›
›

Bài giảng Công nghệ sinh học Thực phẩm - Chương 1: Vai trò, ý nghĩa của công nghệ sinh học đối với ngành công nghiệp thực phẩm - Trần Văn Chí

ppt 649 trang huongle 4090
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ sinh học Thực phẩm - Chương 1: Vai trò, ý nghĩa của công nghệ sinh học đối với ngành công nghiệp thực phẩm - Trần Văn Chí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_cong_nghe_sinh_hoc_thuc_pham_chuong_1_vai_tro_y_ng.ppt

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ sinh học Thực phẩm - Chương 1: Vai trò, ý nghĩa của công nghệ sinh học đối với ngành công nghiệp thực phẩm - Trần Văn Chí

  1. CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM
  2. CHƯƠNG 1 VAI TRÒ, Ý NGHĨA CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Trần Văn Chí 2
  3. 1. Công nghệ sinh học tạo ra các giống cây trồng, vật nuôi có năng suất, chất lượng cao Trần Văn Chí 3
  4. - Công nghệ di truyền thực vật: Là công nghệ sử dụng các kỹ thuật hiện đại thực hiện trên tế bào và axit nuclêic để nghiên cứu cấu trúc và điều chỉnh về biến đổi gen mong muốn vào tế bào nhằm tạo ra các cơ thể thực vật mang những đặc tính mới cũng như sản phẩm mới. Trần Văn Chí 4
  5. • Nuôi cấy mô, tế bào thực vật Nuôi cấy mô, tế bào thực vật là khái niệm chung cho tất cả những phương pháp nuôi cấy các nguyên liệu (tế bào, mô, phôi) trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo trong đ/k vô trùng Nuôi cấy mô, tế bào gồm nuôi cấy cây non, cây trưởng thành, nuôi cấy các bộ phận cơ quan như rễ, thân, lá, hoa, bao phấn, noãn chưa thụ tinh, nuôi cấy phôi, nuôi cấy mô sẹo, nuôi cấy tế bào đơn bội và nuôi cấy tế bào trần. Trần Văn Chí 5
  6. 1.1. Cải thiện và nhân nhanh giống cây trồng a. Nhân giống vô tính in vitro Là kỹ thuật nhân giống cây trồng bằng cách sử dụng nhiều bộ phận khác nhau của thực vật, có kích thước nhỏ và sinh trưởng ở điều kiện vô trùng trong ống nghiệm hoặc trong các loại bình nuôi cấy khác chứa môi trường dinh dưỡng nhân tạo. Trần Văn Chí 6
  7. • Mục đích - Duy trì và nhân nhanh các kiểu gen quý hiếm làm vật liệu cho công tác tạo giống. - Nhân nhanh với hiệu quả kinh tế cao các loài hoa và cây cảnh không trồng bằng hạt. - Nhân nhanh và duy trì các cá thể đầu dòng tốt để cung cấp hạt giống các loài rau, cây cảnh và các cây trồng khác. - Nhân nhanh ở điều kiện vô trùng, cách ly tái nhiễm kết hợp với làm sạch bệnh virus. - Bảo quản các tập đoàn giống nhân giống vô tính và các loài cây giao phấn trong ngân hàng gen. Trần Văn Chí 7
  8. - Chọn dòng tế bào chống chịu các điều kiện bất lợi của ngoại cảnh - Chọn dòng tế bào kháng các độc tố - Chọn dòng tế bào sản xuất dư thừa các loại sản phẩm chủ yếu là amino acid - Chọn dòng tế bào mang các đặc điểm chỉ thịđ ể nghiên cứu di truyền Trần Văn Chí 8
  9. • Sản xuất cây đơn bội in vitro Mức bội thể lý tưởng để tiến hành nghiên cứu di truyền các tính trạng phải là mức đơn bội (1n) hoặc các mức đa bội khác nhưng chúng phải đồng nhất tuyệt đối. Trần Văn Chí 9
  10. • Với các thể đơn bội của thực vật bậc cao người ta có thể sử dụng vào các mục đích: - Nghiên cứu di truyền về mối tương tác của các gen. - Tạo đột biến ở mức độ đơn bội. - Tạo dạng đồng hợp tử tuyệt đối (dòng thuần) Trần Văn Chí 10
  11. - Phương pháp nhân giống vô tính in vitro + Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, chóp rễ Trần Văn Chí 11
  12. Trần Văn Chí 12
  13. + Nuôi cấy bầu noãn chưa thụ tinh hoặc bao phấn Trần Văn Chí 13
  14. + Nuôi cấy phôi nhằm mục đích cứu phôi khi lai xa Cây lai giữa khoai tây và cà chua Trần Văn Chí 14
  15. - Nhân giống qua giai đoạn mô sẹo Trong nhiều trường hợp mô nuôi cấy không tái sinh thành cây mà phát triển thành khối mô sẹo (callus) sau đó mô sẹo được tái sinh thành cây hoàn chỉnh Trần Văn Chí 15
  16. + Nuôi cấy tế bào. Trần Văn Chí 16
  17. Trần Văn Chí 17
  18. • Một số phương pháp để tạo thể đơn bội Trần Văn Chí 18
  19. - Dung hợp protoplast hay lai vô tính tế bào thực vật Kỹ thuật dung hợp protoplast cho phép khắc phục được hiện tượng bất thụ thường xảy ra khi lai khác loài (lai xa) để mở rộng nguồn gen, tạo ra các giống cây trồng mới mang các đặc tính di truyền ưu việt Dung hợp protoplast.A: các protoplast. B: hai protoplast dung hợp trong một cặp. C: các protoplast có thể dung hợp trong thể 3 hoặc nhiều hơn. Trần Văn Chí 19
  20. + Dung hợp protoplast bằng hóa chất Phương pháp này dùng NaNO3 hoặc polyethylene glycol (PEG) để kích thích sự dung hợp của hai protoplast Trần Văn Chí 20
  21. + Dung hợp protoplast bằng điện (electrofusion) ◼ Ưu điểm: không gây độc cho tế bào đơn giản hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn dung hợp bằng hóa chất Trần Văn Chí 21
  22. Sơ đồ chọn dòng kháng Helminthosporium maydis ở ngô Trần Văn Chí 22
  23. • Kỹ thuật chuyển gen ở thực vật Có hai nhóm phương pháp chính: - Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn - Chuyển gen trực tiếp bằng súng bắn gen Trần Văn Chí 23
  24. 2. Kỹ thuật chuyển gen 2.1. Chuyển gen gián tiếp qua vi khuẩn Agrobacterium Agrobacterium là nhóm vi khuẩn đất, gram (-), gây ra các triệu chứng bệnh ở cây khi xâm nhiễm qua vết thương A.tumefaciens gây bệnh u thân cây A.shizogenes gây bệnh tóc rễ cây A.rubi gây bệnh u trên cây dâu đất, mâm xôi Trần Văn Chí 24
  25. Trần Văn Chí 25
  26. Phương pháp chuyển gen thông qua Agrobacterium T-DNA cải biến (mang gen quan tâm) Agrobacterium tumefaciens Nhiễm sắc thể Ti plasmid vi khuẩn Tế bào thực vật Gen quan tâm tái tổ hợp có mang gen quan tâm Nhiễm sắc thể thực vật Nguồn: Monsanto Trần Văn Chí 26
  27. Bổ sung các trình tự DNA để điều khiển biểu hiện của gen Promoter Trình tự Trình tự mang mã kết thúc ◼ Promoter khởi đầu quá trình dịch mã; tác động đến việc biểu hiện ra các sản phẩm của gen vào khi nào, ở đâu và như thế nào. ◼ Các trình tự kết thúc đánh dấu sự kết thúc của gen. Trần Văn Chí 27
  28. Promoter: Thường sử dụng CaMV 35S promoter có nguồn gốc từ virus khảm súp lơ. Đây là promoter cơ định (điều khiển biểu hiện gen mạnh mọi lúc và ở mọi mô). Trình tự kết thúc: Thường sử dụng trình tự nopaline synthase (nos) phân lập từ Agrobacterium tumefaciens. Bổ sung các chỉ thị chọn lọc Bởi vì quá trình gen chuyển có hiệu quả thấp (tỉ lệ thành công là từ 1 đến 5%), nên cần một hệ thống chọn lọc các tế bào mang gen chuyển. Nhìn chung, các gen kháng kháng sinh hoặc thuốc diệt cỏ được sử dụng làm chỉ thị. Trần Văn Chí 28
  29. Kết cấu gen Bt Gen kháng kháng sinh hoặc thuốc diệt cỏ Gen Bt Promoter Trình tự kết thúc Trần Văn Chí 29
  30. Trần Văn Chí 30
  31. Trần Văn Chí 31
  32. Sàng lọc các mô chuyển gen Sau quá trình chuyển gen, các mô thực vật được chuyển sang môi trường chọn lọc có chứa kháng sinh hoặc thuốc diệt cỏ, tùy thuộc vào chỉ thị đã sử dụng. Chỉ có thực vật biểu hiện gen chỉ thị này mới sống sót. Trần Văn Chí 32
  33. Tái sinh cây. Để có được một cây hoàn chỉnh, các mô chuyển gen cần được nuôi cấy trong những điều kiện môi trường có kiểm soát với các nguồn dinh dưỡng và hormone đặc biệt. Quy trình này được gọi là nuôi cấy mô. Khi cây đã được tái sinh và tạo hạt thì bắt đầu tiến hành đánh giá thế hệ con cháu. Trần Văn Chí 33
  34. Trần Văn Chí 34
  35. Trần Văn Chí 35
  36. 2.2. Chuyển gen trực tiếp 2.2.1. Chuyển gen bằng súng bắn gen (gene gun) Được đề xuất đầu tiên vào năm 1987 Nguyên lý: Sử dụng các viên đạn có kích thước nhỏ, có tỷ trọng cao để đạt gia tốc cao xuyên qua vỏ và màng tế bào, đưa lớp ADN tiếp cận bộ máy di truyền của tế bào Trần Văn Chí 36
  37. Phương pháp “bắn gen” DNA Các hạt Tế bào thực vật tái tổ hợp Gen quan tâm Nhiễm sắc thể thực vật Trần Văn Chí 37
  38. Trần Văn Chí 38
  39. Trần Văn Chí 39
  40. Trần Văn Chí 40
  41. Trần Văn Chí 41
  42. Trần Văn Chí 42
  43. 2.3. Những thành tựu, triển vọng và xu hướng phát triển Những mốc quan trọng trong sự phát triển kỹ thuật chuyển gen ở thực vật 1980, Lần đầu tiên thực hiện chuyển gen qua vi khuẩn Agrobacterium 1983, Tạo các chỉ thị chọn lọc như kháng sinh, chỉ thị màu sắc. Thiết kế kại plasmid Ti (loại bỏ gen gây khối u, cài các gen mong muốn vào) 1984, Thực hiện chuyển gen gián tiếp và trực tiếp vào tế bào trần 1985, Tạo các giống cây trồng kháng thuốc virus, đưa cây trồng biến đổi gen ra thực địa 1987, Chuyển gen kháng sâu bằng súng bắn gen Trần Văn Chí 43
  44. 1988, tạo khoai tây chống nấm, cà chua chín chậm 1990, chuyển gen bất dục đực cho ngô vào phôi nuôi cấy vô tính 1992, chuyển gen cho lúa mì 1994, thương mại hóa cà chua chuyển gen 1999, chuyển gen tạo giống lúa có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng vitamin A cao Từ năm 2000 đến nay diện tích cây trồng biến đổi gen ngày càng tăng lên Trần Văn Chí 44
  45. Trần Văn Chí 45
  46. Trần Văn Chí 46
  47. Trần Văn Chí 47
  48. Cây trồng biến đổi gen trên thế giới Gần hai phần ba diện tích đất canh tác thuộc các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Canada, Australia, Tây Ban Nha và hơn một phần ba diện tích đất canh tác thuộc các quốc gia đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ, Philippines (châu Á); Argentina, Brazil, Mexico, Uruguay, Paraguay (Mỹ Latin) và Nam Phi (châu Phi) Trần Văn Chí 48
  49. Trần Văn Chí 49
  50. Diện tích canh tác cây trồng biến đổi gen toàn cầu, 1996 – 2005: tính theo cây Đậu tương Ngô Bông Cải dầu Trần Văn Chí 50
  51. Những hướng chính trong tạo giống cây trồng biến đổi gen - Chuyển gen kháng sâu: Chuyển gen cry kháng sâu của Bacillus thuringiensis (Bt). Thành công trên đậu tương, bông, ngô, . Trần Văn Chí 51
  52. - Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ: Chuyển gen sản xuất 5 – enolopyruvyl – shikimate – 3 – phosphatase (EPSP), một ezyme bị ức chế bởi thuốc diệt cỏ glyophosate. Nghĩa là nếu cây sản xuất được nhiều enzym EPSP chúng có thể chống chịu được thuốc diệt cỏ glyophosate Thành công trên đậu tương, ngô, bông, cải dầu, Cải dầu chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ Trần Văn Chí 52
  53. - Chuyển gen kháng nấm. Chuyển gen mã hóa enzym chitinase. Đây là enzym làm thoái hóa các thành phần của nấm. Protein ức chế ribosome (RIP – ribosome inhibitive protein) cũng biểu hiện tính kháng nấm - Chuyển gen kháng vi khuẩn. Chuyển gen sản xuất protein làm giảm độc tố của vi khuẩn - Chuyển gen tạo cây trồng sản xuất dược chất. Đây là hướng quan trọng. Các protein có nguồn gôc thực vật an toàn hơn so với protein được sản xuất từ tế bào động vật vì virus thực vật không phải là loại gây bệnh ở người Trần Văn Chí 53
  54. Trần Văn Chí 54
  55. - Sản xuất vacxin thực phẩm (edible vaccine) Nguyên lý: Chuyển gen kháng nguyên vào thực vật, sau đó thực vật sẽ tổng hợp kháng nguyên. Khi kháng nguyên đi vào cơ thể động vật qua đường tiêu hóa (dạng tươi sống nếu không sẽ bị mất hoạt tính) sẽ kích thíc sinh miễn dịch Ưu điểm: Rẻ, ổn định, dễ bảo quản, không cần tinh sạch, Kết quả bước đầu: vacxin chống bệnh infectious bursan disease virus (IBDV) trên gà trong cây Arabidopsis. Vacxin viêm gan B trên cây chuối, Trần Văn Chí 55
  56. Trần Văn Chí 56
  57. + Chuyển gen vào cây trồng Một số cây trồng chuyển gen. A: ngô kháng côn trùng. B: lúa mạch kháng virus. C: cà chua cho quả chín muộn . D: khoai tây chống chịu chất diệt cỏ. Trần Văn Chí 57
  58. Mô hình biến nạp gen nif Trần Văn Chí 58
  59. 1.2. Chăn nuôi và thú y 1.2.1. Kỹ thuật cấy chuyển phôi • Được ứng dụng rộng rãi để cấy chuyển hợp tử ở bò • Nguyên lý: • Mục đích: + Tuyển chọn những đặc điểm có lợi của vật nuôi + Tạo sinh đôi, ba hoàn toàn giống nhau về mặt di truyền + Xác định giới tính của vật nuôi Trần Văn Chí 59
  60. 1.2.2. Tạo chế phẩm phòng tránh bệnh cho động vật ◼ Vaccine ribosome ◼ Vaccine các mảnh của virus ◼ Vaccine kỹ thuật gen . ◼ Chất kháng sinh Trần Văn Chí 60
  61. 1.2.3. Chuyển gen vào động vật ◼ Ở chuột ◼ Ở lợn ◼ Ở cừu ◼ Ở bò ◼ Ở gà Trần Văn Chí 61
  62. 2. Công nghệ sinh học góp phần nâng cao hiệu suất chế biến thực phẩm ◼ Khoảng 15% thực phẩm trên thế giới được sản xuất bằng các quy trình công nghệ sinh học. ◼ 2.1. Sự chuyển hóa sinh học ◼ 2.2. Sản xuất acid hữu cơ thực phẩm ◼ 2.3 Sản xuất acid amin ◼ 2.4. Sx enzym cố định enzym, cố định tế bào Trần Văn Chí 62
  63. 3. Công nghệ sinh học tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao từ các nguyên liệu tận dụng Trần Văn Chí 63
  64. → Công nghệ sinh học góp phần nâng cao hiệu suất chế biến thực phẩm → Công nghệ sinh học làm đa dạng mẫu mã sản phẩm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ → Công nghệ sinh học tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao từ các nguyên liệu tận dụng Trần Văn Chí 64
  65. CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM Trần Văn Chí 65
  66. I. CN sản xuất rượu bia, nước giải khát 1.1 . SẢN XUẤT RƯỢU Rượu Kim Sơn Rượu Mẫu Sơn Trần Văn Chí 66
  67. Rượu Bó Nậm Rượu Vodka Rượu whisky (Chivas) Rượu Cognac Trần Văn Chí 67
  68. Rượu vang (nho) Rượu champagne Trần Văn Chí 68
  69. 1.1.1. Quá trình sản xuất rượu trắng (etylic) ◼ Rượu trắng được sản xuất theo 2 pp chính: - Phương pháp tổng hợp hóa học: - Phương pháp lên men vi sinh vật Phương trình tổng quát: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 27kcal Trần Văn Chí 69
  70. ◼ Sau quá trình lên men, dịch thu được gồm các thành phần sau: + Sinh khối nấm men + Rượu etylic + Khí Cacbonic + Glycerin + Aldehyt + Acid hữu cơ + Rượu bậc cao . Trần Văn Chí 70
  71. ◼ Sơ đồ quy trình sản xuất Nguyªn liÖu NÊu nguyªn liÖu Đêng ho¸ dÞch ch¸o Lªn men dÞch ®êng Chng cÊt vµ tinh chÕ cån etylic Thành phẩm Trần Văn Chí 71
  72. ◼ Nguyên liệu: - Nguyên liệu có sẵn đường: rỉ đường - Nguyên liệu có tinh bột: bắp, khoai mì, khoai lang, bột gạo - Nguyên liệu có cellulose: gỗ vụn, mạt cưa, rơm rạ Trần Văn Chí 72
  73. ◼ Các phương pháp đường hoá - Đường hoá bằng bánh men thường hay bánh men thuốc bắc → Dùng bánh men để đường hoá tinh bột dễ bị nhiễm tạp khuẩn. Quá trình lên men tạo nhiều sản phẩm trung gian, hiệu suất thu hồi thấpTrần Văn Chí . 73
  74. ◼ Phương pháp maltase: + Thời gian hồ hóa ngắn + Chất lượng rượu không bị ảnh hưởng mà còn tạo hương vị đặc trưng dễ chịu + Ít bị tạp khuẩn - Hiệu suất đường hóa không cao - Áp dụng cho những nước trồng được đại mạch - Tỷ lệ malt sử dụng tương đối lớn: (8 – 20%) → có thể tối ưu hóa bằng cách thêm E Trần Văn Chí 74
  75. ◼ Phương pháp myco – malt : Sử dụng enzym của vi sinh vật (nấm mốc) – malt. + Chủng nấm mốc:Asp. oryzae, Asp. flavus, Asp. awamori . → Các chủng nấm mốc được sử dụng để đường hoá tinh bột được nuôi cấy theo hai phương pháp: nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy chìm Trần Văn Chí 75
  76. CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG HÓA Trần Văn Chí 76
  77. • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa - Nhiệt độ: 35-620C (khoảng nhiệt độ tối thích của enzym amylaza). - pH: 4-5 (dưới 2 trên 10 amylaza sẽ ngừng hoạt động) - Nồng độ enzym: tốc độ thủy phân tinh bột sẽ tăng và tỷ lệ thuận với lượng enzym - Nồng độ rượu: nồng độ rượu >6% thì có ảnh hưởng rõ rệt làm giảm hoạt tính của enzym. - Thời gian đường hóa : 20 – 40 phút Trần Văn Chí 77
  78. ◼ Nguyên tắc chung: + Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa + Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường. + Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men. Trần Văn Chí 78
  79. • Đường hóa gián đoạn Thùng đường hóa gián đoạn Trần Văn Chí 79
  80. II.2.2. Đường hóa liên tục Sơ đồ đường hóa liên tục 1. Thùng nấu chín thêm, 2. thùng đường hóa lần 1, 3. thùng chứ dịch amylaza, 4. bộ phận phối trộn, 5. Bơm đẩy, 6. thùng đường hóa lần 2, 7. Máy làm lạnh Trần Văn Chí 80
  81. 1. Lên men bề mặt 1.1. Khái niệm: Là thực hiện nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi trường dịch thể hoặc bán rắn. 1.2. Nuôi cấy trên môi trường dịch thể: dùng cho nuôi cấy vi sinh vật hiếu khi Môi trường được pha loãng với nồng độ: 1-10%, có bổ sung nguồn nitrogen (N) và khoáng chất. Yêu cầu chung: bề mặt thoáng, rộng
  82. Ưu điểm: + Đơn giản dễ làm Nhược điểm: - Đòi hỏi diện tích sử dụng lớn - Khó tự động hóa - Dễ bị tạp nhiễm - Tốn nhiều công lao động - Hiệu quả kinh tế thấp. Trần Văn Chí 82
  83. *Yêu cầu: + Phải xử lý n/liệu khi đem nuôi cấy: thủy phân, khử trùng, + Đối với vsv hiếu khí phải thổi khí vô trùng trong quá trình lm + Độ ẩm của môi trường; 60 -70%, độ ẩm không khí 90-100% * Lĩnh vực áp dụng: ◼ + Sản xuất chất kháng sinh dùng trong chăn nuôi ◼ + Sản xuất enzym từ nấm mốc ◼ + Làm tường ◼ + Sản xuất vitamin . Trần Văn Chí 83
  84. •Ưu điểm: + Dễ làm, không tốn kem cho đầu tư thiết bị + Khi bị tạp nhiễm thì có thể khắc phục cục bộ. + Hiệu suất cao •Nhược điểm: -Tốn diện tích, nhân lực -Rất dễ bị tạp nhiễm - Khó tự động hóa Trần Văn Chí 84
  85. Trần Văn Chí 85
  86. 2. Lên men chìm: 2.1. Khái niệm: Là pp nuôi cấy vsv trong mt dịch thể và chúng sẽ phát triển theo chiều đứng của cột mt. + PP này có thể áp dụng để nuôi cấy vsv h/khí, kỵ khí và bán h/k Quy trình lên men: Chế tao môi trường Khử trùng môi trường Nhân giống Kiểm tra sự tạo Giống vsv Lên men cấp 1, 2, 3 thành sản phẩm Thu hồi sản phẩm Trần Văn Chí 86
  87. 2.1. Thực hiện khuấy đảo và sục khí: Mục đích tăng khả năng tiếp xúc giữu tế bào và mt dinh dưỡng, đồng thời ngăn cản sự kết lắng của tb. Đối với vsv hiếu khí người ta còn lắp thêm thiết bị sục khí vô trùng để cung cấp cho vsv phát triển Trần Văn Chí 87
  88. 2.2. theo dõi sự tạo bọt và biện pháp phá bọt Nguyên nhân tạo bọt Bọt gây nhiễm tạp mt lên men, ngoài ra bọt khí còn cản trở sự tiếp xúc giữa VSV và mt dinh dưỡng. Để phá bọt người ta thường dùng các chất tự nhiên như: dầu thực vật (dầu lạc), mỡ cá heo Trần Văn Chí 88
  89. 2.3. Điều chỉnh pH Người ta có thể điều chỉnh pH môi trường trong quá trình lên men bằng các dung dịch NaOH, HCl, NH4OH, ure, hay bổ sung dịch đệm photphate , nhưng vẫn phải đảm bảo điều kiện vô trùng. Trần Văn Chí 89
  90. 2.4. Theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ môi trường lên men Nguyên nhân thay đổi nhiệt độ Biện pháp khắc phục: + sử dụng nồi lên men hai lớp vỏ + Lắp thêm hệ thống làm lạnh ống ruột gà Trần Văn Chí 90
  91. 2.5. Tiếp thêm nguyên liệu và bổ sung các chất tiền thể: + Nguyên nhân: *Thực hiện – Khắc phục: + Kiểm tra trạng thái tế bào của chủng, độ tạp nhiễm. + Kiểm tra sự tiêu hao năng lượng và sự tạo thành sp + Xác định thời gian kết thúc của quá trình lên men. Trần Văn Chí 91
  92. *Ưu điểm của lên men chìm: + Tiết kiệm diện tích + Dễ cơ giới hóa, tự động hóa + Hạn chế được tạp nhiễm *Nhược điểm: - Chi phí cao cho trang thiết bị - Khi bị tạp nhiễm thì phải hủy bỏ ca mẻ lên men - Phế liệu phải kèm theo công nghệ xử lý môi trường. Trần Văn Chí 92
  93. Trần Văn Chí 93
  94. 1. Trục khuấy 2. không khí đi ra 3. Nắp phía trên với kính nhìn 4. Tấm thép giúp gia, giảm nhiệt 5. Lớp nước để làm nguội,làm nóng 6. Nơi đo pH và nồng độ O2 7. Nơi đo và điều chỉnh nhiệt độ 8. Van lấy mẫu 9. Cánh khuấy 10. Van xả dung dịch sau lên men 11. Van điều chỉnh hơi nước để khử trùng 12. Bộ phận lọc không khí 13. Đường vào của không khí 14. Van nạp môi trường, chât phá bọt và giống vi sinh vật. Trần Văn Chí 94
  95. 3. Thu hồi rượu Trần Văn Chí 95
  96. 3 4 Nước lạnh 2 I IV II III Giấm chín 1 Nước thải Nước ngưng Hơi Sơ đồ tinh chế gián đoạn 1.Thùng cất; 2.Thân tháp; 3.Bình ngưng tụ hồi lưu; 4.Bình ngưng tụ làm lạnh
  97. 5 6 2 Cồn đầu Nước 8 3 7 Giấm 4 Cồn sản phẩm Dầu fusel 1 1 Hơi Nước thải Bã rượu Hơi Sơ đồ chưng luyện bán liên tục 1.Thùng cất thô; 2.Thùng ngưng tụ cồn thô; 3.Thùng tạm chứa cồn thô; 4.Tháp tinh chế; 5.Bình ngưng tụ; 6.Bình ngưng tụ; 7.Bình làm lạnh; 8.Bình làm lạnh.
  98. 7 7 Cồn đầu Giấm chín 9 9 Nước lạnh 1 2 6 5 3 10 8 Cồn sản phẩm 4 11 Dầu fusel Sơ đồ liên tục 2 tháp 1.Thùng cao vi chứa giấm chín; 2.Bình hâm giấm; 3.Bình tách CO2 và khí không ngưng; 4.Tháp cất khô; 5.Bình chống phụt giấm; 6.Bình ngưng tụ cồn thô; 7.Bình làm lạnh ruột gà; 8.Tháp tinh chế; 9.Bình ngưng tụ hồi lưu; 10.Bình làm lạnh cồn sản phẩm; 11.Bình ngưng và làm lạnh dàu fesel
  99. 7 7 7 Cồn đầu 11 12 Nước lạnh 1 9 2 6 10 5 3 8 Cồn đầu Đến tháp làm sạch 15 13 Cồn sản phẩm 4 14 Bã rượu Dầu fusel Nước thải Trần Văn Chí 99
  100. 4. Sản xuất rượu vang Trần Văn Chí 100
  101. 4.1. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang quả + Rượu ethanol: 10 -15% + Đường: 63 – 132 g/l (fructoza, glucoza) + Acid vô cơ, hữu cơ: acid malic, acid citric, acid oxalic . (4 – 7 g/lít (quy ra acid malic) + Độ pH của rượu vang =2,9 – 3,9 + Khoáng: P, S, K, Na, Ca, Fe, Cu, Mn, 1,53 g/lít + vitamin:B1, B2, PP, H . + glyxerin + polyphenol
  102. Rượu vang Vitamin Nước nho Trắng lên men Đỏ lên men có xác quả không xác quả Thiamine (B1) – Microgram 160 – 450 2 – 58 103 – 245 Riboflavine (B2) – Microgram 3 – 60 8 – 133 0,47 – 1,9 Acid pentothelic - Miligram 0,5 – 1,4 0,55 – 1,2 0,12 – 0,68 Pyridoxine - Miligram 0,16 – 0,5 0,12 – 0,67 0,13 – 0,68 Nicotinamide – Miligram 0,68 – 2,6 0,44 – 1,3 0,79 – 1,7 Biotine (H)- Microgram 1,5 – 4,2 1 – 3,6 0,6 – 4,6 Cobalamine (PP) - Microgram 0 0 – 0,16 0,04 – 0,1 Acid P-aminobenzoic-Microgra 15 – 92 15 – 133 15 – 133 Cholin - Miligram 19 - 39 19 - 27 20 - 43 Thành phần vitamin của nước nho tươi và của rượu vang nho (theo Lafon – Lafourcade, 1975): Trần Văn Chí 102
  103. 4.2 Quy trình sản xuất Chọn quả Xử lý Nghiền, ép Nước dịch quả Nấm men Lên men Ủ chín Làm trong Sản phẩm Kiểm tra Đóng chai Trần Văn Chí 103
  104. 4.3. Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu ◼ Nguyên liệu thích hợp nhất là nho: (1 ha nho có thể cho 2-3 vạn lít nước quả) • Xử lý trong sản xuất nhỏ: dã dập bằng cối sành, đá dùng vải vắt, lọc • Xử lý trong công nghiệp: Ép lọc bằng máy trong phòng chứa CO2 và bổ sung nguyên liệu theo quy định Trần Văn Chí 104
  105. Trần Văn Chí 105
  106. 4.4 Lên men ◼ Giống: + Dịch men giống: 3 – 10%. + Bánh men khô: 15 – 20g/l • Chủng nấm men: Saccharomyces ellipsoideus, Sac. cerevisiae, Sac. oviformis, torulopsis. Trần Văn Chí 106
  107. • Theo dõi quá trình lên men ◼ Hàm lượng đường ◼ Nhiệt độ: 20-30 độ C ◼ Oxy: cần GĐ đầu, ko cần GĐ sau ◼ Thể tích nồi lên men: trống 1/3 – 1/5 Trần Văn Chí 107
  108. • Các giai đoạn lên men rượu vang ◼ Giai đoạn hnhg thành rượu: Tính từ khi cấy giống đến khi dịch lên men sủi bọt mạnh nhất (kéo dài 4-5 ngày) → tạo rượu non. ◼ Giai đoạn phát triển: Rượu non tiếp tục được lên men nhưng không ồ ạt, xảy ra những sự chuyển hóa có lợi (cần chú ý việc gạn lọc )→ rượu sống Trần Văn Chí 108
  109. ◼ Giai đoạn vang chín: + Nút chai, bình đựng + Hạ thổ (50-60 cm) → Vị rượu cân đối: vị đắng của CO2 và glyxerin bị át Trần Văn Chí 109
  110. 5. Sản xuất bia 5.1 Lịch sử sản xuất bia: + 8.000 năm trước công nguyên sản phẩm của công dân thành babylone. + 2.000 năm sau đã biết lên men bia vào các thùng, bình lớn + 1680 Antonius Van Leeuvenkoek là người đầu tiên quan sát các yếu tố cấu tạo nên bia Trần Văn Chí 110
  111. Trần Văn Chí 111
  112. ◼ Louis Pasteur (1822-1895) đã thành công trong việc chứng minh sự lên men bia không phải chỉ là phản ứng hóa học, mà còn có sự tham gia của các sinh vật cực nhỏ sống kỵ khí, đó chính là men bia. Những phản ứng lên men rượu từ đường cần phải có sự xúc tác của các enzyme. Trần Văn Chí 112
  113. 5.2 Phân loại bia ◼ Theo màu sắc: màu nhạt, màu đen và mầu sẫm ◼ Theo tiêu chuẩn thành phẩm đã sát khuẩn hay chưa: → Bia tươi: Hương vị thơm ngon nhưng chỉ giữ được7 ngày → Bia chai: Kém hượng vị hơn nhưng giữ được thời gian 60-120 ngày Trần Văn Chí 113
  114. 5.3 Nguyên liệu sản xuất bia ◼ Lúa mạch Người ta chọn lúa mạch vì hàm lượng bột đường cao, vỏ trấu không bị tróc ra sau khi nảy mầm. Trước khi đưa vào nhà máy sản xuất bia, lúa mạch đã được nảy mầm và sấy khô. Hạt lúa được sấy khô ở nhiệt độ từ 80 đến 85 °C trong giai đoạn này người ta có thể chế một loại lúa đậm màu (cháy) để dùng cho các loại bia đặc biệt đậm màu. Trần Văn Chí 114
  115. Trần Văn Chí 115
  116. ◼ Hoa Houblon: tạo cho bia có vị đắng và ảnh hưởng đến hương vị của sản phầm. Chất lượng của Houblon có ảnh hưởng rất lớn đối với chất lượng của bia → Về khía cạnh nguyên liệu, houblon là một yếu tố quan trong để làm ra bia có mùi vị đặc trưng. Trần Văn Chí 116
  117. Trần Văn Chí 117
  118. ◼ Nước → Nước có phầm trăm lớn nhất trong sản phẩm bia và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, đặc tính của bia trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó nước cũng là yếu tố quan trọng trong việc sản xuất mầm lúa mạch Trần Văn Chí 118
  119. ◼ Men: Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giốngSaccharomyces , chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành. Trần Văn Chí 119
  120. ◼ Nấm men nổi: (sacharomyces cerevisiae) có khả năng lên men hầu hết các loại đường trisacharide. Khi lên men chúng nổi lên trên bề mặt của dịch thể. Có thể lên men ở To= 14-25oC Trần Văn Chí 120
  121. Sacharomyces cerevisiae Trần Văn Chí 121
  122. o o ◼ Nấm men chìm: Có khả năng lên men ở T = 4 -12 C + Nấm men bụi: Phân ly mịn trong dịch lên men và từ từ kết lằng khi kết thúc quá trình lên men + Nấm men kết bông: Dính lấy nhau và kết thành khối bông lớn trong quá trình lên men → thời gian kết lắng rất nhanh. → Làm cho bia nhanh trong, nhưng khả năng lên men kém hơn nấm men nổi Trần Văn Chí 122
  123. Carlsbergensis Trần Văn Chí 123
  124. ◼ Sơ đồ tổng quát sản xuất bia Xuất xưởng bia thùng Xuất xưởng bia lon Malt Nghiền Hạt giống Rửa thung Thanh trùng bia lon Ngâm, nấu Nước trộn, đường hóa Chiết thùng bia Tráng vỏ bia lon Lọc Chứa bia trong Chiết bia lon Đương siro Rửa chai Đun sôi Bổ sung CO Hoa houblon 2 Chiết đóng nút Lắng cặn Lọc bia Thanh trùng Làm lạnh Tàng trữ Dán nhãn Thổi oxy Lên men Nhập kho xuất xưởng bia chai Giống nấm men Trần Văn Chí 124
  125. ◼ Quá trình đường hóa: + Khởi đầu từ35 °C giữ trong vòng 20 phút + Tăng từ từ to: 35 °C đến 50°C trong vòng 10 phút + Giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút + Tăng từ từ to: 50°C đến 64 °C trong vòng 15 phút + Giữ ở nhiệt độ này khoảng 60 phút + Tăng từ từ to: 64°C đến 75°C trong vòng 10 phút + Kiểm tra lượng bột còn sót lại nếu không còn thì quá trình tạo đường đã chấm dứt Trần Văn Chí 125
  126. ◼ Lọc: Sau khi quá trình tạo đường chấm dứt, tất cả được bơm qua thùng lọc. Người ta lọc hết chất lỏng ra khỏi trấu ,chất sơ và mầm của cây lúa. → Ðể lấy hết lượng đường còn bám vào trong trấu, họ đổ thêm nước nóng tiếp theo sau khi lần lọc nước nguyên chất chấm dứt. (không nên đổ thêm nhiều nước quá và không để khí oxy trộn lẫn trong lúc lọc nhiều.→ hoà tan nhiều nhiều protein và theo thời gian bia dễ bị đục) Trần Văn Chí 126
  127. Tấm lọc khung bản Máy lọc khung bản Trần Văn Chí 127
  128. ◼ Quá trình Hupblon hoá: Được tiến hành tại nồi Hupblon. Ở đây lại xảy ra quá trình đường hoá trong 1 giờ. Ở hoa Hupblon quan trọng là - axit đắng Trần Văn Chí 128
  129. ◼ Quá trình này được thực hiện bằng một thiết bị lắng trong gọi là Whirlpool. - Dịch được đưa qua thiết bị lắng trong ở 100˚C, tất cả các cặn bã trong quá trình Hupblon được tách ra ở thiết bị này. - Dịch trong thu được đi qua thiết bị làm lạnh, dung dịch sau khi đi ra khỏi thiết bị làm lạnh có nhiệt độ làm lạnh là 16˚C và tiến hành thu dịch ở 16˚C. Trần Văn Chí 129
  130. ◼ Quá trình lên men: + To giữ ổn định ở mức 16oC + Trong 4 - 8 giờ đầu tiên nấm men tăng sinh khối nên cần O2 + Khi lượng đường lên men còn lại đạt giá trị const (thường từ 7- 8 ngày) thì ta bắt đầu hạ nhiệt độ (từ 16˚C xuống -1,5˚C). + Trung bình 1 mẻ men có thể sử dụng khoảng 10 lần để lên men bia. Trần Văn Chí 130
  131. * Nhiệt độ lý tưởng khi uống * Phương pháp uống bia * Không nên uống quá nhiều Trần Văn Chí 131
  132. 6. Sản xuất nước giải khát Trần Văn Chí 132
  133. 6.1 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị ◼ Nguyên liệu: + Nguyên liệu chính được sử dụng để nghiên cứu là một số loại quả : nho, dứa, vải, dâu + Đường saccazo + Chủng nấm men sử dụng là chủng S. cerevisiae T2 (do phân lập từ dịch quả vải thiều rất phù hợp cho lên men các sản phẩm có độ cồn thấp (5 - 7%V). ◼ Các loại hoá chất sử dụng đều là loại P.A của Trung quốc và C.H Pháp. Trần Văn Chí 133
  134. ◼ Lựa chọn công nghệ sản xuất nước giải khát: + Sản xuất từ loại vang có chất lượng cao: rượu vang có chất lượng cao được pha chế với một số nguyên liệu khác, nước sạch, dịch ép trái cây → hạ thấp độ cồn, điều chỉnh lại vị, bổ xung thêm hương → sau đó đóng chai và thanh trùng. → Ưu điểm: dễ thực hiện, có thể sản xuất được quanh năm, phù hợp với sản xuất ở điều kiện môi trường có nhiệt độ thấp. → Nhược điểm: chất lượng sản phẩm hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng rượu vang nguyên liệu và kỹ thuật pha chế, giá thành cao. Trần Văn Chí 134
  135. + Lên men trực tiếp → Ưu điểm: chủ động hoàn toàn được công nghệ sản xuất và chất lượng sản phẩm, dễ thực hiện và có thể sản xuất được ở bất kỳ thời gian nào trong năm, sản phẩm có chất lượng ổn định, giá thành không cao. → Nhược điểm: phải sử dụng nhiệt độ thấp lạnh trong suốt quá trình sản xuất. Trần Văn Chí 135
  136. ◼ Động thái quá trình lên men nước giải khát → Quá trình lên men xảy ra trong khoảng thời gian: 72-84 giờ và mạnh nhất từ:24 - 60 giờ, hàm lượng cồn được tạo ra nhiều nhất cũng trong khoảng thời gian từ: 24 - 60 giờ. → Trong 12 giờ đầu chủng nấm men chủ yếu tăng sinh khối nên hàm lượng cồn tạo ra. → Số lượng tế bào nấm men đạt giá trị cực đại (24 – 36h) → lên men cũng bắt đầu tăng nhanh → Lượng cồn tăng dần → ức chế các hoạt động của nấm men → lên men bị giảm dần sau 60 giờ và kết thúc sau 72 - 84 giờ (lên men chính). Trần Văn Chí 136
  137. ◼ Nghiên cứu bảo quản nước giải khát có độ cồn nhẹ: + Thanh trùng nước giải khát lên men với chế độ phù hợp là 52 – 54oC/10 phút sau đó nâng nhiệt độ lên 60 – 62oC/30 phút là phù hợp và có hiệu quả nhất. Trần Văn Chí 137
  138. II. Công nghệ lên men chế biến các sản phẩm từ sữa Trần Văn Chí 138
  139. ◼ Thành phần chính của sữa Các thành phần % Nước 87,4 Gluxit(40-60g/l) 4,75 Chất béo(25-45g/l) 3,78 Hợp chất nitơ(25-40g/l) 3,2 Chất khoáng(25-40g/l) 0,87 Chất khô tổng số(MST) 12,6 Trần Văn Chí 139
  140. 2.1 Giá trị dinh dưỡng ◼ Protein: + Chứa đầy đủ các loại acid amine không thay thế. + Cơ thể người sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng hơn bất cứ protein của thực phẩm nào khác. + Độ tiêu hóa của protein sữa 96 – 98%. Trần Văn Chí 140
  141. ◼ Lipit: + Giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng. + Mỡ sữa chứa nhiều nhóm axit béo khác nhau. + Có độ tiêu hóa cao (do có nhiệt độ nóng chảy thấp và chất béo ở dưới dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ). Trần Văn Chí 141
  142. 2 ◼ Giá trị d của (lactoza) không thua kém saccaroza. ◼ Hàm lượng muối canxi và phospho trong sữa cao, → tạo xương, các hoạt động của não. Hai nguyên tố này ở dạng dễ hấp thụ, đồng thời lại ở tỉ lệ rất hài hòa. (Đối với trẻ em, canxi của sữa là nguồn canxi không thể thay thế). ◼ Sữa là nguồn cung cấp tất cả các vitamin. ◼ Sữa không những bổ mà còn có tác dụng chữa bệnh, giải độc Trần Văn Chí 142
  143. • Những sai lầm khi sử dụng sữa ◼ Sữa càng đặc càng tốt ◼ Càng nhiều đường càng ngon ◼ Sữa thêm sô cô la ◼ Dùng sữa bò uống thuốc ◼ Cho thêm nước cam hoặc nước chanh vào sữa ◼ Uống sữa cùng nước cơm, cháo ◼ Đun sôi sữa ◼ Để bình đựng sữa dưới ánh nắng trời, tăng vitamin D ◼ Dùng sữa đặc thay thế sữa bò Trần Văn Chí 143
  144. 2.2 Các sản phẩm từ sữa a. Sữa chua ◼ Tác dụng của sữa chua: + Nhờ có chứa hai thành phần chính là Lactobacillus Acidophilus và Bifido Bacterium → tạo sự cân bằng và bồi bổ cho những vi khuẩn tốt có sẵn trong ruột. + Sữa chua có chứa một lượng rất ít chất lactose.d Trần Văn Chí 144
  145. + Duy trì thể trọng lý tưởng + Tăng cường tuổi thọ + Bình thường hóa những chức năng của ruột + Tăng cường hệ miễn dịch + Chữa sâu răng và hôi miệng + Giúp xương chắc khỏe + Tạo cảm giác ngon miệng Trần Văn Chí 145
  146. • Những chú ý khi dùng sữa chua + Phân biệt rõ chủng loại + Dùng sau bữa ăn + Súc miệng ngay sau khi ăn + Không nên dùng nóng + Không dùng chung với các loại thuốc khác + Phụ nữ mang thai không nên ăn sữa chua Trần Văn Chí 146
  147. • Sơ đồ sản xuất sữa chua qui mô hộ gia đình Sữa đặc có đường 1 lon nước nóng Khuấy đều 1,5 lon nước lạnh 1 hủ men cái Khuấy đều Chiết hủ To = 60 - 70 Ủ t = 3h Bảo quản lạnh Sữa chua Trần Văn Chí 147
  148. Sơ đồ sản xuất sữa chua đặc qui mô công nghiệp Sữa nguyên liệu Chuẩn hóa Hiệu chỉnh SNF Bài khí Đồng hóa Thanh trùng Cấy giống Lên men Dịch quả Phối trộn Hương liệu Rót sản phẩm Bảo quản lạnh Sữa chua Trần Văn Chí 148
  149. • Sơ đồ sản xuất sữa chua uống qui mô công nghiệp Nguyên liệu Ageing Sản phẩm Phối trộn Thanh trùng Gia nhiệt Đồng hóa 2 Đóng gói Đồng hóa 1 Hạ nhiệt độ Bồn rót Làm lạnh Cấy men Ủ Làm lạnh Trần Văn Chí 149
  150. • Sản xuất kem Trần Văn Chí 150
  151. Nguyên liệu chính sử dụng trong sản xuất kem Thành phần Nguyên liệu Chất khô, % Tác dụng chủ yếu -cream, dầu bơ. Bơ 2 – 15 Tăng giá trị dinh dưỡng Chất béo -dầu thực vật -Sữa bột gầy Tăng giá trị dinh dưỡng, cải 10 – 11,5 Chất khô ko mỡ -Butter milk bột thiệ cấu trúc kem, -glucoza, fructoza, lactoza Tăng hàm kượng chất khô, 10 – 18 Đường -Sorbitol tạo vị ngọt -Este glyxerin -Este sorbitol Tạo nhũ, tăng độ bền của Chất tạo nhũ 0,3 – 0,5 -Monoglyxerit nhũ -Lòng đỏ trứng -Gelatin, casein, alginat, aga gum, Liên kết với các phân tử 0,2 – 0,4 Chất ổn định caraghenan nước, tạo cấu trúc tốt Các loại hương tụ nhiên và tỏng hợp Tạo hương vị thơm, tăng giá Hương vani, ca cao, socola trị cảm quan Tạo màu sắc, tăng giá trị Chất màu tự nhiên hoặc tổng hợp màu cảm quan Trần Văn Chí 151
  152. Quy trình sản xuất kem Nguyên liệu Phối trộn nguyên liệu 73 – 75oC 140 – 200 bar Gia nhiệt Áp suất: Bảo quản Đồng hóa 0 → -25oC Thanh trùng 15 s 83 – 85oC Đóng gói Ủ chín - 20 → 35oC o 4 h 2 – 5 C -3 → -6oC Bổ sung hương liệu Lạnh đông Trần Văn Chí 152
  153. • Sản xuất bơ Trần Văn Chí 153
  154. ◼ Bơ là một sản phẩm làm từ mỡ sữa, có nhiệt năng lớn (7800 cal/kg) độ tiêu hóa cao là 97% và giàu các loại vitamin A, E, B1, B2, C Trần Văn Chí 154
  155. • Phân loại bơ ◼ Theo mùi vị chủ yếu: + Bơ ngọt + Bơ chua + Bơ mặn hoặc bơ nhạt + Bơ có gia vị Trần Văn Chí 155
  156. ◼ Theo phưong pháp sản xuất: + Bơ được sản xuất bằng phương pháp đảo trộn. + Bơ được sản xuất bằng phương pháp liên tục có sử dụng máy làm bơ liên hoàn. Trần Văn Chí 156
  157. • Thành phần của bơ - Nước 16 – 18 % - Chất béo 80 – 83 % - Muối 0 – 2 % - Protein 0,7 % - Vitamine A 2500 (đơn vị quốc tế/100g) - Vitamine D 55 (đơn vị quốc tế 100/ g) Trần Văn Chí 157
  158. → Cream là nguyên liệu thứ cấp để sản xuất bơ: Sơ đồ quy trình sản xuất bơ Cream Giống vsv 30 s 92 – 95oC Thanh trùng Nhân giống Cấy giống Lên men và xử lý nhiệt lạnh Tạo hạt bơ Bao gói Bơ lên men Trần Văn Chí 158
  159. • Công đoạn tách cream sữa ◼ Tách cream sữa bằng phương pháp tự nhiên: → Dựa trên nguyên lý: Dịch sữa ở trạng thái tĩnh xảy ra sự phân tách các hạt cầu béo, các hạt sữa chuyển động với vận tốc v, theo chế độ phân tầng. → Nhược điểm: Chậm và không liên tục Trần Văn Chí 159
  160. ◼ Phương pháp ly tâm gạn Máy ly tâm để bàn Trần Văn Chí 160
  161. • Một số kỹ thuật cần chú ý ◼ Làm lạnh: Nhanh để hạn chế mùi lạ, tạp nhiễm, nếu có mùi lạ thì thương xử lý bằng phương pháp chưng cất. ◼ Chất tạo mùi chính cho bơ là diacetyl được hình thành do sự oxy hóa của acetoin acetoin Diacetyl Trần Văn Chí 161
  162. • Giống vi sinh vật sử dụng trong lên men sản xuất bơ Streptococcus diacetylactis Leuconostos citrovorum Trần Văn Chí 162
  163. • Sản xuất phomat Trần Văn Chí 163
  164. ◼ Phomat là sản phẩm đặc hay bán lỏng dạng tươi hay chín được làm từ việc đông tụ sữa bằng rennet (renin) hay các chất gây đông tụ khác rồi làm ráo nước. Trần Văn Chí 164
  165. ◼ Phân loại: - Dựa vào độ cứng - dựa vào độ béo - Dựa vào phương thức sx Trần Văn Chí 165
  166. ◼ Vi sinh vật tham gia sản xuất phomat - Vi khuẩn lactic: Lactobacillus, Streptococus, Leuconostoc - Nấm mốc: Penicillium candidum, P.glaucum, P.roqueforti, P.cammenberi . - Các VSV khác: Được bổ sung vào để tạo màu, tạo mùi vịđặc trưng cho từng loại phomat Trần Văn Chí 166
  167. ◼ Nguyên liệu chính trong sx phomat - Sữa - Chất béo (từ sữa) - Chất gây động tụ sữa: renet - Các nguyên liệu khác: CaCl2, CO2, NaNO3 hoặc KNO3, chất màu, những nguyên liệu khác, đường, nước ép trái cây, mật ong Trần Văn Chí 167
  168. Quy trình sản xuất Sữa tươi Bao gói sản phẩm Vi khuẩn lactic Xử lý nhiệt Ủ Chuẩn hóa Nấm sợi Cấy giống P.camemberti Nhân giống Lên men sơ bộ Ướp muối Thanh trùng Tách khuẩn Cấy giống và lên men Độ khuẩn và tách huyết thanh Rennet Đông tụ Tách sơ bộ huyết thanh sữa Huyết thanh sữa Trần Văn Chí 168
  169. III. CÔNG NGHỆ LÊN MEN CHẾ BIẾN CÁC LOẠI NƯỚC CHẤM Trần Văn Chí 169
  170. 1. Khái niệm: Nước chấm là hỗn hợp của dung dịch thủy phân protein, gluxit, lipit với muối ăn và một số thành phần khác → Nước chấm có nguồn gốc động vật → Nước chấm có nguồn gốc thực vật Trần Văn Chí 170
  171. Trần Văn Chí 171
  172. 2. Giống vi sinh vật trong sản xuất nước chấm ◼ Thường dùng nấm mốc: A. oryzae, A.soyae, A.teriol, A.mellieus, A.niger, A.ochracos . ◼ Yêu cầu: Có hoạt lực protease cao, không chứa aflatoxin Trần Văn Chí 172
  173. 3. Kỹ thuật sản xuất nước chấm thực vật bằng phương pháp axit Nguyên liệu giàu protein Xử lý Thủy phân Trung hòa Bã Lọc Thủy phân lại Bã Lọc Nước 1 Phối chế Nước 2 Nước chấm thành phẩm Trần Văn Chí 173
  174. • Yêu cầu chất lượng sản phẩm - có hàm lượng đạm toàn phần:18 – 20g/l. - pH dung dịch khoảng: 6,5– 6,8. - Không kết lắng, không bị vẩn đục Trần Văn Chí 174
  175. 4. Kỹ thuật sản xuất nước chấm thực vật bằng phương pháp lên men Nguyên liệu Xử lý Mốc giống Nhân giống Trộn mốc Phân giải Trích ly Nước chấm Xử lý thành phẩm Bã Trần Văn Chí 175
  176. • Giống vi sinh vật - Chủng vi sinh vật được sử dụng chủ yếu là: Aspergillus oryzae Trần Văn Chí 176
  177. ◼ Nguyên liệu được phối chế với tỷ lệ như sau: Khô đậu tương (hay khô lạc) (50 – 55%) + (5 – 6%) bột mì + (40 – 45%) nước. Trần Văn Chí 177
  178. o ◼ Nhiệt độ nuôi mốc giữ ổn định 28-32 C (không vượt quá 38oC). ◼ Độ ẩm trong phòng nuôi mốc 85 – 90% Trần Văn Chí 178
  179. • Quá trình phát triển của nấm mốc có thể chia ra làm ba giai đoạn: - GĐ 1: sau khi cấy giống 6 – 8h, nhiệt độ tăng dần. - GĐ 2: Sợi nấm phát triển mạnh, nhiệt tạo ra nhiều và hệ sợi thường kết thành mảng. - GĐ 3: sau 24h bào tử nấm mốc chuyển sang vàng hoa cam Trần Văn Chí 179
  180. • Quá trình phân giải ◼ Quá trình phân giải chủ được được thực hiện bởi protease và amylase (To thích hợp: 50 – 60oC). ◼ Nguyên liệu được trộn đều với nước muối (20%) ◼ Độ ẩm của nguyên liệu: 55 – 60% Trần Văn Chí 180
  181. ◼ Nguyên liệu sau khi thủy phân, Các chất hòa tan được trích ly ra bằng dung dịch nước muối nóng có nồng độ 20 - 25%. ◼ Sau khi trích ly nồng độ đạm phải đạt 8 - 25g N/l ◼ Sau khi phối chế nồng độ đạm phải đạt 15-18g N/l o ◼ Nhiệt độ thanh trùng nước chấm 60-70 C (1,5-2h) Trần Văn Chí 181
  182. 5. Kỹ thuật sản xuất nước tương Tương là sản phẩm lên men từ nguyên liệu giàu gluxit và đạm – dung dịch có hàm lượng axit amin và đường cao Trần Văn Chí 182
  183. 5.1. Nguyên liệu trong sản xuất tương ◼ Giàu protein ◼ Ít lipid ◼ Có hàm lượng đương nhất định Thành phần Gạo nếp Gạo tẻ Bột mì Bắp Nước 14 13,84 11,64 11,4 Gluxit 74,9 77,55 73,8 78,9 Protein 8,2 7,35 12,48 8,5 Lipit 1,5 0,54 1,78 0,8 Trần Văn Chí 183
  184. ◼ Muối thường dùng trong sản xuất tương là NaCl có độ tinh khiết 92 – 97%. ◼ Nước sử dụng trong sản xuất tương có độ cứng trung bình 8 - 170 Trần Văn Chí 184
  185. 5.2. Vi sinh vật trong sản xuất tương: - Mucor mucedo, M.rouxii - Rhizopus nignicans - Aspergilus oryzae, A.flavus, A.niger - Penicilium notatum, P.prolatum, P.expansum - Monilia sitofila - Trichoderma lignorum. Trần Văn Chí 185
  186. Mucor mucedo Trần Văn Chí 186
  187. Rhizopus nignicans Trần Văn Chí 187
  188. Aspergilus flavus Aspergilus niger Trần Văn Chí 188
  189. Penicillium notatum Trần Văn Chí 189
  190. Aspergilus oryzae - Điều kiện sinh trưởng của chủng Asp. Oryzae như sau: - Độ ẩm 45 – 55 % - pH môi trường 5,4 – 6,5 - Độ ẩm không khí 85 – 95 % - Nhiệt độ 27 – 30oC - Thời gian 30 – 36h Trần Văn Chí 190
  191. 5.3. Quy trình sản xuất ◼ Xử lý nguyên liệu: làm sạch, vo, đãi, ngâm, phối liệu, hấp chín o ◼ Nuôi nấm mốc: - T = 28 – 32 C - Độ ẩm k2 85–95%. ◼ Ủ mốc: - Ủ mốc mật - Ủ mốc làm tương đặc Trần Văn Chí 191
  192. → Ủ mốc mật: Mốc được trộn với gạo là 30% (với bắp mảnh là 20%). - Nước được trộn có lượng NaCl 2%. Sau 6 – 8h nhiệt độ khối ủ sẽ đạt 50 – 60oC. - Thời gian ủ thì tùy loại nguyên liệu, với gạo nếp là 2 ngày, với bắp là 4 ngày. Trần Văn Chí 192
  193. → Ủ mốc làm tương đặc: Nước được dùng là nước ngâm đậu có 5% muối. - Tỷ lệ nước với gạo là 15% (với bắp là 10%). - Thời gian ủ: 2 ngày o - Nhiệt độ 50 – 55 C. - Kết thúc giai đoạn ủ, cho muối vào với lượng 45%, trộn thêm bột đậu ngâm và ủ men phụ 5 – 7 ngày ở 30–35oC. Trần Văn Chí 193
  194. 5.4. Ngả tương để ngấu và bảo quản: - Nấm mốc ủ hoặc nguyên liệu đường hóa10 phần - Bột đậu 2,5 phần - Bột đậu ngâm 0,5 phần - Muối tinh 1 phần Trần Văn Chí 194
  195. Ống giống A. oryzae Gạo nếp Đậu nành Cấy chuyển Ngâm nước 8-12h Xử lý Nhân giống các cấp Hấp chín Rửa Để nguội Để giáo 1h Mốc giống sản xuất Trộn giống 0,5-1% Sấy 180-200/45-60’ Nghiền thành bột Nuôi mốc Thủy phân Thủy phân nước đầu Để chín 5-10 ngày Ngả tương Thành phẩm Sơ đồ sản xuất tương quy mô CN Trần Văn Chí 195
  196. 5.5. Tính chất sinh hóa và VSV của sự lên men tương ◼ Giai đoạn thứ nhất là tạo mốc giống, trộn bào tử mốc với cơm, xôi nếp. để nhân số lượng mốc → Cấy mốc vào môi trường đậu nành đã hấp chín, thêm muối, nước (có thể thêm một lượng tương cũ) Trần Văn Chí 196
  197. ◼ Giai đoạn hai: → 04 giai đoạn nhỏ - Trộn đều các thành phần cơ bản - Tiêu hóa Pr, Glu và Lip - Lên men các sản phẩm đã tiêu hóa - Giữ tương chín Trần Văn Chí 197
  198. 5.6. Giá trị dinh dưỡng của tương Thành phần Hàm lương g/l Trong gạo Trong ngô Đạm toàn phần 6,6 – 9,2 6,4 – 9,4 Chất béo 7,0 – 9,1 12 – 15,5 B1 310 – 500 mg 350 – 545 mg Đường 140 - 172 65 – 120 NaCl 105 - 155 109 – 157 Tinh bột 15 - 24 45 – 80 Cellulose 0,5 – 1,5 0,8 – 2,0 Đạm amine 1,4 – 2,2 1,0 – 1,6 Tro 110 -160 115 – 160 Cao 0,5 - 30 0,5 - 10 Trần Văn Chí 198
  199. 6. Công nghệ sản xuất nước mắm ◼ Nước mắm là sản phẩm được lên men từ các loại cá – là sản phẩm truyền thống của dân tộc Việt Nam Trần Văn Chí 199
  200. 6.1. Nguyên liệu ◼ Nguyên liệu dùng trong sản xuất nước mắm là các loại cá. ◼ Chất lượng của nước mắm phụ thuộc vào từng loại cá, vào thành phần các chất dinh dương trong cá. Trần Văn Chí 200
  201. 6.2. Các phương pháp sản xuất nước mắm cổ truyền ◼ Phương pháp đánh khuấy: - Cho muối nhiều lần. - Cho nước lã - Đánh khuấy liên tục Trần Văn Chí 201
  202. ◼ Phương pháp gài nén: - Cho muối một lần hoặc nhiều lần - Không cho nước lã - Gài nén và không đánh khuấy Trần Văn Chí 202
  203. ◼ Phương pháp hỗn hợp: - Kết hợp giữa 2 phương pháp gài nén và đánh khuấy. - Lúc đầu thực hiện phương pháp gài nén. - Sau đó thực hiện phương pháp đánh khuấy Trần Văn Chí 203
  204. Cá + muối Dịch cá Ủ Lên men 6 – 12 tháng Chượp chín Chiết rút Xương thịt chưa phân giải Lên men lần 2 (6-12tháng) Nước muối, nước biển Bã sau chiết rút Lên men nhiều lần Bã Dịch nước mắm Phối trộn Nước mắm thành phẩm Sơ đồ sản xuất nước mắm Trần Văn Chí 204
  205. ◼ Nếu dùng emzym của vi sinh vật để thủy phân người ta hay sử dụng các chủng của nấm mốc Asp.oryzae, Asp.niger ◼ Yêu cầu: sinh trưởng phát triển nhanh, khuẩn ti to, hiệu lực emzym mạnh, không chứa độc tố. ◼ Tỷ lệ giữa mốc và thịt cá: 3-4% Trần Văn Chí 205
  206. ◼ Muối sử dụng có tinh thể nhỏ, màu sáng, độ trắng cao, không vón cục, không bị chát, lượng muối cho vào 4-6% so với khối lượng cá. ◼ Nước lọc và nước rửa bã bằng 30% so với khối lượng cá (nước có độ cứng thấp) Trần Văn Chí 206
  207. ◼ Công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày ◼ Công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày: - Cho thêm 3 – 5% enzym proteaza của nấm mốc, tăng nhiệt độ 50 – 55oC, cho muối dần dần rồi hà nhiệt độ 45oC. Trần Văn Chí 207
  208. 6.3. Thành phần hóa học của nước mắm ◼ Acid amine: 13 – 20 loại acid amine ◼ Vitamine: - B1: 7mg - B2: 8,7mg - B12: 3,3mg - PP: 4,4mg Trần Văn Chí 208
  209. ◼ Các chất vô cơ: Ngoài NaCl trong nước mắm còn có P, K, Ca, Mg, S, Br và I2. ◼ Thành phần nitơ: Một tỷ lệ N2 nhất định tồn tại dưới dạng nito hữu cơ, nito formol, nito amoniac, nito amine. Trần Văn Chí 209
  210. 7. Công nghệ sản xuất xì dầu 7.1. Định nghĩa: Xì dầu đích thực được sản xuất từ hạt đậu tương nguyên vẹn và được lên men bởi các chủng A.oryzae, A.soyae 7.2. Yêu cầu: Sản phẩm có màu sắc tự nhiên, không có độc tố 3-MCPD Trần Văn Chí 210
  211. Trần Văn Chí 211
  212. 7.3. Các phương pháp sản xuất xì dầu ◼ Công nghệ hóa học ◼ Công nghệ vi sinh ◼ Công nghệ enzym Trần Văn Chí 212
  213. • Phương pháp công nghệ axit Bánh dầu Xay nhỏ HCl Thủy phân Để nguội Na2CO3 Trung hòa Để lắng Lọc thô Bã Nấu NaCl Phụ gia Phối chế Lọc Bã Lọc tinh Thanh trùng Sản phẩm Trần Văn Chí 213
  214. • Phương pháp công nghệ vi sinh Bánh dầu Nấu áp suất Làm nguội Xay nhiễn VSV Cấy Thủy phân 1 (3 ngày) VSV, dd NaCl Thủy phân 2 (3-6 tháng) Lọc Bã Tiệt trùng Sản phẩm Trần Văn Chí 214
  215. • Phương pháp công nghệ enzym Bánh dầu Xay nhỏ Thanh trùng Chỉnh pH Enzym Thủy phân 1 HCl Thủy phân 2 Để nguội Na2CO3 Trung hòa Lọc thô Bã Phụ gia Phối chế Nấu, lọc NaCl Lọc tinh Sản phẩm Trần Văn Chí 215
  216. • So sánh các phương pháp Trần Văn Chí 216
  217. IV. CÔNG NGHỆ LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM RAU, QUẢ, CỦ Trần Văn Chí 217
  218. 1. Kỹ thuật muối chua, muối mặn rau quả 2. Sản xuất rượu trắng 3. Sản xuất rượu quả (vang) 4. Sx các sản phẩm giàu protein từ thực vật 5. Sản xuất dầu thực vật 6. Sản xuất đồ hộp rau, củ, quả 7. Sấy, lạnh rau, củ quả Trần Văn Chí 218
  219. 1. Kỹ thuật lên men và muối chua rau quả 1.1. Khái niệm: Rau quả muối chua là các sản phẩm chế biến từ rau quả bằng cách biến đổi chất đường có sẵn trong rau thành acid lactic nhờ các vi sinh vật lactic Trần Văn Chí 219
  220. 1.2. Nguyên lý và cơ sở khoa học muối chua rau quả ◼ Sự lên men lactic: Là quá trình phân giải đường thành acid lactic do hoạt động của một số giống khuẩn lactic như Bacterium lactic, B.delbriski, B.casei ◼ Các loài vi khuẩn này sẽ phân giải theo sơ đồ sau: C6H12O6 → CH3 – CHOH – COOH + 18 Calo Trần Văn Chí 220
  221. • Lên men lactic gồm 03 giai đoạn ◼ Giai đoạn 1 Sự trao đổi giữa muối - nước rau môi trường, vi khuẩn yếm khí phát triển dẫn đến sự lên men. Quá trình này kết thúc sớm nếu không sẽ lẫn tạp. Trần Văn Chí 221
  222. ◼ Giai đoạn 2 Đây là giai đoạn lên men chủ yếu, khi nước ngập rau, điều kiện yếm khí tốt, sự lên men lactic rõ ràng và nhờ sự tham gia của 2 loại vi khuẩn:streptococus lactic và lactobacterium. Quá trình này kết thúc khi VSV lợi dụng hết lượng đường trong rau quả. → Trong quá trình lên men lactic thường có quá trình lên men rượu lên tạo ra mùi thơm cho dưa. Trần Văn Chí 222
  223. ◼ Giai đoạn 3 Lên men lactic và các loại lên men khác → Sự lên men lactic thích hợp nhất ở to = 30 – 40oC tuy nhiên nó cũng là nhiệt độ thích hợp cho cả các vi sinh vật khác phát triển, vì vậy nhiệt độ cần duy trì thích hợp cho quá trình lên men là trên dưới 26o. Trần Văn Chí 223
  224. • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic - Hàm lượng muối: 1 – 6,5% - Hàm lượng đường: 1,5 -3% - Nồng độ acid: 0,5% bắt đầu ức chế (1-2% ngừng hđ) - Điều kiện yếm khí - Nhiệt độ và thời gian lên men + 25 - 30oC → 6 - 8 ngày + 20 – 22oC → 8 - 10 ngày + 18 – 20oC → 9 - 12 ngày + 14 – 16oC → 14 - 16 ngày Trần Văn Chí 224
  225. Quy trình muối chua rau quả Nguyên liệu Rửa cắt Để ráo, héo Gia vị Muối dưa Đường, muối Lên men Sản phẩm Trần Văn Chí 225
  226. ◼ Muối chua dưa chuột ◼ Muối cà ◼ Muối cải bẹ Trần Văn Chí 226
  227. 1.3. Công nghệ muối mặn ◼ Mơ muối mặn ◼ Mứt quả ◼ Mứt miếng dạng đông sệt ◼ Mứt nhuyễn ◼ Mứt khô ◼ Mứt đông Trần Văn Chí 227
  228. 4. Sản xuất các sản phẩm giàu protein từ thực vật ◼ Tương ◼ Xì dầu ◼ Đậu hũ ◼ Sữa đậu nành ◼ Chao ◼ Tempeh Trần Văn Chí 228
  229. 4.1. Sản xuất đậu phụ ◼ Đậu phụ là sản phẩm kết tủa của protein từ dịch sữa đậu bằng pH và nhiệt độ của môi trường. Trần Văn Chí 229
  230. ◼ Ngâm hạt. Nếu nhiêt độ ngoài trời là 15-25oC ngâm 5-6 giờ, nếu nhiệt độ ngoài trời là 25-30oC ngâm trong 3-4 giờ, sao cho độ ẩm của đậu là55 -65%. Nếu thời gian ngâm quá dài thì nước ngâm sẽ bị chua. Tỷ lệ nước/hạt đậu là 5/1. Trong thời gian ngâm phải thường xuyên thay nước để rửa chua và có thể thêm Na2SO3 vào. Trần Văn Chí 230
  231. ◼ Xay hạt. Mục đích: nhằm phá vỡ màng tế bào, giải phóng protein, pectin, lipit và một phần gluxit. Lượng nước cho vào xay quyết định độ hòa tan của protein hạt đậu. Tỷ lệ nước/đậu là 6/1, khi xay cho nước chảy liên tục. Dịch sữa sau khi xay là một thể huyền phù Trần Văn Chí 231
  232. ◼ Lọc: Loại bỏ các chất không tan trong nước, chỉ giữ lại dịch sữa chứa chất hoà tan. Quá trình lọc theo hai bước là lọc thô và lọc tinh, bã phải được rửa 2-3 lần bằng nước theo tỷ lệ đậu/nước là 1/4, tỷ lệ đậu/bã là 1/2. - Yêu cầu của dịch sữa đậu sau khi lọc: + Nồng độ sữa: 0,4-0,5 Be + Lượng sữa: 1kg hạt đậu cho 10 lít sữa + pH dịch sữa: 6-6,5 Trần Văn Chí 232
  233. Trần Văn Chí 233
  234. ◼ Kết tủa sữa đậu. Dịch sữa sau khi lọc phải đun sôi ngay, thời gian đun càng nhanh càng tốt, vừa đun vừa khuấy cho đậu khỏi bị cháy. Sau khi đun 5-10 phút phải kết tủa ngay, sao cho tỷ lệ thu hồi kết tủa là cao nhất và quá trình ép định hình sau này thuận lợi. Trần Văn Chí 234
  235. ◼ Tác nhân gây kết tủa là nước chua tự nhiên,CaCl2, CaSO4, axit lactic, axit xitric Khi kết tủa phải đạt yêu cầu: nhiệt độ dịch sữa >95oC; pH dịch sữa >6; pH nước chua 4-4,5. Khi cho nước chua vào phải cho từ từ, vừa cho vừa khuấy nhẹ cho đến khi xuất hiện nhiều hoa bông là được Trần Văn Chí 235
  236. Trần Văn Chí 236
  237. ◼ Ép và định hình. Sau khi gạn nước xong cho ngay phần hoa bông kết tủa đậu vào khuôn ép, nhiêt độ ép khoảng 70-80oC (nếu ép ở nhiệt độ thấp thì khả năng kết dính của đậu kém, thời gian ép khoảng 10 phút) Trần Văn Chí 237
  238. ◼ Cách làm nước chua tự nhiên. - Thành phần nước chua tự nhiên: + Dịch sữa đậu sau khi lọc: 10%, pH = 6,2- 6,5 + Nước chắt gạn đậu kết tủa 15%, pH = 5 - 5,5 + Nước đun sôi để nguội 75% → Hỗn hợp trộn đều có pH = 6,5. Để hỗn hợp ở nhiệt độ 35 – 40oC trong 40 - 42 giờ, vi khuẩn lactic sẽ lên men và đạt lượng axit cực đại khoảng 10-11g/l, khi đó pH = 4,0 - 4,5, lọc lấy phần trong làm nước chua Trần Văn Chí 238
  239. 4.2. Sản xuất sữa đậu nành ◼ Các bước ban đầu của quá trình chế biến sữa đậu nành tương tự như chế biến đậu phụ. ◼ Sau khi lọc, dịch sữa được đun sôi để phân hủy các chất gây độc, đồng thời tiêu diệt các vi sinh vật gây hại như vi khuẩn gây chua và khử mùi tanh của dịch sữa Trần Văn Chí 239
  240. ◼ Sau khi đun sôi, sản phẩm thu được là sữa mà ta vẫn gọi là sữa đậu nành tươi. Để nguội pha với đường sẽ được một loại đồ uống mát và bổ. Muốn sử dụng lâu dài ta phải bảo quản ở nhiệt độ thấp 0-4oC. Ở quy mô công nghiệp, sau khi đun, dịch sữa sẽ được đưa đi đồng hóa để tránh hiện tượng kết tủa trong thời gian bảo quản. Sữa được đóng vào chai thủy tinh và được thanh trùng trong thiết bị hấp áp lực ở nhiệt độ 120oC Trần Văn Chí 240
  241. 4.3. Chế biến tào hủ ◼ Tào hủ là sản phẩm kết tủa protein dịch sữa đậu bằng CaSO4 ở mức độ keo tụ vừa phải. Khối dịch sữa đông đặc như thạch chứ không quá chặt như đậu phụ. ◼ Trước hết dịch sữa đậu lành cũng được chế biến theo những công đoạn như trong chế biến đậu phụ. Sau đó đươc đun sôi Trần Văn Chí 241
  242. ◼ Chuẩn bị tác nhân kết tủa bằng cách dùng 80-90g tinh bột và 20g CaSO4 khuấy đều cho hòa tan vào 1 bát sữa đậu. Tiếp theo cho toàn bộ hỗn hợp bột và thạch cao vào 1 thùng và khuấy đều thành một dung dịch keo hơi sánh. Sau đó rót từ từ 10 lít dịch sữa đậu lành đã đun sôi vào thùng và dùng đũa khuấy đều lên rồi đậy nắp để yên. Dần dần kết tủa sữa đậu lành sẽ đông đặc do tác động của ion Ca++ với nồng độ không cao do vậy mức độ keo tụ là vừa phải, các kết tủa không bị kết vón và nổi lên như trong chế biến đậu phụ. Vì thế tào hủ thường mềm và mịn hơn Trần Văn Chí 242
  243. 4.4. Chế biến chao ◼ Lấy đậu phụ sau đó luộc đi luộc lại 2 lần cho bìa đậu cứng lại. Sau khi đã đun sôi 10 phút, đậu được vớt ra và xếp vào rổ hoặc phên tre để ráo nước, cắt đậu thành những miếng nhỏ rồi xếp lên các vỉ tre hoặc khay tre cho thoáng, phía dưới và phía trên được phủ lá khoai hoặc lá sung để giữ ẩm, trên cùng được phủ một lớp vải. Sau khi để 2-3 ngày mở ra thấy trên mặt lớp đậu xuất hiện một lớp mốc đỏ da cam rất mịn, xung quanh miếng đậu thấy nhớt, chua, có mùi thơm ngậy. Cho các vỉ, khay tre ra phơi nắng thêm 3-4h cho nấm mốc phát triển đạt mức độ cao nhất Trần Văn Chí 243
  244. ◼ Xếp các miếng đậu phụ đã lên men vào các lọ miệng rộng có nắp đậy, dùng rượu 40o tẩm vào các miếng đậu (1kg đậu dùng 60ml rượu). Sau đó pha nước muối 30% đổ ngập các miếng đậu rồi đậy nắp lại. Khoảng 3 ngày sau là có thể ăn được. Càng để lâu chao càng ngon Trần Văn Chí 244
  245. 5. Chế biến dầu thực vật ◼ Lạc sau khi được lựa chọn, đem vào nghiền nát → → giải phóng dầu ở dạng tự do. o ◼ Độ ẩm thích hợp cho quá trình nghiền là 10-12 C. Bột nghiền được đưa qua chưng sấy để làm cho dầu được linh động và khi ép dầu dễ dàng thoát ra. ◼ Ngoài lạc ra, người ta dùng nhiều thực vật khác để ép dầu như cọ dầu, dừa, đào lộn hột (điều), ôliu, hướng dương, bông, v.v Trần Văn Chí 245
  246. Trần Văn Chí 246
  247. 6. Sản xuất đồ hộp rau quả • Quy trình chung Nguyên liệu ↓ Thu nhận và bảo quản ↓ Lựa chọn và phân loại ↓ Chế biến cơ học ↓ Chế biến nhiệt vào hộp và rót dung dịch ↓ Bài khí và khép kín ↓ Thanh trùng Trần Văn Chí 247
  248. ◼ Đồ hộp rau: - Đồ hộp rau tự nhiên - Đồ hộp rau ăn liền - Đồ hộp rau dầm dấm - Đồ hộp nước rau Trần Văn Chí 248
  249. Quy trình sản xuất xiro quả theo phương pháp ép Nguyên liệu ↓ Lựa chọn ↓ Xử lý nguyên liệu ↓ Ép để tách dịch quả ↓ Lọc ↓ Chuẩn bị nước đường( 70%) + acid citric ↓ Phối chế → Acd ascobic( hoặc chất bảo quản khác) ↓ Đóng bao bì và bảo quản sản phẩm Trần Văn Chí 249
  250. Quy trình sản xuất xiro theo phương pháp trích ly Nguyên liệu ↓ Lựa chọn ↓ Xử lý nguyên liệu ↓ Đường kính→ ngâm trích ly← acid ascobic ↓ Tách xirô ← Quả để sẩn xuất mứt quả ↓ Lọc →Đóng bao bì → Tồn trữ Trần Văn Chí 250
  251. 7. Lạnh rau quả ◼ Rau tự nhiên lạnh đông ◼ Rau rót nước muối lạnh đông ◼ Quả tự nhiên lạnh đông ◼ Quả trộn nước đường lạnh đông ◼ Nước rau quả lạnh đông ◼ Rau quả nghiền lạnh đông. Trần Văn Chí 251
  252. Quy trình lạnh đông chuối Chuối già 95-98% → Giấm chín → Cắt rời từng trái→ Ngâm, rửa, sát trùng ↓ Ngâm tẩm chống oxy hóa ← Cắt khúc, cắt đầu ← Bóc vỏ ← Để ráo nước ↓ Để ráo dung dịch ngâm tẩm → Cân, cho vào túi → Làm lạnh đông ở -35-40oC ↓ Đóng kiện ← Bảo quản ở ≤ 18oC Trần Văn Chí 252
  253. Quy trình lạnh đông cà chua Cà chua chín 60-80% → Chọn, rửa, sát trùng → Rút cuống ↓ Cân, vào túi, dán túi ← Chảy, ráo nước ← Rửa lại bằng thuốc sát trùng ↓ Làm lạnh đông nhanh ở -35→–40oC → Đóng kiện → BQ ở ≤-18oC. Trần Văn Chí 253
  254. BẮP CẢI SÚP LƠ CÀ RỐT HÀNH ↓ ↓ ↓ ↓ Chọn Chọn Chọn Chọn ↓ ↓ ↓ ↓ Rửa,sát trùng Rửa,sát trùng Rửa,sát trùng Bóc vỏ ngoài ↓ ↓ ↓ ↓ Thái sợi Cắt thành mảnh nhỏ Cạo sạch vỏ Rửa ↓ ↓ ↓ ↓ Chần Chần Rửa sạch Thái sợi nhỏ ngang ↓ Tạo hình Chần Phối trộn các công thức khác nhau (gia vị) Cân ↓ Đóng túi, dán miệng túi ↓ Làm lạnh đông nhanh ở -15 đến –40oC ↓ Đóng kiện ↓ Bảo quản ở ≤-18 oC Quy trình lạnh đông hỗn hợp rau Trần Văn Chí 254
  255. V. CÔNG NGHỆ LÊN MEN SẢN XUẤT CÁC ACID HỮU CƠ Trần Văn Chí 255
  256. • Các phương pháp sản xuất acid hữu cơ ◼ Phương pháp tổng hợp hoá học ◼ Phương pháp tách triết từ nguyên liệu thực vật ◼ Phường pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật Trần Văn Chí 256
  257. 1. Sản xuất acid citric ◼ Acid citric (acid 2-hydroxy-1,2,3-propane-tricarboxylic: C6H8O7) Trần Văn Chí 257
  258. 1.1. Chủng vi sinh vật sử dụng ◼ Nấm mốc: A.niger, A. wentii, Trichoderma viride) ◼ Nấm men: Yarrowia lipolytica, Can. Guilliermon ◼ Vi nấm: Penicillium ◼ Vi khuẩn: Arthrobacter Trần Văn Chí 258
  259. A. niger Tricoderma vỉide Trần Văn Chí 259
  260. glu Moi truong Bao chat GT glu ATP HK ADP glu-6-P ADP ATP PGI PFK2 FPB fru-6-P + ATP + NH + PFK1 _ ADP FPG cit NAD´ ADP ATP NADH+H´ PEF ATP PC ADP OAA pyt CO ADP ATP 2 NADH+H´ PT NADH+H+ NAD+ MDH ac-s-CoA pyt NAD´ PDH CO2 Hs-CoA sus-S-CoA mal mal + + NADH+H OAA _ NADH+H _ KDH CT aco + + NAD CS OAA NAD NAD + H+ _ + HS-CoA NADP+ NAD + H cit aco Isoc KG cit ACT IDH _ _ _ cit Ty the NADPH + H + Sơ đồ tổng hợp acid cittric của A.niger Trần Văn Chí 260
  261. ◼ Cơ chế hình thành acid citric ◼ Phương trình chung của quá trình chuyển hóa đường thành acid citric C6H12O6 + 3O2 = 2 C6H8O7 + 4H2O ◼ Chuyển hóa này có thể biểu diễn như sau: + Đường Glu thủy phân thành acid pyruvic(CH3 COCOOH) + CH3COCOOH + CO2 = HOOCCH2COCOOH (acid oxaloaxetic) + HOOCCH2COCOOH + CH3COOH = CH2COOHCOHCOOHCH2COOH (acid citric) Trần Văn Chí 261
  262. 1.2. Môi trường lên men cho A.niger Thành phần Khoảng giá trị Giá trị chung Suc. hoặc glucose 125 – 225 kg/m3 180 kg/m3 + 3 3 NH4NO3(hoặc muối NH4 0,5 – 3,5 kg/m 1,5 kg/m khác) 3 3 KH2PO4 0,5 – 2 kg/m 0,5 kg/m 3 3 MgSO4.7H2O 0,1 – 2 0,5 kg/m 0,25 0,5 kg/m Fe2+ 2- 1300 mg/m3 <200 mg/m3 Zn2+ 0 – 2900 mg/m3 200 – 1500 mg/m3 Cu2+ 1 – 10200 mg/m3 200 – 1500 mg/m3 Mn2+ 0 – 46 mg/m3 <2 mg/m3 Trần Văn Chí 262
  263. 1.3. Điều kiện lên men o ◼ Thời gian nuôi giống: 3-6 ngày, 30 C ◼ Lượng giống cho vào lên men: 5-10% ◼ pH của quá trình lên men: 2,2-2,6 ◼ Nồng độ oxi bão hòa Trần Văn Chí 263
  264. 16 300 (A) 12 ) ) -3 200 ) 8 -3 ). N (mg N ). -3 4 100 (kgm S.P X (kgm X 0 0 0 50 100 150 200 Thoi gian (h) Động học của quá trình lên men sinh acid citric trên môi trường glucose bởi chủng A.niger NRRL 2270 trong nồi lên men cánh khuấy 2 lít Trần Văn Chí 264
  265. 16 300 (B) 12 ) ) -3 200 ) 8 -3 ). N (mg N ). -3 4 100 (kgm S.P X (kgm X 0 0 0 50 100 150 200 Thoi gian (h) Động học của quá trình lên men sinh acid citric trên môi trường glucose bởi chủng công nghiệp trong nồi lên men thổi khí dung tích 400m3 Trần Văn Chí 265
  266. 1.4. Thu hồi và tinh chế acid citric Thu hồi acid citric có thể được thực hiện theo một trong ba phương pháp: ◼ Kết tinh trực tiếp khi cô đặc dịch lỏng ◼ Kết tủa ở dạng tetrahidrate citratcanxi ◼ Hoặc bằng phương pháp chiết pha lỏng Trần Văn Chí 266
  267. • Tách nấm mốc + Sau 4-6h nồng độ acid không đổi thì kết thúc quá trình lên men. + Nấm mốc được tách bởi máy lọc chân không Trần Văn Chí 267
  268. • Tạo canci citrat + Dung dịch sau lên men có chứa acid citric → được kết tủa bởi canci citrat bằng Ca(OH)2 đến khi pH = 6,7-7,5. ◼ C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3 (C6H5O7)2 + 6H2O acid citric canci citrat Trần Văn Chí 268
  269. • Tách citric và tinh chế o ◼ Tách citric bằng H2SO4 đặc ở 60 C với lượng dư: Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = C6H8O4 + CaSO4 ◼ Sấy dung dịch acid citric trong thiết bị sấy chân không. ◼ Kết tinh và sấy khô acid citric o ◼ Làm nguội dd đến 35 – 37 C thì cho mầm tinh vào và tiếp tục làm nguội tới 8-10oC cho khuấy liên tục trong 30’ ◼ Cho qua thiết bị ly tâm để tách tinh thể và đi sấy khô. Trần Văn Chí 269
  270. 2. Sản xuất acid gluconic ◼ Acid D- gluconic là sản phẩm oxy hóa của D-glucose. ◼ Acid D- gluconic và các dạng của nó được ứng dụng rộng rãi trong CN dược phẩm, thực phẩm, trong thức ăn gia súc và trong CN hóa chất. ◼ Gluconat natri: được ứng dụng như chất tẩy rửa, tác nhân nhựa hóa và làm chậm lại quá trình đông cứng của xi măng. ◼ Gluconat sắt hoặc canxi được sử dụng để chữa các bệnh liên quan đến việc thiếu một trong các kim loại kể trên. ◼ Được sử dụng như một acid yếu trong bột bánh nướng, trong chế biến thịt và là một phần của bột nở hóa học cho bánh mỳ Trần Văn Chí 270
  271. Acid gluconic Trần Văn Chí 271
  272. 2.1. VSV sử dụng trong sx acid gluconic ◼ Gluconat canxi lần đầu tiên được thu từ dịch lên men glucose bởi nấm Mycoderma aceti phân lập năm 1880. ◼ Sản xuất acid gluconic công nghiệp bắt đầu vào năm 1923 ở Mỹ, theo phương pháp bán liên tục sử dụng chủngA.niger NRRL 67. ◼ Nhiều loại nấm thuộc chi Penicillium, Aspergillus và vi khuẩn (Gluconobacter suboxydans, Pseudomonas ovalis, Gluconobacter spp) Trần Văn Chí 272
  273. FAD: flavin adenine dinucleotie HO C H O C O C OH H C OH H C OH H C OH GLUCO OXIDASE H2O HO C H O HO C H O HO C H H C OH H C OH H C OH H C H C H C OH FAD FADH2 CH2 OH CH2 OH CH2 OH D-GLUCONO-a-LACTONE D-Glucose ACID GLUCONIC Catalase O2 1 2 2 H2O2 2O + H O Sơ đồ tổng hợp acid gluconic Trần Văn Chí 273
  274. 2.2. Thành phần môi trường nhân giống và môi trường lên men Thành phần Môi trường nôi giống Môi trường sản xuất Glucose 40kgm-3 120-350kgm-3 -3 -3 NH4NO3(hoặc muối 2,4kgm 0,4-0,5kgm NH4+khác) -3 -3 KH2PO4 1,5kgm 0,1-0,3kg -3 -3 MgSO4.7H2O 3,75kgm 0,1-0,3kgm Agar 1kgm-3 0kgm-3 Cao nấm men 1kgm-3 0kgm-3 Nước chiết ngô 0kgm-3 0,2-0,4kgm-3 -3 -3 ZnSO4.7H2O 100mgm 0mgm -3 -3 CuSO4.5H2O 20mgm 0mgm -3 -3 FeCl3.6H2O 300mgm 0mgm -3 -3 MnSO4.7H2O 0mgm 30mgm Giá trị pH ban đầu 6,5 6,0 Trần Văn Chí 274
  275. ◼ PH môi trường đầu tiên được điều chỉnh về giá trị 4,5 sử dụng acid sulphuric và thanh trùng ở 121oC trong 30-45 phút, hạ nhiệt xuống 33oC và đưa vào nồi lên men. pH sau đó được chỉnh về 6-6,5 sử dụng hydroxit natri. Giống được tiếp ở khoảng 2-5%. ◼ Quá trình lên men được thực hiện với sự điều tiết tự động các yếu tố bao gồm: khí cấp vô trùng (1,0-1,5v-min-1), nhiệt độ 33oC, áp suất phía trên: 2-3bar, pH(5,5-6,5). Giá trị pH được điều chỉnh bằng việc bổ sung dung dịch NaOH 30- 50% để trung hòa acid gluconic tạo ra. ◼ Quá trình lên men kết thúc sau khoảng 30 giờ với 0,97 – 1 kg acid gluconic cho một kg glucose sử dụng (lượng sản phẩm lý thuyết là 1,097kg) và với tốc độ tạo sản phẩm là 9 – 13kgm-3h Trần Văn Chí 275
  276. 2.3. Thu hồi sản phẩm ◼ Sau khi kết thúc lên men, sinh khối nấm được lọc và thu hồi enzym. ◼ Glucorat natri sẽ được lọc, loại màu bằng cột than hoạt tính và cô đặc tới nồng độ 45%-50% chất khô. ◼ Trong trường hợp sản phẩm là dich acid gluconic 50% dung dich sau khi cô có thể được bơm qua cột trao đổi cation để loại ion natri. Trần Văn Chí 276
  277. 3. Sản xuất acid lactic ◼ Là một acid hữu cơ có công thức hóa học là: CH3 – CHOH – COOH ◼ Ngoài tác dụng tạo mùi và vị, acid lactic còn có tác dụng như một chất bảo quản. Trần Văn Chí 277
  278. 3.1. Vi sinh vật sản xuất acid lactic ◼ Dựa vào sản phẩm sinh ra trong quá trình lên men, người ta chia vi khuẩn lactic ra làm hai nhóm: + Nhóm vi khuẩn lactic điển hình (đồng hình) + Nhóm vi khuẩn lên men lactic không điển hình (dị hình) Trần Văn Chí 278
  279. * Nhóm vi khuẩn lactic đồng hình: Là nhóm vsv có khả năng phân hủy đường thành sản phẩm có chứa 85 – 95% acid lactic. • Cầu khuẩn: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris • Trực khuẩn: lactobacterium acidophilum, lactobacterium helveticum, lactobacterium bulgaricus Trần Văn Chí 279
  280. 3.2. Cơ chế của quá trình lên men nhóm vsv đồng hình: C6H12O6 + 2NAD 2CH3COCOOH + 2NADH2 CH3COCOOH + H2 CH3CHOHCOOH Trần Văn Chí 280
  281. * Nhóm vi khuẩn lactac dị hình: Là nhóm vsv có khả năng phân hủy đường thành sản phẩm có chứa 50 % acid lactic; 25% cồn etylic, 25% acid hữu cơ khác (succinic, acetic, . )và CO2 + Streptocuccus votrovorus + Streptocuccus paracotrovorus + Streptocuccus diacetylactic Trần Văn Chí 281
  282. 3.3. Điều kiện lên men lactic ◼ Nguồn glucid: + Đường lactoza + Saccaroza + Maltoza + Polysaccarit . Trần Văn Chí 282
  283. • Nguồn Nitơ + Protit + Pepton + acid amin + + các muối của NH4 Trần Văn Chí 283
  284. * Vitamin: Vi khẩn lên men lactic không có khả năng tổng hợp vitamin, nhưng ta thường nuôi cấy chúng trong môi trường giàu vitamin (rau, củ, quả, phế phụ phẩm của công nghiệp sữa, ) nên trong quá trình lên men không cần bổ sung thêm vitamin Trần Văn Chí 284
  285. •Muối khoáng và các yếu tố vi lượng: nồng độ tối thích cho vi khuẩn lactic hoạt động là 3-5%, >6,5% chúng sẽ bị tiêu diệt: Các muối có chứa P; muối NaCL . Trần Văn Chí 285
  286. • Nhu cầu oxy: + Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừa sống được trong môi trường không có oxy. + Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp Trần Văn Chí 286
  287. •Nhiệt độ: + VSV ưa lạnh: tmin = 0oC tmax =20 – 30oC top = 5 -10oC + VSV ưa ấm: tmin = 3oC tmax =45 – 50oC top = 20 -35oC + VSV ưa nóng: tmin = 30oC tmax =80oC top = 50 -60oC Trần Văn Chí 287
  288. • pH môi trường: + Nồng độ ion H+ ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng từ đó dẫn đến hoạt độ của các loại enzym bị giảm. + Nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường. + pH môi trường làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều cho nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay đổi hình dạng của tế bào. Trần Văn Chí 288
  289. Dải pH của một số vi khuẩn Loài vi khuẩn pHmin pHop pHmax Trực khuẩn ưa nhiệt 3.5 - 4.25 5.5 – 6.5 7 – 8 Strep.Lactic 4.75 6 – 6.5 8.5 Strep.Thermophilus 4.75 6 - 7 8.5 Strep.Faccalis 4.5 6 - 7 10 Trần Văn Chí 289
  290. •Các chất kháng sinh: + Penicilin: chỉ một lượng rất nhỏ cũng đủ để ức chế nhiều loài vi khuẩn lactic. + Streptomycin: có tính kháng sinh rất mạnh, có khả năng tiêu diệt cả vk gram + và vi khuẩn gram – Trần Văn Chí 290
  291. 3.4. Công nghệ sản xuất axit lactic 3.4.1. Chủng vi sinh vật: Sử dụng vi khuẩn lactic lên men điển hình và thích nghi ở nhiệt độ cao. Thường hay sử dụng Lactobacillus Delbruckii, Lac. Coagulans hoặc cầu khuẩn Streptococcus lactis các loại vi khuẩn này đều thuộc loại vi khuẩn ưa nhiệt và có khả năng tích lũy khá nhiều axit lactic Trần Văn Chí 291
  292. 3.4.2. Kỹ thuật lên men ◼ Có thể tiến hành lên men bằng phương pháp liên tục hoặc gián đoạn o ◼ Lên men ở ổn định ở 50 C ◼ Thời gian lên men thường là 5-7 ngày ◼ C đường trong môi trường 10-15%, lượng CaCO3 =10%, mầm đại mạch: 0,375%, photphat amon: 0,25% ◼ Quá trình sinh tổng hợp axit lactic thích nghi ở axit yếu (6,3-6,5) Trần Văn Chí 292
  293. 4.3.Thu nhận sản phẩm ◼ Sau khi lên men người ta tiến hành xử lý để thu hồi dung dịch canxilactat (kết tinh) ◼ Tiếp theo làm nóng chảy các tinh thể canxilactat bởi H2SO4 để chuyển nó thành CaSO4 và C3H6O3 ở nhiệt độ 60-70oC . Ca(C3H5O3)2 + H2SO4 = CaSO4 + C3H6O3 Trần Văn Chí 293
  294. 4.Sản xuất acid acetic ◼ Acid acetic có thể thu nhận bằng cách lên men đường hoặc oxy hóa rượu etylic CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + Q Trần Văn Chí 294
  295. 4.1. VSV sử dụng trong sản xuất acid acetic ◼ Để oxy hóa rượu etylic thành acid axetic người ta có thể sử dụng nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Nhưng sử dụng nhiều hơn cả là chủng vi khuẩn: Bacterium shuzenbachi và Bacterium curvum. Trần Văn Chí 295
  296. Alcohol-dehydrogenase Aldehyt- dehydrogenase CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH Ethanol Acetaldehit Acid acetic Trần Văn Chí 296
  297. 4.2. Môi trường lên men ◼ Nồng độ rượu: không vượt quá 15% ◼ Nồng độ acid acetic: 10% 3 ◼ Lượng oxy: 1kg rượu khan/2,3m không khí o ◼ Nhiệt độ: Đối với bacterium schuzenbachii: 28 C, đối với bacterium curvum: 35 – 37oC ◼ Muối khoảng, hydratcacbon và hợp chất nito dẽ hấp thụ Trần Văn Chí 297
  298. 4.3. Thu hồi sản phẩm ◼ Sau khi lên men dung dịch aci được làm trong: lọc, lắng gan ◼ Chú ý kết thúc quá trình lên men khi trong môi trường còn: 0,3-0,5% rượu Trần Văn Chí 298
  299. 4.4. Các phương pháp lên men ◼ Phương pháp chậm: + Dịch lên men chứa 2 – 4% ethanol, 1-2% acid acetic + Vi khuẩn: Acetobacter + Thời gian lên men khoảng 35 ngày + Nồng độ acid acetic thường đạt 3 – 5%. → Áp dụng ở dạng thủ công Trần Văn Chí 299
  300. Acetobacter Trần Văn Chí 300
  301. 5. Công nghệ lên men sản xuất mì chính Trần Văn Chí 301
  302. 5.1. Khái niệm ◼ Bột ngọt: Là muối natri của acid glutamic có công thức hóa học là NaC5NO4H8, là chất phụ gia gây ra vị umami Trần Văn Chí 302
  303. 5.2. Tính chất vật lý của mì chính ◼ Tinh thể rắn không màu, không mùi ◼ Có vị muối nhạt ◼ Nhiệt độ nóng chảy 232 °C ◼ Độ tan trong nước 74 g/ml ở 25°C ◼ Mì chính có thể bị biến đổi thành chất gây đột biến gen khi thực hiện thí nghiệm trong 2h đồng hồ ở nhiệt độ 300 độ C. ◼ Mì chính thường giảm hương vị trong môi trường kiềm. Trần Văn Chí 303
  304. 5.3. Tác dụng của mì chính + Kích thích khẩu vị→ làm gia vị cho con người. + Hỗ trợ cho não hoạt động, giúp tạo màng bảo vệ cho gan. - Nếu dùng nhiều có thể gây ra dị ứng, đau đầu, cảm giác buồn nôn, chóng mặt, vì glutamat natri có khả năng ảnh hưởng trực tiếp lên não người. ◼ Liều lượng: 0,12mg mì chính/1g cơ thể Trần Văn Chí 304
  305. 5.4. Các phương pháp sản xuất mì chính 5.4.1. Theo nguồi gốc: ◼ Chiết từ thực vật: bột mì, rong biển ◼ Thủy phân proteine ◼ Lên men vsv trong glu, fru Trần Văn Chí 305
  306. 5.4.2. Theo phương thức sản xuất ◼ Phương pháp hóa học ◼ Phương pháp hóa sinh (lên men vsv) ◼ Phương pháp thủy phân proteine bằng acid vô cơ hoặc enzym. ◼ Phương pháp kết hợp Trần Văn Chí 306
  307. 5.4.3. Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất mì chính ◼ áp dụng công nghệ vi sinh để trước hết tạo ra axit Glutamic, sau đó dùng NaOH ở nồng độ cao sản xuất ra bột ngọt (muối glutamat natri). Trần Văn Chí 307
  308. ◼ Nguyên liệu: Dịch có đường, hoặc rỉ đường 13- 14%, hoặc các nguồn nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa, amôn, photphat, sulfat, biotin, vitaminB, axit HCl, NaOH, Na2CO3, Na2S, than hoạt tính, NaCl tinh chế Trần Văn Chí 308
  309. ◼ Chủng vi sinh vật: Corynebacterium Glutamicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus Corynebacterium Glutamicum Trần Văn Chí 309
  310. • Quy trình lên men sx acid glutamic Nguyên liệu (tinh bột) H2O Phối chế HCl Thủy phân Men giống Phối chế dịch lên men Nguyên liệu phụ Thanh trùng dịch lên men Chuẩn bị men giống Lên men cho sản xuất Trao đổi ion Tách axit glutamic Quy trình lên men sản xuất axits glutamic
  311. • Nguyên liệu và thủy phân + Nguyên liệu là tinh bột: Sắn, ngô, gạo hoặc rỉ đường + Tỷ lệ thủy phân tinh bột bằng HCl: Tinh bột/nước/HCl 100% = 100/350/0,77 (đơn vị thể tích) Điều kiện thủy phân: T0 = 148 – 1500C P = 2,5 kg/cm2 t = 30 – 34 phút Trần Văn Chí 311
  312. Điều kiện trung hòa axít bằng NaCO3 Lần 1: Cánh khuấy làm việc 65 vòng/phut, đạt đến pH = 4,8 - 5 Lần 2: Cánh khuấy làm việc 60 vòng/phút, đạt pH = 6,7 - 7 Thủy phân tinh bột bằng enzym: chủng Asp. Oryzae . Trần Văn Chí 312
  313. • Thành phần môi trường lên men + Dịch đường hóa 13% + Cao ngô 0,7% + K2HPO4 0,15% + MgSO4 0,075% + Urê cho ban đầu 2% + Bổ sung giữa chừng 1,2% và MnSO4 2% * Thanh trùng dịch trước khi lên men: 45 – 60 phut, t0 = 1210C Trần Văn Chí 313
  314. • Lên men dịch đường hóa *Chủng vi sinh vật sử dụng: Corynebacterium glutamicum (- Brevibacterium lactofermentus - Micrococus glutamicus) Trần Văn Chí 314
  315. Trần Văn Chí 315
  316. • Công tác chuẩn bị giống + Cấy giống trong phòng thí nghiệm Lượng dịch trong bình Nồng pH Nhiệt độ, oC Thời gian,h độ,% Trong ống nghiêm 10ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 24 90 ml trong bình 250 ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 18-24 900 ml trong bình 2 lít 13-16 Trung tính 30 ± 1 18-24 9 lít trong thùng 10 lít 15-18 Trung tính 30-32 15-18 Trần Văn Chí 316
  317. + Nhân giống trong sản xuất Sơ đồ nuôi cấy giống. 1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng chứa dịch đường hóa và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dung tích bằng dung tích thùng đường hóaTrần thêm Văn vàChí đều bằng 10% so với thùng lên men.317
  318. • Cơ chế hóa sinh của quá trình tạo axít glutamic: Phương trình tổng quát: C6H12O6 + NH3 + 3/2 O2 = C5H9NO4 + CO2 + 3H2O Glucoza Axit pyruvic Axit α – xetoglutavic Con đường amin hóa – khử Con đường chuyển amin L – axit glutamic Trần Văn Chí 318
  319. • Con đường amin hóa khử NH3 HOOC-CO-CH2 –CH2 -COOH + NADPH2 HOOC-CH-CH2 –CH2 -COOH + NH2 H2O + NADP Con đường chuyển amin HOOC-CO-CH2-CH2-COOH + R-CH-COOH HOOC-CH-CH2-CH2- COOH NH2 NH2 + RCO-COOH Trần Văn Chí 319
  320. Trần Văn Chí 320
  321. Trần Văn Chí 321
  322. • Lên men liên tục 1 Sơ đồ lên men liên tục Trần Văn Chí 322
  323. • Lên men cải tiến (bán liên tục) Sơ đồ lên men bán liên tục Trần Văn Chí 323
  324. • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men + pH môi trường: 6,7 – 8 + Điều chỉnh pH bằng NH4 (ure, nước NH3, NH4Cl ) + Cung cấp oxy cung cấp: 25-30 m3/m3/phút, tốc độ khuấy 150 vòng/phút + Nhiệt độ: tối thích 30 – 320C, cuối giai đoạn lên men 370C + Chất kích thích sinh trưởng: Các vitamin nhóm B và Biotin (2-5 g/l) Trần Văn Chí 324
  325. • Tách và tinh chế axít glutamic Nguyên liệu tách: nhựa refin (polyetylen sunfuric R-SO3H) dương tính mạnh và NaOH để nhả hấp phụ. + - R-SO3H + NH3ROO = RSO3NH3RCOOH Quá trình hấp phụ Điều kiện cả quá trình hấp phụ: + Dung dịch axít glutamic: 0,45 – 0,5 kg/m3 + 3,2 < pH < 5, nhiệt độ 65 – 700C + Tốc độ chảy: 8 – 10 m/h 150 -180 lít/phút RSO3NH3RCOOH + NaOH = RSO3Na + NH2RCOOH Nhả hấp phụ Điều kiện nhả hấp phụ: NaOH: 4-5%, nhiệt độ 650C, tốc độ chảy: 100 lít/phút Trần Văn Chí 325
  326. * Tinh chế axít glutamic + Tẩy rửa: Sau khi thu được axit glutamic ngậm HCl, dùng HCl 31% để rửa nhằm hòa tan hết các axit amin khác ra khỏi axit glutamic ngậm HCl. + Trung hòa: Để tách HCl ra khỏi axit glutamic ngậm HCl, người ta dùng Na2CO3 hoặc NaOH để trung hòa. Khử sắt và canxi FeCl2 + Na2S FeS + 2NaCl 2+ + C2H2 O4 + Ca C2O4Ca + 2H Trần Văn Chí 326
  327. VI. CÔNG NGHỆ ĐỒ HỘP Trần Văn Chí 327
  328. 1. Lịch sử phát triển của đồ hộp ◼ 1804: Một người Pháp tên là Nicolas Appert đã biết chế biến thực phẩm đựng trong bao bì thủy tinh phục vụ trên tàu, du lịch. Trần Văn Chí 328
  329. ◼ 1810: Một người Anh tên là Peter Durand dùng hộp sắt đựng thực phẩm thay cho bao bì thủy tinh. ◼ 1858, Ezra Warner, nhà sáng chế người Mỹ, mới đăng ký bằng phát minh cho dụng cụ mở đồ hộp đầu tiên. ◼ 1849: Người ta đã chế tạo được máy dập nắp hộp. Trong suốt thời gian này, người ta chỉ biết cho rằng nguyên nhân gây ra hư hỏng thực phẩm là do không khí, mà chưa có cơ sở khoa học xác định. Trần Văn Chí 329
  330. Máy dập nắp bán tự động Máy hàn mép túi Máy dán miệng hộp Máy dập nắp hộp Trần Văn Chí 330
  331. ◼ 1860: Nhờ phát minh của Louis Pasteur (người Pháp ) về vi sinh vật và phương pháp thanh trùng mới thật sự đạt được cơ sở khoa học cho ngành công nghệ đồ hộp. Cũng từ đó ngành công nghiệp đồ hộp phát triển. Trần Văn Chí 331
  332. ◼ 1880: Đã chế tạo được nồi thanh trùng đồ hộp Trần Văn Chí 332
  333. ◼ 1896: Đã dùng bột cao su đặc biệt (pasta) làm vòng đệm ở nắp hộp khi gép kín hộp Hiện nay trên thế giới hiện có hơn 1000 mặt hàng đồ hộp khác nhau. Các nước sản xuất đồ hộp phát triển như Mỹ, Pháp, Nhật, Ý, Hà Lan, Trung Quốc Trần Văn Chí 333
  334. ◼ Ở nước ta từ thời thượng cổ, tổ tiên ta đã biết chế biến các loại bánh gói lá, các loại giò chả nấu chín và đã bảo quản được một thời gian ngắn. Trần Văn Chí 334
  335. ◼ 1957: Nhà máy cá hộp Hạ Long ◼ 1959: Bắt đầu sản xuất một số mặt hàng thịt, cá, rau, quả, đồ hộp xuất khẩu và phục vụ chiến trường, cùng năm ấy xưởng chế biến chuối sấy được xây dựng xong tại Hà Nội. ◼ 1970: Một số cơ sở sản xuất đồ hộp được hình thành ở tp.HCM. ◼ 1975: Ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp ở miền Nam được chú trọng phát triển. Trần Văn Chí 335
  336. Trần Văn Chí 336
  337. 2. Vai trò của thực phẩm đồ hộp ◼ Giảm nhẹ nấu nướng hàng ngày. ◼ Giải quyết nhu cầu thực phẩm các vùng công nghiệp, các thành phố, địa phương thiếu thực phẩm, cho các đoàn du lịch, thám hiểm và cung cấp cho quốc phòng. ◼ Góp phần điều hòa nguồn thực phẩm trong cả nước ◼ Tăng nguồn hàng suất khẩu, trao đổi hàng hóa với nước ngoài. ◼ Giúp thời gian bảo quản được lâu hơn. Trần Văn Chí 337
  338. 3. Quy trình cơ bản trong đồ hộp Nguyên liệu Vận chuyển Thu nhận và bảo quản Lựa chọn và phân loại Rửa Đồ hộp thành phẩm Chế biến cơ học Chế biến nhiệt Dán nhãn Vào hộp và rót dung dịch Bài khí và khép kín Thanh trùng Lau khô và bảo quan Trần Văn Chí 338
  339. 4. Các sản phẩm đồ hộp 4.1. Đồ hộp chế biến từ rau ◼ Đồ hộp rau tự nhiên ◼ Đồ hộp rau nấu thành món ◼ Đồ hộp rau ngâm dấm ◼ Đồ hộp rau muối chua Trần Văn Chí 339
  340. • Những chú ý khi làm đồ hộp từ rau Đồ hộp rau thường có 2-3 % dung dịchmuối ăn, đây là môi trường thích hợp nhất cho VSV phát triển. Vì thế, để tránh nhiễm trùng, phải dùng nhiệt độ khi vào hộp là 80oC, thanh trùng ở khoảng trên 120oC trong 60-70 phút, nhất là đối với đồ hộp từ hạt đậu, ngô giàu chất dinh dưỡng và độ axit thấp. Trần Văn Chí 340
  341. • Vi sinh vật trong đồ hộp rau Bacillus mesentericus Bacillus subtilis VSV ưa nóng Clostridium pasteurianum, ở pH= 4,5, chịu nóng 100oC trong 20 phút. Trần Văn Chí 341
  342. 4.2. Đồ hộp chế biến từ quả: ◼ Đồ hộp quả nước đường ◼ Đồ hộp nước quả: gồm 2 loại ◼ Siro quả,rượu ◼ Đồ hộp quả ◼ Mứt đông ◼ Mứt nhuyễn ◼ Mứt rim ◼ Mứt miếng đông ◼ Mứt khô Trần Văn Chí 342
  343. Trần Văn Chí 343
  344. • VSV trong đồ hộp chế biến từ quả ◼ Dịch quả là môi trường lý tưởng cho vsv phát triển → hư hong sản phẩm như: nước quả bị mốc do Penicillium, bị chua do vk Axetic, vk Lactic và có mùi rượu do nấm men gây nên Trần Văn Chí 344
  345. 4.3. Đồ hộp chế biến từ thịt ◼ Đồ hộp tự nhiên ◼ Đồ hộp thịt gia vị ◼ Đồ hộp thịt đậu ◼ Đồ hộp chế biến từ thịt đã chế biến ◼ Đồ hộp thịt gia cầm ◼ Đồ hộp thịt ướp, thịt hun khói Trần Văn Chí 345
  346. Trần Văn Chí 346
  347. • VSV trong đồ hộp chế biến từ thịt ◼ Các bào tử củaClostridium botulium Bac. subtilis, Bac. Mesentericus (chịu nhiệt tốt) ◼ Escherichia Coli, Escherichia Paracoli, Bacterium Facalis, , Bacterium Proteus, các loại cầu khuẩn, bào tử của nấm mốc, xạ khuẩn dễ bị nhiễm khi lọc thịt ◼ Micrococcus chiụ được muối cao Trần Văn Chí 347
  348. • Các dạng hư hỏng của đồ hộp từ thịt ◼ Lên men chua ◼ Thối rữa ◼ Đắng ◼ Mốc ◼ Gerbaum Trần Văn Chí 348
  349. 4.4. Đồ hộp chế biến từ thủy sản ◼ Đồ hộp thủy sản không gia vị ◼ Đồ hộp thủy sản có gia vị Trần Văn Chí 349
  350. • Vi sinh vật trong đồ hộp thủy sản Sau khi gia nhiệt vẫn còn tồn tại một số VSV chịu nhiệt như : + Bacillus subtilis + Bacillus Mesentericus + Clostridium sporogenes + Bacillus themophilus anaerobicus + Clostridium botilium + Proteus vulgaris + Escherichia coli, E. Albus + nấm mốc, nấm men Trần Văn Chí 350
  351. Đồ hộp chế biến từ sữa ◼ Đồ hộp sữa cô đặc có đường (nhóm 1) ◼ Đồ hộp sữa bột (nhóm 2) ◼ Đồ hộp sữa tươi ◼ Đồ hộp sữa lên men (Nhóm 3) Trần Văn Chí 351
  352. Trần Văn Chí 352
  353. • Vi sinh vật trong đồ hộp sữa + VSV lên men lactose và tạo ra acid lactic: Streptococcus lactic, S. cremoric, S. Thermophilus, S. Salivarius, S. Thermophilus, Lactobacillus delbrueckii. + VSV tạo ra các chất thơm: S. diaxetylactic, Leuconostoc citrovorum, Klebsiella Trần Văn Chí 353
  354. S. lactic Lactobacillus delbrueckii Trần Văn Chí 354
  355. CHƯƠNG 3 ◼ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT MỘT SỐ ENZYM PHỤ VỤ CHO NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Trần Văn Chí 355
  356. I. Tính chất ưu viêt của enzym: - Có tính chuyên hóa cao - Cường lực xúc tác lớn - Tác dụng trong một điều kiện êm dụi - Enzym không độc hại
  357. II. Nguồn nguyên liệu thu nhận enzym trong tự nhiên 1. Động vật: - Tụy tạng chứa nhiều enzym amylaza, maltaza, proteaza, esteraza, lipaza, - Dạ dày chứa nhiều enzym pepxin, xellulaza, renin - Gan là cơ quan chứa rất nhiều enzym . - Ruột chứa chủ yếu là enterokinaza có khả năng phá vỡ các liên kết peptid Không thể thu nhận enzym từ động vật ở quy mô công nghiệp được vì thời gian nuôi quá dài và không kinh tế. Trần Văn Chí 357
  358. 2. Thực vật ◼ Trong chè có nhiều enzym oxy hóa khử như polyphelonoxydaza ◼ bromelain từ dứa ◼ amylaza từ malt ◼ Plazmin: làm tiêu máu đông trong họ ficus (sung, vả .) ◼ Trong các họ đậu có chứa ureaza ◼ papain trong đu đủ Thu enzym từ thực vật cũng không kinh tế vì tốn diện tích đất trồng và mất nhiều chi phí cho phân bón và công sức chăm sóc. Trần Văn Chí 358
  359. 3. Vi sinh vật + Từ vi sinh vật có thể thu nhận được nhiều loại enzym khác nhau trong đó có những loại mà không thể thu nhận được từ động vật hoặc thực vật + Bằng cách thay đổi điều kiện nuôi cấy hoặc dùng tác nhân điều chỉnh người ta có thể điều khiển quá trình sinh tổng hợp enzym của vi sinh vật theo ý muốn. + Vi sinh vật có khả năng sinh sản và phát triển nhanh, vượt xa các enzym từ các nguồn khác + Vi sinh vật có khả năng sinh sản , phát triển và tổng hợp enzym trên môi trường dinh dưỡng đơn giản, dễ kiếm, và rẻ tiền Trần Văn Chí 359
  360. Loại enzym Vi sinh vật Sử dụng Bacillus Subtilis, Bacillus Stearotheroophilus. Asp. Niger Bia và rượu (phân hủy tinh bột thành đừong Amylaza Asp. oryzae lên men, sản xuất nha), bánh mì, bánh ngọt Asp. Niger Sản xuất glucoza, bia (làm giảm hàm lượng Glucoamylaza Asp. Oryzae dextrin) Endomycopsis bispora Asp. Niger Sản xuất và làm trong dịch quả, các chế Pectinaza Asp. Oryzae phẩm rau cho dinh dưỡng trẻ sơ sinh. Sclerotinia libertina Công nghiệp thực phẩm (làm tan thành tế Các xellulaza Trichodema viride bào thực vật ở rau), rượu (thu nhận đường từ xellulaza). Dịch hóa đường để làm kẹo, sản xuất mật Invectaza Saccharomyces serevisiae ong nhân tạo. Bacillus Subtilis, Bacillus Cereus, Bổ sung vào bột giặt để loại protein, làm Bacillus Stearotheroophilus, Các proteaza mềm thịt, chất trợ tiêu hóa, dùng trong công Streptomyces griseus, nghệ làm phim. Asp. Oryzae. Enzym làm đông sữa Mucor pusillus Sản xuất phomát Keratinaza Streptomyces Fradiac Ngành da (khử lông) Bảo quản thực phẩm (loại O ), Xác định β-galactozidaza Asp. Niger, Pen. Notatum 2 glucoza (chuẩn đoán bệnh đái đường Trần Văn Chí 360
  361. III. Tuyển chọn giống Mỗi loại enzym có thể thu nhận được từ nhiều chủng vi sinh vật khác nhau và ngược lại một loại vi sinh vật cũng có khả năng sinh nhiều loại enzym. Khả năng sản sinh enzym của các chủng vi sinh vật không giống nhau và khác nhau ngay cả trong cùng một chủng khi ta thay đổi điều kiện của môi trường. Tìm kiếm Phân lập Trần Văn Chí 361
  362. IV. Cải tạo giống Gây đột biến: + Làm mất đi cơ chế điều hòa hoạt tính enzyme bằng sản phẩm cuối cùng: làm hỏng trung tâm dị lập thể. + Làm sai hỏng cơ chế điều hòa tổng hợp enzym: - Làm hỏng gen điều hòa - Làm mất khả năng gắn kết của O với chất ức chế. Trần Văn Chí 362
  363. V. Các yếu tố ảnh hưởng tối sự tổng hợp enzym 5.1. Môi trường dinh dưỡng: Cùng một loại vi sinh vật nhưng nếu nuôi cấy trên các môi trường có thành phần dinh dưỡng khác nhau thì mức độ tạo thành enzym và thành phần enzym được tạo thành cũng khác nhau. Ví dụ: Nuôi Asp. Oryzae amylaza, proteaza, maltaza, + trên môi trường cám mì sẽ pectinaza, invectaza, ribonucleaza thu được + trên môi trường Kzapek + α – amylaza Nitrat + tinh bột Trần Văn Chí 363
  364. 5.2. Độ ẩm Nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường bán rắn: 53 — 65% 5.3. pH môi trường: Mỗi loại vi sinh vật có dải pH tối thích riêng, và mỗi enzym được tổng hợp ở một dải pH tối thích khác nhau: 4,5-5,0-amylaza, pectinaza Saccharomyces cerevisae: 3,5 – 5 Asp. Oryzae: 4,5 – 6,5 Candida famata: 7 - 8 6,0-6,5- proteaza Trần Văn Chí 364
  365. 5.4. Nhiệt độ Thường vi sinh vật có dải nhiệt độ tối thích: 22 – 320C. Vi khuẩn cao hơn 32 – 350C Vi khuẩn suối nước nóng 50 – 700C 5.5. Oxy: Trong lên sản xuất acid glutamic: 25 - 30 m3 (không khí)/m3/phút Trong lên men acid citric: 45 – 50 m3 (không khí)/m3/h 5.6. Thời gian nuôi cấy Trần Văn Chí 365
  366. VI. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy 6.1. Thành phẩn môi trường: cacbon, nitơ, hydro. Oxy và các chất khoáng như: Mg, Fe, Ca, p, K Các chất kích thích tố sinh trưởng: chủ yếu là vitamin 6.2. Khử trùng môi trường Trần Văn Chí 366
  367. ◼ Thiết bị tiệt trùng liên tục YHC ◼ 1-Thùng chứa; 2-Bơm; 3- Bộ đun nóng; 4- Bộ giữ; 5- Bộ lấy mẫu; 6- Thiết bị trao đổi nhiệt- thu hồi; 7- Thiết bị trao đổi nhiệt- thiết bị làm mát; 8- Thiết bị lên men. Trần Văn Chí 367
  368. VII. Phương pháp lên men 7.1. Lên men bề mặt: Là phương pháp nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường bắn rắn hoặc môi trường lỏng Đối tượng : VSV kỵ khí, bán kỵ khí và hiếu khí
  369. * Quy trình công nghệ: Môi trường Phối trộn Hấp Làm ẩm Đánh tơi và làm nguội Gieo mốc giống Vào thiết bị nuôi Vào phòng nuôi nuôi mốc Canh trường. Trần Văn Chí 369
  370. * Công tác chuẩn bị giống + Cấy giống trong phòng thí nghiệm Lượng dịch trong bình Nồng pH Nhiệt độ, oC Thời gian,h độ,% Trong ống nghiêm 10ml 13-14 - 25 – 32 24 90 ml trong bình 250 ml 13-14 - 25 – 32 18-24 900 ml trong bình 2 lít 13-16 - 25 – 32 18-24 9 lít trong thùng 10 lít 15-18 - 25 – 32 15-18 Trần Văn Chí 370
  371. + Nhân giống trong sản xuất Sơ đồ nuôi cấy giống. 1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng đường hóa thêm và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dung tích bằng dung tích thùng đườngTrần Vănhóa Chí thêm và đều bằng 10% so với371 thùng lên men.
  372. Trần Văn Chí 372
  373. *Các thông số kỹ thuật cần theo dõi: ◼ Chất làm xốp như trấu (10 – 20%). ◼ Quá trình nuôi cấy kéo dài từ 33-48h 0 0 ◼ Cần giữ t = 28 – 32 C ◼ Giữ Ψphòng = 96 – 100% ◼ Cung cấp không khí vô trùng ◼ Trạng thái tế bào vi sinh vật ◼ pH, mức độ tạp nhiễm Trần Văn Chí 373
  374. *Ưu và nhược điểm của phương pháp + Ưu điểm: ◼ Cho nồng độ enzym cao hơn so với phương pháp nuôi cấy chìm ◼ Có thể sấy khô nhanh chóng môi trường (dạng khô) mà không ảnh hưởng đến hoạt lực của enzym. ◼ Tránh được sự nhiễm trùng toàn bộ khối canh trường ◼ Tốn ít năng lượng. - Nhược điểm: • Khó cơ giới hóa • Hiệu suất thấp • Tốn nhiều lao động • Tốn nhiều mặt bằng (diện tích) Trần Văn Chí 374
  375. 7.2. Lên men chìm Là phương pháp nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường dịch thể Đối tượng nuôi cấy là các chủng vsv hiếu khi, bán hảo khí và kỵ khí Quy trình công nghệ: Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu + thanh trùng chuẩn bị chế phẩm amylaza Đường hóa dịch cháo Nuôi giống các cấp Lên men Thu hối sản phẩm Trần Văn Chí 375
  376. * Các thông số cần theo dõi và diều chỉnh: - Nhiệt độ - pH - Áp suất - Bọt khí - Độ tạp nhiễm - Cung cấp không khí vô trùng - Thời gian kết thúc quá trình lên men - . Trần Văn Chí 376
  377. *Các phương pháp lên men chìm I.2.1. Lên men gián đoạn: Thùng lên men gián đoạn. 1.ruột gà làm lạnh cần 0,4- 0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch đường và men giống; 3.Ống tháo sản phẩm; 4.Ống thoát CO2; 5.Cửa quan sát và vệ sinh; 6.Đầu ống nối hệ thống vệ sinh 7 với phía trong thùng; 8. Van lấy mẫu; 9. Đầu ống nối hệ thống sục khí hoặc CO2 và hơi thanh trùng. Trần Văn Chí 377
  378. Trần Văn Chí 378
  379. Trần Văn Chí 379
  380. 2.2.2. Lên men liên tục Sơ đồ lên men liên tục Trần Văn Chí 380
  381. 2.2.3. Lên men cải tiến (bán liên tục) Sơ đồ lên men bán liên tục Trần Văn Chí 381
  382. *Ưu điểm của phương pháp: + Tiết kiệm diện tích. + Dễ cơ giới hóa, tự động hóa + Sử dụng hợp lý chất dinh dưỡng, tránh lãng phí. + Thu enzym ít tạp chất + Đảm bảo vệ sinh, vô trùng nên ít nhiễm vi sinh vật lạ. *Nhược điểm: - Nồng độ enzym thấp, cần làm đặc canh trường khi tách nên giá thành cao - Tốn năng lượng - Nếu không đảm bảo vô trùngTrần sẽ Văn bị Chí nhiễm hàng loạt. 382
  383. 8. Tách và tinh chế enzym 8.1. Chiết enzym: Là công đoạn loại enzym ra khỏi canh trường sau lên men + Đối với enzym ngoại: Sử dụng nước cất pha loãng canh trường rồi loại bỏ sinh khối + Đối với enzym nội bào thì phải tiến hành phá vỡ tế bào bằng một trong các phương pháp sau: - Phương pháp đồng hóa (nghiền trong máy đồng hóa) - Nghiền với bột thủy tinh, cát . - Làm lạnh đông và tan giá lặp di lặp lại nhiều lần - Nhờ tác động của siêu âm - Dùng áp suất thẩm thấu cao Trần Văn Chí 383
  384. 8.2. Tách enzym Là công đoạn tinh chế và thu hồi enzym ra khỏi hỗn hợp sau khi chiết 8.2.1. Thu hồi enzym kỹ thuật • Phương pháp dùng nhiệt để cô đặc: 300C - 20g/lit 400C – (30-50)g/lit + chất bảo quản sấy phun với nhiệt độ không vượt quá 700C. • Phương pháp dùng dung môi hữu cơ để kết tủa enzym: etylic, izopropylic, axeton . Trần Văn Chí 384
  385. Tùy theo tính chất của enzym và dung môi hữu cơ mà mỗi một loại enzym được kết tủa ở một nồng độ dung môi khác nhau. Ví dụ: proteaza kết tủa trong etanol 76 – 78%, α- amylaza kết tủa trong etanol 70%, glucoamylaza kết tủa trong etanol 45% và trong axeton 70%. Trần Văn Chí 385
  386. •Dùng muối trung tính (diêm tích):(NH4)2SO4, NaCl . Ví dụ: α- amylaza thường kết tủa trong (NH4)2SO4 ở nồng độ 0,75% độ bão hòa, glucoamylaza ở nồng độ 0,8-0,9% độ bão hòa. 8.2.2.Thu nhận chế phẩm tinh khiết Để thu được chế phẩm enzym tinh khiết cần phải loại bỏ protein không hoạt động bằng cách làm biến tính những protein này và sau đó mới dung các phương pháp tách chiết ở trên để thi nhận enzym tinh khiết Trần Văn Chí 386
  387. IX. Đánh giá chất lượng enzym 9.1. Phương pháp đánh giá - Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong một thời gian nhất định với một nồng độ enzym xác định - Đo thời gian cần thiết để thu được một lượng biến thiên nhất định của cơ chất hay sản phẩm phản ứng với một nồng độ enzym nhất định Trần Văn Chí 387
  388. - Nồng độ enzym cần thiết để làm biến đổi một lượng cơ chất hay thu nhận một lượng sản phẩm nhất định trong một thời gian nhất định Trần Văn Chí 388
  389. 9.2. Đơn vị Đơn vị enzym quốc tế (ký hiệu UI): là lượng enzym có khả năng xúc tác làm chuyển hóa một micromol cơ chất sau một phút ở điều kiện tiêu chuẩn ( ở pHopt, t0opt đối với enzym cần xác định) Trần Văn Chí 389
  390. Đơn vị Katal (Kat): Là lượng enzym có khả năng xúc tác làm chuyển hóa một mol cơ chất trong một giây ở điều kiện tiêu chuẩn. 1UI=10-6/60 Kat = 16,67 nKat (nanoKat) Trần Văn Chí 390
  391. • Hoạt độ riêng của chế phẩm enzym: Là số đơn vị UI hoặc số đơn vị Kat ứng với 1 ml chế phẩm (nếu là dung dịch) hoặc 1 mg chế phẩm (nếu là bột) Trần Văn Chí 391
  392. • Hoạt độ phân tử: Số phân tử cơ chất được chuyển hóa bởi một phân tử enzym trong một đơn vị thơi gian Trần Văn Chí 392
  393. 9.3. Những chú ý khi đánh giá chất lượng enzym ◼ Nồng độ cơ chất trong phản ứng phải ở trong một giới hạn thích hợp nhất đủ thừa để bão hòa enzym nhưng không quá cao đến mức kìm hãm enzym. ◼ Với những enzym cần có chất hoạt hóa hoặc chất làm bền thì phải cho chất này vào enzym trước khi cho cơ chất vào phản ứng. ◼ Xác định hoạt độ cần tiến hành ở pHopt và cố định, pH thường thay đổi phụ thuộc vào cơ chất và thành phần dung dịch đệm Trần Văn Chí 393
  394. - Nhiệt độ dùng xác định hoạt độ phải nhỏ hơn nhiệt độ tối ưu của enzym để đề phòng sự kìm hãm của enzym ở nhiệt độ cao. - Thời gian xác định hoạt độ thường 5-30 phút. Nhưng cũng có trường hợp kéo dài đến 24h nếu hoạt độ của enzym quá thấp. trong thời gian dài phải cho những chất diệt khuẩn để tránh hiện tượng tạp nhiễm Trần Văn Chí 394
  395. X. Enzym không tan Enzym không tan (enzym cố định) là enzym nằm trong một không gian bị giới hạn. Sự giới hạn linh hoạt của enzym đạt được bằng cách đưa nó vào một pha cách li, tách rời khỏi pha dung dịch tự do và ở đó nó vẫn có khả năng tiếp xúc được với phân tử cơ chất. Pha chứa enzym thường không tan trong nước nhưng cũng có thể là polymer cao phân tử ưa nước Trần Văn Chí 395
  396. 10.1. Ưu điểm của enzym không tan ◼ Giảm giá thành vì có thể dùng lặp đi lặp lại được nhiều lần một lượng enzym xác định. ◼ Enzym không lẫn trong các sản phẩm do đó tránh được ảnh hưởng không tốt của nó đối với sản phẩm. ◼ Có thể làm ngừng nhanh chóng các phản ứng khi cần thiết. ◼ Enzym không tan bền hơn enzym tan do đó kết hợp tận dụng các yếu tố nhiệt độ, pH . ◼ Dùng enzym cố định có thể dễ dàng thay thế các quá trình lên men bằng các phản ứng enzym ngoài tế bào Trần Văn Chí 396
  397. 10.2. Nhược điểm ◼ Enzym không tan có hoạt độ riêng nhỏ hơn enzym tan Trần Văn Chí 397
  398. 10.3. Một số tính chất của enzym không tan ◼ Enzym không tan có hoạt độ riêng nhỏ hơn enzym tan ◼ Enzym không tan cũng tuân theo quy luật Michaelis Menten (sự ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzym). Tuy nhiên do có hiện tượng cạnh tranh giữa cơ chất và chất mang, do hiện tượng khuyếch tán nên cũng có những sai khác đáng kể về tốc độ phản ứng của enzyme: Khi cơ chất và chất mang tích điện cùng dấu thì Km không tan > Km tan, nếu tích điện trái dấu thì ngược lại (Km – hằng số Michaielis) Trần Văn Chí 398
  399. - Enzym không tan có tính bền nhiệt hơn enzym tan - Enzym không tan có sự dịch chuyển pH tối ưu sang miền kiềm hoặc axit hơn so với enzym tan. - Enzym không tan có thời gian bảo quản lâu hơn và bền với các chất kìm hãm cũng như các tác nhân gây biến tính Trần Văn Chí 399
  400. 10.4. Phương pháp sản xuất enzym không tan 10.4.1. Gắn liên kết đồng hóa trị • Gắn phân tử enzym vào chất mang không hòa tan Trần Văn Chí 400
  401. Yêu cầu về chất mang: - Có độ hòa tan thấp và bền vững với tác động cơ, nhiệt và hóa học. - Các chất mang không gây tác động kìm hãm enzym. - Không hấp phụ phi chọn lọc đối với protein. - Nên háo nước vì chất mang kỵ nước có thể gây ức chế với enzym được mang. - Việc gắn sẽ có hiệu quả hơn nếu chất mang và enzym có điện tích trái dấu Trần Văn Chí 401
  402. * Những chất mang thường dùng + Chất mang hữu cơ: polypeptit, polysaccarit, các dẫn xuất của xenlulo (DEAE – xenlulo: Dietyl animoetyl xenlulo, CM – xenlulo: Cacboxyl metyl xenlulo), dẫn xuất của dextran (DEAE – sephadex, CM – sephadex) hoặc agaroza (aga khác với agaroza, trong thành phần của agaroza có gốc sunfat) Trần Văn Chí 402
  403. + Chất mang vô cơ: So với chất mang hữu cơ thì chất mang vô cơ bền hơn về nhiệt, cơ học, hóa học, vsv và đặc biệt không thay đổi cấu hình của khuôn khi thay đổi tính chất của môi trường xung quanh:silicagen, pentonit, nhôm hydroxyt . Trần Văn Chí 403