nửa đầu của mùa thu là mùa thu hoạch nho

Cuối mùa thu, cây rụng lá và trơ trụi cho tới mùa xuân năm sau Nho phục vụ sản xuất

rượu vang phải thật sự chín, khi ấy lượng đường trong quả là cao nhất Lượng đường cao sẽ quyết định nồng độ cồ đạt được trong lên men

Bảng 1 Thành phần chủ chốt trong dịch quả nho

Nguồn cacbon

Glucose

Fructose

Sucrose

Pentose

Pectins

75 – 150 gl-1

75 – 150 gl-1 Vết

Không lên men được bởi Saccharomyces cerevisiae

Lượng nhỏ

Nguồn nitơ

Acid amin tự do

Ion ammoni

Protein

0,2 – 2,5 gl-1 Lượng nhỏ, thường thiếu cho nấm men Lượng nhỏ

Acid hữu cơ

Acid tartaric

Acid malic

2 – 10 gl-1 : nấm men rượu vang không dùng được

1 – 8 gl-1 : có thể sử dung một phần bởi nấm men

Khoáng chất

P, K, Mg, S, nguyên tố vi lượng Các yếu tố vi lượng và đa vi lượng đều đầy

đủ

Vitamin Nồng độ thấp nhưng đủ cho nấm men

Những thành phần khác Nồng độ sulphite thường cao

Acid decanoic và octanoic có thể ức chế nấm men

Sterol và acid béo không no có thể là yếu tố hạn chế

3 Quy trình sản xuất rượu vang:

- Với công nghệ sản xuất rượu vang hiện đại, nho sau khi thu hoạch, vận chuyển đến nhà máy, đưa vào thiết bị loại cuống và sau đó ép thu hồi dịch

8

- Để sản xuất rượu vang trắng, hèm được chuyển tới thiết bị nén Dưới tác dụng của áp lực, dịch quả được tách khỏi vỏ Thông số áp lực sử dụng quyết định nồng độ chất lượng tạo hương thu được

- Sau khi ép dịch quả được chuyển vào thiết bị lên men Trong sản xuất vang

đỏ, hèm được chuyển thẳng đến thiết bị lên men

- Thùng lên men thường được làm từ thép không gỉ hoặc gỗ Loại chất liệu làm thùng, nhiệt độ lên men ảnh hưởng đáng kẻ đến chất lượng rượu Nhiều hương vị của vang có bản chất dễ bay hơi và có thể bị mất trong khi lên men Nhiệt độ càng cao quá trình bay hơi càng mạnh Do vậy, nhằm giữ lại các hương đặc trưng của quả nho, nhiệt

độ lên men cần được kiểm soát thông qua việc làm lạnh các thùng lên men Các hèm bằng thép không gỉ dẫn nhiệt tốt hơn so với thùng gỗ nên thường là lựa chọn ưu tiên trong lên men

- Quá trình lên men có thể được thực hiện bởi hệ vi sinh vật có sẵn trên quả, trên bề mặt thiết bị hoặc bởi giống thuần chủng Giống thuần chủng sử dụng thông thường thuộc các loài Saccharomyces cerevisiae hoặc Saccharomyes bayanus Nấm men quyết định sự hình thành các hương vị dễ chịu cũng như khó chịu của vang Để giảm hiệu ứng này, có thể sẽ phải bổ sung chất dinh dưỡng vào thùng lên men Độ dài thời gian lên men ảnh hưởng khá nhiều tới chất lượng của rượu vang Ngoài ra, sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật khác có sẵn trong hèm cũng góp phần quyết định hương

vị của thành phẩm Đôi khi, người nấu rượu phải chủ động hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic nếu độ acid của quả vốn đã thấp Vi khuẩn Acetobacter là một tác nhân gây hỏng rượu vang bởi chúng có khả năng chuyển hóa ethanol thành acid acetic

- Khi quá trình lên men kết thúc, dịch vang đỏ dược tách khỏi vỏ nhờ sử dụng thiết bị ép Cả vang đỏ và vang trắng đều ở trạng thái đục sau khi lên men

- Trong giai đoạn tiếp theo, rượu vang được tang trữ Lúc này, tế bào nấm men

và các thành phần lơ lửng khác sẽ kết lắng xuống đáy tạo cặn rượu Phần rượu trong được tách cặn và chuyển sang những thùng mới

- Người ta có thể bổ sung chất phụ trợ nhằm loại bỏ những thành phần không mong muốn, ví dụ như protein ( tác nhân gây đục rượu vang ) Những thành phần bổ sung nhanh chóng kết lắng và có thể dễ dàng loại bỏ khỏi rượu

- Sau khi lên men, nhà sản xuất cần quyết định rượu vang sẽ được tàng trữ như thế nào Tàng trữ có ảnh hưởng lớn tới hương vị rượu Vang tàng trữ trong thùng gỗ sồi sẽ hấp thụ nhiều hương từ gỗ và tạo nên sự đặc sắc của một số chủng loại vang Rượu vang cũng có thể tàng trữ ở những chế độ đặc biệt với mục đích loại bỏ hương hoa quả và thu nhận những hương mới Sự tiếp xúc rượu vang với không khí trong quá trình tàng trữ dẫn tới phản ứng trùng hợp các thành phần phenol ( chủ yếu có nguồn gốc từ vỏ và hạt nho ) tạo ra các hợp chất cao phân tử gọi là tannin Trong thời gian, tannin tạo một lớp kết lắng đỏ dưới đáy thùng tàng trữ Kết tủa tannin làm giảm vị đắng của vang Thời gian tàng trữ quyết định mức độ và hiệu quả của phản ứng trên Vang sau khi tàng trữ sẽ được đóng chai Lúc này, các phản ứng của quá trình tàng trữ

sẽ vẫn diễn ra chậm chạp trong nhiều năm Trong sản xuất, đôi khi người ta tiến hành lên men malolactic nhằm chuyển hóa acid L-malic thành L-lactic Quá trình này góp

phần làm giảm độ chua của rượu Ngoài ra, hoạt tính enzyme vi sinh vật và bản than quả nho cũng góp phần tạo nên hương vị của vang

Nho

Loại cuống và ép

Ngâm ủ và lắng

Ép

Lên men dịch và vỏ Ngâm ủ dịch và vỏ Loại cuống và ép

Nho

SO 2

Nấm

Bã

SO 2

Nấm men

Bã

Chuyển sang thùng

Lên men malolatic

Tàng trữ

Làm trong

Thành phẩm Đóng chai Lọc

10

4 Vi sinh trong sản xuất rượu vang

- Vi sinh vật liên quan tới sản xuất rượu vang có thể được chia thành làm hai dạng:

+ Dạng nội sinh ( từ quả nho, bề mặt thiết bị )

+ Dạng đưa vào ( các chủng giống khởi động phục vụ lên men )

- Cả nấm men và vi khuẩn đều đóng vai trò tích cực và tiêu cực trong sản xuất Trong lên men truyền thống, người ta chỉ sử dụng nhóm vi sinh vật nội sinh, tức là nhóm có sẵn trong nguyên liệu nho và quan trọng hơn là nhóm vi sinh vật bề mặt thiết

bị ( với thành phần chủ chốt là Saccharomyces cerevisiae )

- Những vi sinh vật chính có trong/trên bề mặt quả nho bao gồm:

+ Nấm men: chủ yếu là Kloeckera/Hanseniaspora, và một lượng nhỏ hơn các đại diện như Candida, Pichia, và một lượng nhỏ Saccharomyces cereviae

+ Vi khuẩn lactic: Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus

+ Vi khuẩn sinh acid acetic: Gluconobacter, Acetobacter

+ Nấm mốc: Botrytis, Penicillium, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Alternaria, Ucinula và Cladosporium

- Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, nhóm nấm men khác với Saccharomyces đóng vai trò chủ đạo Nhóm này khá mẩn cảm với ethanol và giảm dần

số lượng sau 4 ngày lên men khi nồng độ cồn đạt khoảng 5%

- Trong giai đoạn tiếp theo, quá trình lên men được thực hiện chủ yếu bởi các chủng men rượu S.cerevisiae có thể chống chịu được nồng độ cồn cao

Bảng 2 Biến đổi của nấm men trong quá trình lên men rượu vang theo công nghệ truyền thống

Giai đoạn lên men Nồng độ cồn (% v/v ) Nhóm nấm men

chủ chốt

Giai đoạn đầu

Kloeckera apiculata Hanseniaspora valbyensis

Giai đoạn giữa

Candidan stellate Torulaspora dellbrueckii Kluyveromyces spp Pichia spp

Giai đoạn cuối

( ngày 5 – 10 ) 5 - 10

Saccharomyces cerevisiae

5 Bảo quản và sử dụng rượu vang

- Yếu tố quan trọng nhất là hạn chế tiếp xúc với không khí Sự có mặt của oxy trong không khí có thể vi sinh vật phát triển trên bề mặt và tạo những hương vị không mong muốn