Giáo trình Vi sinh vật học trong công nghiệp bia

61 trang huongle 3330

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Vi sinh vật học trong công nghiệp bia", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_vi_sinh_vat_hoc_trong_cong_nghiep_bia.pdf

Nội dung text: Giáo trình Vi sinh vật học trong công nghiệp bia

VI SINH V ẬT H ỌC TRONG CÔNG NGHI ỆP BIA (MICROBIOLOGY IN BREWING) Bài gi ảng cho SABMiller Vietnam LÊ V ĂN VI ỆT M ẪN ĐH Bách khoa TP.HCM Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 1 NỘI DUNG Ch ươ ng 1: Gi ới thi ệu v ề n ấm men bia Ch ươ ng 2: K ỹ thu ật vi sinh trong s ản xu ất bia Ch ươ ng 3: H ệ vi sinh v ật nhi ễm trong công nghi ệp bia Ch ươ ng 4: M ột s ố thành t ựu v ề n ấm men bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 2 1
CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 3 1.1. Phân lo ại n ấm men bia Phân lo i (taxonomy) Sinh v ật Phi bào Tế bào Virus Procaryote Eucaryote Vi khu ẩn Tảo (tr ừ t ảo lam) Tảo lam Protista Nấm (n ấm men và nấm s ợi) Th ực v ật Độ ng v ật Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 4 2
1.1. Phân lo ại n ấm men bia Phân lo i (taxonomy) Kingdom (Gi ới) Division (Ngành) Class (L ớp) Fungi Ascomycota Hemiascomycete Sub family (H ọ ph ụ) Family (H ọ) Order (B ộ) Saccharomycetodeae Saccharomycetaceae Endomycetales Species (Loài) Genus (Gi ng) ố Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 5 1.1. Phân lo ại n ấm men bia Nm men bia: 2 nhóm Nấm men n ổi Nấm men chìm Nổi l ơ l ửng trong Chìm xu ống đáy dịch lên men dịch lên men ALE LAGER Vấn đề tái s ử d ụng trong s ản xu ất? Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 6 3
1.1. Phân lo ại n ấm men bia Nm men n i Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 7 1.1. Phân lo ại n ấm men bia Nm men chìm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 8 4
1.1. Phân lo ại n ấm men bia Nm men bia: 2 nhóm Nấm men n ổi Nấm men chìm Tên c ũ Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlbergensis/ Saccharomyces uvarum Tên m ới (Kreger Van Rij, 1984) Saccharomyces cerevisiae Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 9 1.1. Phân lo ại n ấm men bia Phân bi t n m men n i và chìm Nấm men n ổi Nấm men chìm Nhi t lên men 15-25 0C 6-14 0C Kh n ng k t l ng Kém Tốt Kh n ng lên men raffinose 33.3% 100% Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 10 5
1.1. Phân lo ại n ấm men bia Raffinose Melibiase Saccharose α-D-Galactosyl- (1 →6) -α-D-glucosyl- (1 →2) -ß-D-Fructoside Melibiose Invertase Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 11 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 12 6
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Hình thái • Vi sinh v ật đơ n bào • Không chuy ển độ ng • Hình c ầu, tr ứng, elip, oval, ống kéo dài • Kích th ướ c: Lớn: 4.5-1.5 x 7.0-21.0 µm Nh ỏ: 2.5-7.0 x 4.5-11.0 µm Trung bình: 3.5-8.0 x 5.0-11.0 µm → Quan sát d ướ i kính hi ển vi v ới độ phóng đạ i x 400 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 13 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Hình thái S. cerevisiae Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 14 7
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 15 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Thành t bào (Cell wall): 3 l ớp • Cấu t ạo: 90% carbohydrate, 10% protein Lớp trong: β(1-3)-glucan, hình s ợi, không tan trong ki ềm và acid acetic → độ c ứng Lớp gi ữa: β(1-3)-glucan, tan trong ki ềm, n ơi liên k ết v ới mannoprotein → độ đàn h ồi Lớp ngoài: mannoprotein → β(1-6)-glucan s ẽ liên k ết l ớp trong và l ớp gi ữa Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 16 8
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 17 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Thành t bào (Cell wall) • Chú ý v ết s ẹo → chitin • Ch ức n ăng Tạo hình d ạng Bảo v ệ Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 18 9
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Màng t bào ch t (Cytoplasmic membrane) • Cấu t ạo: 2 l ớp phospholipid, protein, sterol • Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 19 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Màng t bào ch t (Cytoplasmic membrane) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 20 10
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Màng t bào ch t (cytoplasmic membrane) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 21 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Lp không gian chu ch t (Periplasm) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng: ch ứa các enzyme invertase, protease T bào ch t (Cyoplasm) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng: ch ứa các c ơ quan con và là n ơi di ễn ra các quá trình trao đổ i ch ất Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 22 11
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Nhân (Nucleus) • Cấu t ạo: 17 chromosome • Ch ức n ăng Plasmide • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 23 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Ty th (Mitochondria) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 24 12
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Ribosome • Cấu t ạo: 2 ti ểu ph ần 60S và 40S, t ốc độ l ắng 80S • Ch ức n ăng Mng l i n i ch t (Endoplasmic reticulum) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 25 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Không bào (Vacuole) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Tonoplast Volutin granule Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 26 13
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Th Golgi • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Ht d tr (Lipid granule, glycogen granule) • Cấu t ạo • Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 27 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Thành ph n hóa h c t bào • Các h ợp ch ất c ơ b ản: n ướ c, glucid, protein, lipid, acid nucleic • Các h ợp ch ất khác: vitamin, khoáng Các nguyên t hóa h c trong t bào • Nguyên t ố c ơ b ản: C, N, H, O • Khoáng Đa l ượ ng: P, S, Na, K, Ca, Mg, Fe, Cl Vi l ượ ng: Zn, Mn, Co, Mo Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 28 14
1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 29 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 30 15
1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Ph ơ ng pháp t ng h p n ng l ng vi sinh v t VSV quang n ăng VSV hóa n ăng (phototrophs) (chemotrophs) VSV t ự d ưỡ ng VSV d ị d ưỡ ng VSV t ự d ưỡ ng VSV d ị d ưỡ ng quang n ăng quang n ăng hóa n ăng hóa n ăng (photoautotrophs/ (photoheterotrophs/ (chemoautotrophs/ (chemoheterotrophs/ photolithotrophs) photoorganotrophs) chemolithotrophs) chemoorganotrophs) Nấm men bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 31 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Nhu c u v các nguyên t c ơ b n • Ngu ồn C trong d ịch nha Đườ ng đơ n: glucose, fructose Đườ ng đôi: saccharose, maltose Đườ ng tam Các c ơ ch ất khác → Nh ận xét Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 32 16
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 33 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Nhu c u v các nguyên t c ơ b n • Ngu ồn N N h ữu c ơ: acid amin, peptide m ạch ng ắn N vô c ơ: ammonium, urea → Nh ận xét • Ngu ồn H và O Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 34 17
1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Nhu c u v khoáng Đa l ượ ng và vi l ượ ng → Đị nh l ượ ng Yu t sinh tr ng Đị nh ngh ĩa → Đị nh l ượ ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 35 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Môi tr ng (medium) Đị nh ngh ĩa Mục đích s ử d ụng Nghiên c ứu Phân l ập (identification) Đị nh l ượ ng (quantification) Bảo qu ản gi ống (storage) Xác đị nh các đặ c điểm v ề hình thái ho ặc các tính ch ất sinh lý Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 36 18
1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Môi tr ng (medium) Mục đích s ử d ụng Sản xu ất Nhân gi ống Ho ạt hóa gi ống Lên men thu nh ận s ản ph ẩm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 37 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Môi tr ng (medium) Phân lo ại môi tr ườ ng theo ph ươ ng pháp pha ch ế Tự nhiên Tổng h ợp Phân lo ại môi tr ườ ng theo tr ạng thái v ật lý Rắn Lỏng Đặ c Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 38 19
1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia Môi tr ng (medium) Nguyên t ắc thi ết l ập môi tr ườ ng Xác đị nh thành ph ần đị nh tính Tối ưu hóa thành ph ần đị nh l ượ ng Nh ận xét Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 39 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 40 20
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các khái ni m c ơ b n Tế bào đơ n b ội (haploide) Tế bào l ưỡ ng b ội (diploide) Sinh s ản vô tính (asexual) Sinh s ản h ữu tính (sexual) Nguyên phân (mitosis) Gi ảm phân (meiosis) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 41 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Nm men bia Sinh s ản vô tính: ph ươ ng pháp n ảy ch ồi Ph ạm vi ứng d ụng Quy trình Th ời gian th ế h ệ: 1.5-2.0h Số l ần th ực hi ện: 40 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 42 21
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Nm men bia Sinh s ản h ữu tính: ti ếp h ợp Ph ạm vi ứng d ụng Quy trình Th ời gian hình thành zygote: 6-8h Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 43 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 44 22
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Vật lý Nhi t Khái ni ệm T opt Tmin Tmax Mesophile Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 45 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Vật lý Áp l c th m th u Đị nh ngh ĩa Quy lu ật ảnh h ưở ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 46 23
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 47 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Vật lý Tia UV và gamma Cơ ch ế tác độ ng Ứng d ụng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 48 24
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Hóa h ọc m/ ho t c a n c Độ ẩm Ho ạt độ c ủa n ướ c: A w = P/P o = N 2/(N 1+N 2) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 49 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Hóa h ọc pH pH opt pH min pH max Oxy phân t → Kỵ khí tùy ti ện (facultative aerobe) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 50 25
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Hóa h ọc Các ch t hóa h c khác Rượ u (ethanol, isopropanol ) Halogen: chlore, flour, iodine Các ch ất oxy hóa: KMnO 4, H 2O2, O 3 Phenol Kháng sinh Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 51 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Các y u t nh h ng Sinh h ọc Tơ ng tác sinh h c (Bio-interaction) → Cạnh tranh (competition) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 52 26
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Quy lu t sinh tr ng Đị nh ngh ĩa sinh tr ưở ng Đườ ng cong sinh tr ưở ng: X=f(t) Tốc độ sinh tr ưở ng: dX/dt Tốc độ sinh tr ưở ng riêng: µ = (dX/dt)*(1/X) Hi ệu su ất t ổng h ợp sinh kh ối: (X2-X1)/(S1-S2) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 53 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 6 giai on sinh tr ng a) Thích nghi b) Sinh tr ưở ng nhanh c) Sinh tr ưở ng logarite d) Sinh tr ưở ng ch ậm e) Ổn đị nh f) Suy vong Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 54 27
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 55 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Quy lu t sinh tr ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 56 28
1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản Quy lu t sinh tr ng Ph ươ ng trình Monod: expo expo µ = µ max * S/(K s+S) S: N ồng độ c ơ ch ất expo expo µ max : Maximum µ Ks: H ằng s ố bão hòa Gi ới h ạn Ứng d ụng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 57 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 58 29
1.5. Trao đổ i ch ất Các khái ni m c ơ b n Trao đổ i ch ất (metabolism): t ập h ợp các ph ản ứng hóa h ọc xảy ra ở t ế bào Mục đích Trao đổ i n ăng l ượ ng Trao đổ i v ật ch ất Gồm 2 quá trình độ c l ập Dị hóa (catabolism) Đồ ng hóa (anabolism) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 59 1.5. Trao đổ i ch ất Các khái ni m c ơ b n Sản ph ẩm trao đổ i ch ất (metabolite) Bậc m ột (primary metabolite) Bậc hai (secondary metabolite) Sản ph ẩm chính (main product) và s ản ph ẩm ph ụ (by-product or secondary product) Con đườ ng trao đổ i ch ất (metabolic pathway) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 60 30
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i n ng l ng ATP ADP/AMP S d ng n ng l ng -Pi/PP i + P /PP i i Tng h p n ng l ng ADP/AMP ATP Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 61 1.5. Trao đổ i ch ất Tng h p n ng l ng Ch ất kh ử Cho Ch ất oxy hóa e-/ H + P i ADP ATP Hai ph ươ ng pháp t ổng h ợp n ăng l ượ ng Hô h ấp (respiration) Lên men (fermentation) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 62 31
1.5. Trao đổ i ch ất Tng h p n ng l ng – Hô h p Thành ph ần chu ỗi hô h ấp Flavoprotein: enzyme ch ứa FMN Protein Fe-S Ubiquinone (coenzyme Q) Cytochrome: heteroprotein v ới ferroporphyrinic Vị trí Ch ức n ăng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 63 1.5. Trao đổ i ch ất Tng h p n ng l ng – Hô h p Chu ỗi hô h ấp ở Eucaryote Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 64 32
1.5. Trao đổ i ch ất Tng h p n ng l ng – Hô h p Thuy ết hóa th ấm Mitchelle Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 65 1.5. Trao đổ i ch ất Tng h p n ng l ng – Lên men Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 66 33
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Dị hóa Glucose Chu trình ng phân (EMP) Glucose Acid pyruvic, n ăng l ượ ng Ph ươ ng trình t ổng quát: C6H12 O6 + 2ADP + 2Pi + 2NAD = 2CH 3-CO-COOH + 2ATP + 2NADH 2 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 67 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Dị hóa Glucose iu ki n có oxy: Chu trình Crebs Acid pyruvic Khí carbonic, n ướ c, n ăng l ượ ng Ph ươ ng trình t ổng quát: C6H12 O6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6 H 2O + 38/28ATP Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 68 34
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Dị hóa Glucose iu ki n không có oxy: NADH + H + CH 3COCOOH → CH 3CHO → CH 3CH 2OH -CO 2 Ph ươ ng trình t ổng quát C6H12 O6 = 2C 2H5OH + 2CO 2 + 2ATP Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 69 Chu trình EMP Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 70 35
Chu trình Crebs Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 71 Chu trình Pentose- phosphate Ch c n ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 72 36
1.5. Trao i ch t Trao i glucid đổ ấ Dị hóa Các saccharide khác Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 73 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Đồ ng hóa Glycogen Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 74 37
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Đồ ng hóa Trehalose Mannan, glucan Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 75 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i glucid Đồ ng hóa Hi ệu ứng Pasteur Oxygen ức ch ế quá trình lên men ethanol → Ứng d ụng Hi ệu ứng Crabtree Trong điều ki ện hi ếu khí, m ột ph ần glucose s ẽ đượ c chuy ển hóa thành ethanol và khí carbonic → Ứng d ụng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 76 38
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i các h p ch t có ch a nit ơ Dị hóa Đồ ng hóa → Ngu ồn acid amin Dịch nha Keto acid Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 77 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i các h p ch t có ch a nit ơ Ph ản ứng trao đổ i amin Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 78 39
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i các h p ch t có ch a nit ơ Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 79 1.5. Trao đổ i ch ất Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 80 40
1.5. Trao đổ i ch ất Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 81 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i các h p ch t có ch a nit ơ Th ứ t ự h ấp thu acid amin c ủa n ấm men bia (Pierce, 1987) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 82 41
1.5. Trao đổ i ch ất Trao i các h p ch t có ch a nit ơ Phân lo ại acid amin d ựa trên s ự ảnh h ưở ng c ủa nó đế n mùi v ị bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 83 1.5. Trao đổ i ch ất Trao i lipid Dị hóa Đồ ng hóa Acid béo: t ừ acetyl-SCoA Triglyceride Phospholipide Sterol (20 lo ại) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 84 42
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 85 1.5. Trao đổ i ch ất Các s n ph m ph c a quá trình lên men ethanol Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 86 43
1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : acid h u c ơ • Ngu ồn g ốc • Hàm l ượ ng (Klopper, 1986) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 87 1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : acid béo t do • Ngu ồn g ốc • Hàm l ượ ng trong bia (Klopper, 1975) C8 (a. caprilic): 3.6ppm C10 (a. capric): 0.5ppm C12 (a. lauric): 0.1ppm C14 (a. myristic): 0.1pp C16 (a. palmitic): 0.3ppm C18 (a. stearic): v ết C18:1 (a. oleic): 0.1ppm C18:2 (a. linoleic): v ết C18:3 (a. linolenic): v ết Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 88 44
1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : aldehyde và ketone • Ngu ồn g ốc • Thành ph ần: 200 c ấu t ử Aldehyde acetic: 90% t ổng aldehyde Vicinal diketone • Ng ưỡ ng quy đị nh Acetaldehyde: 10-20ppm Diacetyl Acetoin 2,3-butanediol Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 89 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 90 45
1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : aldehyde và ketone • Gi ải pháp h ạn ch ế diacetyl: Xử lý nhi ệt Sử d ụng ch ế ph ẩm α-acetolactate decarboxylase Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 91 1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : higher alcohol • Ngu ồn g ốc: Con đườ ng Ehrlich: Acid amin → Keto-acid → Aldehyde → Alcohol Cơ ch ất • Thành ph ần: 40 lo ại Hàm l ượ ng t ổng: 100-200mg/L Ch ủ y ếu: n-propanol, iso-butanol, 2-methylbutanol, 3- methylbutanol Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 92 46
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 93 1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : ester • Ngu ồn g ốc: Ph ản ứng gi ữa alcohol và acid h ữu c ơ/ acid béo Ph ản ứng gi ữa alcohol và fatty acyl-CoA ester Ph ản ứng xúc tác b ởi esterase Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 94 47
1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : ester • Thành ph ần Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 95 1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : các h p ch t ch a l u hu nh • Ngu ồn g ốc: Malt Houblon Nướ c • Thành ph ần H2S SO 2 Dimethyl sulphide (DMS) Dimethyl sulfoxide (DMSO) Ethylmercaptan C 2H5SH Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 96 48
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 97 1.5. Trao đổ i ch ất Sn ph m ph : các h p ch t ch a l u hu nh Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 98 49
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 99 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 100 50
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.1. m s t bào Sử d ụng bu ồng đế m Ch ọn bu ồng đế m Thoma: h=0.1mm Salubemi: h=0.04mm Thu ốc nhu ộm methylene blue Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 101 1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 102 51
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.1. m s t bào Đế m khu ẩn l ạc trên môi tr ườ ng th ạch Nguyên t ắc: Khái ni ệm khu ẩn l ạc (cfu) Ch ọn môi tr ườ ng đặ c hi ệu Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 103 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 104 52
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.1. m s t bào Đế m khu ẩn l ạc trên môi tr ườ ng th ạch Ph ươ ng pháp Pour plate Ph ươ ng pháp Spread plate Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 105 1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.2. nh l ng sinh kh i Lượ ng ch ất khô (dry weight) Nguyên t ắc: Vi l ọc/ ly tâm → S ấy Bi ểu di ễn k ết qu ả Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 106 53
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.2. nh l ng sinh kh i Đo độ đụ c Công th ức: A = lg (Io/I) = K.C.L ~ K.C Io, I: c ườ ng độ ánh sáng tr ướ c và sau khi qua m ẫu K: h ệ s ố h ấp thu C: n ồng độ t ế bào trong m ẫu L: độ dày c ủa cuvet Dựng đồ th ị bi ểu di ễn m ối quan h ệ gi ữa độ đụ c và l ượ ng ch ất khô c ủa sinh kh ối Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 107 1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.3. nh l ng các h p ch t n i bào ATP Ph ản ứng gi ữa ATP và luciferine, xúc tác luciferase (Mg 2+ ) Kích thích: H2 H2-L-CO 2 + ATP + E = AMP-L-E + PPi CO 2 Oxy hóa: H2 AMP-L-E + ½ O 2 = AMP-L*-E + H 2O CO 2 CO 2 Decarboxyl hóa: AMP-L*-E = AMP + L-E + CO 2 + photon CO 2 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 108 54
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.3. nh l ng các h p ch t n i bào ATP Quy trình th ực hi ện Xác đị nh ATP ngo ại bào Phá v ỡ thành t ế bào Xác đị nh ATP t ổng Dựng đườ ng chu ẩn ATP Nấm men Tính k ết qu ả Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 109 1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.3. nh l ng các h p ch t n i bào Các h ợp ch ất khác FAD và FMN Nit ơ t ổng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 110 55
1.6.4. Ph ơ ng pháp s d ng ch s xác su t cao nh t Most Probable Number (MPN) Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 111 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 112 56
1.6. Ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng 1.6.5. nh l ng sinh tr ng qua ho t tính c a t bào Mức độ s ử d ụng c ơ ch ất Mức độ hình thành s ản ph ẩm Ưu điểm Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 113 CH ƯƠ NG 1 GI ỚI THI ỆU V Ề N ẤM MEN BIA 1.1. Phân lo ại n ấm men bia 1.2. Hình thái và c ấu t ạo t ế bào 1.3. C ơ ch ất c ủa n ấm men bia 1.4. Ph ươ ng pháp sinh s ản 1.5. Quá trình trao đổ i ch ất c ủa n ấm men bia 1.6. Các ph ươ ng pháp đị nh l ượ ng n ấm men bia 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia: các tiêu chí và ph ươ ng pháp th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 114 57
1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Hình thái (Morphological test) Quan sát d ướ i kính hi ển vi Quan sát khu ẩn l ạc → Ví d ụ: Môi tr ườ ng WLN v ới bromocresol: khu ẩn l ạc có màu từ xanh nh ạt đế n xanh đậ m (dark green) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 115 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Sinh lý (Physiological test) Dị hóa/ lên men glucid: Glucose, fructose, galactose, maltose, saccharose, trehalose, raffinose, maltotriose Panose, isomaltose Dị hóa/ lên men các h ợp ch ất ch ứa nit ơ: acid amin (theo Jones & Pierce 1964) Nhu c ầu v ề y ếu t ố sinh tr ưở ng: Vitamin: biotin, folic acid, inositol, nicotic acid, pantothenic acid, riboflavin, thiamine, ubiquionone Sterol → Ergosterol Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 116 58
1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Lên men (Fermentation test) EBC tube: Hình tr ụ có 2 v ỏ b ằng th ủy tinh → cao 150cm, đườ ng kính 5cm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 117 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Lên men (Fermentation test) Tốc độ lên men Tốc độ sinh tr ưở ng Hi ệu su ất t ổng h ợp sinh kh ối Kh ả n ăng k ết l ắng Hàm l ượ ng ethanol, diacetyl và các s ản ph ẩm ph ụ khác Hi ệu su ất sinh t ổng h ợp ethanol Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 118 59
1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Lên men (Fermentation test) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 119 1.7. Ch ọn gi ống n ấm men bia Tiêu chí và ph ơ ng pháp th c hi n Lên men (Fermentation test) Độ lên men cu ối cùng Kh ả n ăng k ết l ắng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 120 60
Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 121 Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 122 61