Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa

Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN:VI SINH THỰC PHẨM

VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA

Họ và tên sinh viên:

MSSV: 06125037 Khoa: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Lớp: DH06BQ

Tháng 11/2008

VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA

1. TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA:

Dừa là một loại cây quen thuộc đối với người Việt Nam, các sản phẩm từ dừa được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong thực phẩm Từ xưa, con người đã biết sử dụng nước dừa như một loại nước giải khát, cơm dừa để làm mứt, nấu chè… Vài năm gần đây, trên thị trường xuất hiện một loại thực phẩm giải khát mới lạ, được làm từ nước dừa, đó là thạch dừa

Thạch dừa (Nata-deCoco) được sản xuất từ nguồn nước dừa già là loại thực phẩm phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay Thạch dừa thực chất là sinh

khối của tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum, mà thành phần chủ yếu là cellulose.

Loại cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose – BC)

Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hoá học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hoà bài tiết được tốt hơn, là loại thực phẩm thích hợp cho người mắc bệnh béo phì

1.1 TÍNH CHẤT CỦA THẠCH DỪA:

Một sản phẩm thạch dừa hoàn chỉnh gồm có 2 phần: phần cái và phần nước

Phần cái :

• Kích thước thạch dừa nên đạt : 1 x 2 x 2.5 (cm)

• Màu sắc : trắng sữa

• Cấu trúc : dai, chắc

• Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào từng loại sản phẩm

Phần nước:

• Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50

• Nước đường có vai trò tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch dừa

• Hàm lượng đường vào khoảng 30-45%

• pH đạt khoảng 4.5 - 5.5

• Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm

• Sản phẩm thạch dừa đạt tiêu chuẩn cần phải có thành phần dinh dưỡng với tỉ lệ như sau :

Nata de Coco's Nutrition fact:

Nutrients Unit Thai RDI* Composition of

coconut products

Total available CHO (Chocdf) include

-Total vitamin A (Retinol- Equivalent, RE) µ Gram 800 -

-* Percentage of Thai Recommended Daily Intake is based on a 2,000 kcal diet

** % Energy distribution from protein, total fat and carbohydrate = 10:30:60, Total Saturated

fat = 10% of total energy

*** Tr : trace, indicateds the amount of a nutrient which cannot be measured adequately or is judged to be nutritionally insignificant

Source: Thai Food Composition Tables (1999), Institute of Nutrition, Mahidol University (INMU).

1.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA:

Nguyên liệu chính :

_ Nước dừa già

_ Dung dịch nước giống Acetobacter xylinum nồng độ 10-1

Nước dừa già: nước dừa được dùng là nước dừa từ 10-12 tháng tuổi Trung bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm 25% trọng lượng trái dừa Nước dừa là loại nước giải khát phổ biến vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, protein, lipid, vitamin và khoáng nhưng với nồng độ rất loãng

Bảng 2 : Thành phần hoá học của nước dừa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

Chất khô Đường tổng số Tro K Na Ca Mg Fe Cu P S Protein Dầu béo

Tỉ trọng

4.71 2.08 0.02 3.12 1.5 2.9 3.0 0.01 0.04 3.7 3.4 0.55 0.74 1.02

Bảng 3 : Các vitamin có trong nước dừa

2

3

4

5

Acid ascorbic Penthothennic Acid nicotinic Acid folic Riboflavin

3 0.052 0.064 0.03 0.00001

Dung dịch nước giống Acetobacter xylinum nồng độ 10-1: Nguồn giống sản xuất thạch dừa được mua từ ống nghiệm của các Trường, Viện, Trung tâm Từ ống nghiệm nhân giống ra bình tam giác, ra chai theo tỷ lệ 1:10 được giống sản xuất

Nguyên liệu phụ :

_Giấm ( acid acetic CH3COOH) 40%

_ Đường (saccharose)

_ S.A ( Sunfat Amon (NH4)2SO4 )

_ DAP ( DiAmonPhotphat (NH4)2HPO4 )

_ Dung dịch Na2CO3 3-5%

1.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA:

Sản xuất thạch dừa là quá trình lên men bề mặt của vi khuẩn Acetobacter Xylinum trên môi trường nước dừa già hay nước cốt dừa

Các bước thực hiện:

Bước 1 :Chuẩn bị môi trường:

Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy Thành phần gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một

số tạp chất khác

Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất Vải lọc được cố định trên rổ lọc Dịch nước dừa sau khi lọc được thu vào thùng chứa Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài

Bổ sung dinh dưỡng: SA, DAP là nguồn cung cấp Nitơ, khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm

Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng 10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường Sau đó làm nguội

Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-31°C (pH, nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men)

Bước 2: Lên men.

Đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10 Đậy, thau, chậu bằng vải mỏng hoặc giấy báo Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31oC trong vòng 48 giờ.Trong thời gian này tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành

Bước 3: Thu nhận và hoàn thiện sản phẩm.

Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dịch lên men Sau đó rửa khối cellulose bằng nước lạnh

Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn

Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na2CO3 3-5% trong 10’ để trung hoà acid acetic còn sót bên trong thạch Sau đó xả lại bằng nước lạnh

Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chất tạo dai

Ngâm đường tạo đô ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm

Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan

nướ c dừ a già

lọc

bổ sung dinh dưỡ ng

thanh trù ng

là m nguộ i

chỉ nh pH

lê n men

tá ch khố i cellulose

rử a

cắ t nhỏ

ngâ m Na2CO3 3-5%

xả nướ c lạnh

đun sô i

để rá o

ngâ m đườ ng

bổ sung chấ t mà u, chấ t mù i

sả n phẩ m

Đườ ng SA, DAP

acid acetic

Giố ng

Dịch đườ ng 70%

cặ n

10 - 15 phú t

10 - 12 ngà y

10 phú t đế n pH = 6-7

1 x 2 x 2.5 cm

10 - 15 phú t

tỉ lệ 1kg/1lít dịch đườ ng

2 VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA:

2.1 Đặc điểm của Acetobacter:

- Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất, nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 loài thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh tế

- Vi khuẩn acetobacter:

 Dạng hình que, tuỳ điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, thành phần môi trường nuôi cấy) mà các vi khuẩn acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra

 Kích thước thay đổi tuỳ loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm)

 Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc không di động (không có tiên mao)

 Không bào tử

 Hiếu khí bắt buộc

 Chịu được độ acid cao

 Vi khuẩn acetobacter có khả năng đồng hoá nhiều nguồn thức ăn cacbon khác nhau nhưng không sử dụng được tinh bột

 Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi

 Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng thay đổi tuỳ loại:

o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc

o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc

o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo

o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã

o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng không chắc chắn

 Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH4)+ và phân giải pepton Một số loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất

khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu

cơ Do đó bia, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây…là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn actobacter

 Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài acetobacter còn tổng hợp được vit B1, vit B2, oxy hoá sorbit thành đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C)…

2.2 Đặc điểm của Acetobacter Xylinum:

2.2.1 Đặc điểm

- Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey

thì Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ

Pseudomonadieae, Gram âm, hiếu khí, không bào tử

- A.xylinum là loại vi khuẩn dài khoảng 2μm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H2SO4

- A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5 to = 28-32OC và có thể tích luỹ 4.5% acid acetic Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn

2.2.2 Sinh lý, sinh hoá:

- A.xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy Trong tế bào vi khuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế bào Kế đó nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme Enzyme này có thể polyme hoá glucose thành cellulose

- A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết Cellulose là những polisaccharide không

tan trong nước mà tan trong môi trường kiềm, có khả năng hấp phụ quang phổ hồng ngoại Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật

- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide Lượng các oligo và các polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào

- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi saccharide có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide Đơn vị monosaccharide được thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide, monosaccharide được hoạt hoá thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat (UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các nucleotide, purin và các pirimidin khác

- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:

…X-X-X-X- + UDP-X = …X-X-X-X-X + UDP

n nhánh (n+1) nhánh

- Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide phân nhánh hiện chưa rõ

- Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase

- Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28-32oC Ở nhiệt độ này quá trình hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất

hình 3: Con đườ ng hình thành h th ng cellulose t ngu n Glucose trong t bào vi ệ ố ừ ồ ế

khu n ẩ Acetobacter Xylinum.

Hình 4: Bacterial cellulose và cellulose th c v t ự ậ

2.3 Vai trò của Acetobacter xylinum trong quy trình sản xuất thạch dừa:

Đầu tiên các tế bào vi khuẩn sẽ tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí α-1,6 dưới tác dụng của enzym có trong bao nhầy Các sợi này

ngày càng dày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong bao nhầy Lớp cellulose này sau đó được thoát ra khỏi tế bào hoàn toàn

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

Nó được hình thành ở mức tối đa chỉ 30 phút sau khi có sự tiếp xúc giữa vi

khuẩn Acetobacter xylinum với glucose và oxy.

3 CÁC ỨNG DỤNG KHÁC CỦA SINH KHỐI ACETOBACTER XYLINUM

• Làm tả em bé

• Làm băng vết thương, gạc đắp khi bị bỏng

• Chất bán dẫn

• Vật hấp thu chất độc của môi trường

• Làm thức ăn cho người và gia súc

• Làm giá thể nuôi cấy vi sinh vật thay cho môi trường Agar

• Làm gương

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Đức Lượng, 2002 Công nghệ vi sinh – tập 2 NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh

2 Nguyễn Đức Lượng,2002 Cơ sở vi sinh vật – tập 3 NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh

3.http://www.glib.hcmuns.edu.vn/gsdl/collect/tiensifu/index/assoc/HASH0c 79.dir/9.pdf

4.http://www.dost-bentre.gov.vn/index.php?

option=com_content&task=view&id=1107&Itemid=84

5.http://www.sinhhocvietnam.com/forum/archive/index.php?t-1894

6.http://www.dhsphue.edu.vn/view/style1.asp?topic=000000000001431

7.http://www.res.titech.ac.jp/~junkan/english/cellulose/index

MỤC LỤC

1.TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA 2

1.1.TÍNH CHẤT THẠCH DỪA 2

1.2.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA 5

1.3.QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA 6

2.VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA 9

2.1.ĐẶC ĐIỂM CỦA ACETOBACTER 9

2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA ACETOBACTER XYLINUM 10

2.2.1.ĐẶC ĐIỂM 11

2.2.2SINH LY, SINH HÓA 11

2.3.VAI TRÒ CỦA ACETOBACTER XYLINUM TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA 13

3.CÁC ỨNG DỤNG CỦA SINH KHỐI ACETOBACTER XYLINUM 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15