Giáo trình Vi sinh vật học trong công nghiệp bia - Chương 2: Kĩ thuật vi sinh trong sản xuất bia - Lê Văn Việt Mẫn

Nội dung text: Giáo trình Vi sinh vật học trong công nghiệp bia - Chương 2: Kĩ thuật vi sinh trong sản xuất bia - Lê Văn Việt Mẫn

1. CH ƯƠ NG 2 KỸ THU ẬT VI SINH TRONG S ẢN XU ẤT BIA 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men 2.2. Nhân gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia 2.3. Ph ươ ng pháp ho ạt hóa n ấm men bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 1 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Khái ni ệm • Genus (Genera) • Inoculum (inocula) • Vi sinh v ật nhi ễm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 2 1
2. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Nguyên t ắc chung • Quá trình trao đổ i ch ất • Tế bào sinh d ưỡ ng (vegetative cell) • Bào t ử (Spore) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 3 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp c ấy chuy ền đị nh k ỳ (Storage by subculturing) • Quy trình: C ấy gi ống trên th ạch nghiêng → Nuôi trong t ủ ấm → B ảo qu ản → C ấy chuy ền • Môi tr ườ ng (b ổ sung th ạch 2%)
   Nướ c nha
   Nướ c nha (3% ch ất khô) có b ổ sung glucose (1%), peptone (5%), yeast extract (3%)
   Các môi tr ườ ng th ươ ng m ại khác Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 4 2
3. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp c ấy chuy ền đị nh k ỳ (Storage by subculturing) • Điều ki ện b ảo qu ản
   Nhi ệt độ
   Môi tr ườ ng xung quanh • Lý do c ấy chuy ền • Th ời gian c ấy chuy ền Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 5 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp c ấy chuy ền đị nh k ỳ (Storage by subculturing) • Ưu điểm • Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 6 3
4. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp c ấy chuy ền có s ử d ụng d ầu khoáng • Quy trình • Dầu khoáng: vaseline dùng trong y h ọc, t ỉ tr ọng 0.8-0.9 • Chu ẩn b ị d ầu khoáng:
   Ti ệt trùng
   Sấy
   Làm ngu ội Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 7 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp c ấy chuy ền có s ử d ụng d ầu khoáng • Ưu điểm • Nh ượ c điểm Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 8 4
5. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 9 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) Các d ạng liên k ết c ủa phân t ử n ướ c Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 10 5
6. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Nguyên t ắc s ấy th ăng hoa:
   Lạnh đông
   Sấy th ăng hoa
   Sấy đố i l ưu Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 11 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn l ạnh đông m ẫu
   Không khí l ạnh
   Môi ch ất l ạnh
   Ph ươ ng pháp ti ếp xúc Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 12 6
7. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Gi ải pháp k ỹ thu ật trong giai đoạn l ạnh đông m ẫu:
   Ch ế độ l ạnh đông
   Cryoprotectant  Nguyên lý  Một s ố ví d ụ: protein, glycerol, saccharide, s ữa g ầy → T ối ưu hóa Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 13 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn s ấy th ăng hoa
   Ph ươ ng pháp truy ền nhi ệt
   Ch ế độ Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 14 7
8. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn s ấy đố i l ưu
   Ph ươ ng pháp truy ền nhi ệt
   Ch ế độ Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 15 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) DC: drying chamber, C: condenser, CW: cold water, CC: compressor for condenser, CS: compressor for shelf, 1&2: electrical heating systems Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 16 8
9. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Quy trình th ực hi ện: Chu ẩn b ị sinh kh ối n ấm men → Chu ẩn bị m ẫu để s ấy → S ấy th ăng hoa → X ử lý → Bảo qu ản • Môi tr ườ ng thu sinh kh ối
   Nguyên t ắc
   Ví d ụ: glucose (1%), peptone (1%), yeast extract (0.5%), NaCl (0.5%), K 2HPO 4 (0.3%), agar (2.5%) → t = 2-5 ngày Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 17 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Môi tr ườ ng b ảo v ệ
   Nguyên t ắc
   Ví d ụ: gelatin (1%), yeast extract (1%), glucose (0.5%), ascorbic acid (0.25%), pH=5.5 • Xử lý sau khi s ấy Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 18 9
10. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Điều ki ện b ảo qu ản
    Nhi ệt độ
    Môi tr ườ ng xung quanh • Kết qu ả • Th ời gian b ảo qu ản Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 19 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Xử lý m ẫu tr ướ c khi s ử d ụng
    Th ực tr ạng
    Nguyên t ắc
    Cách th ực hi ện Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 20 10
11. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Ưu điểm • Nh ượ c điểm • Ứng d ụng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 21 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ph ươ ng pháp s ấy th ăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Active dried yeast
    Ph ươ ng pháp  Sấy th ăng hoa  Sấy t ầng sôi
    Hãng s ản xu ất: ví d ụ Lallemand Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 22 11
12. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Bảo qu ản ở nhi ệt độ th ấp • Nhi ệt độ b ảo qu ản
    -70 oC
    -196 oC • Quy trình th ực hi ện: Chu ẩn b ị sinh kh ối n ấm men → Chu ẩn bị m ẫu → L ạnh đông → B ảo qu ản Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 23 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Bảo qu ản ở nhi ệt độ th ấp • Chu ẩn b ị m ẫu
    Ampoule (0.5mL) ho ặc short straw (0.2mL)
    Nồng độ t ế bào 10 8/mL
    Môi tr ườ ng b ảo v ệ → Ví d ụ: glycerol (25%), glucose (2%), peptone (1%), yeast extract (1%) • Lạnh đông -30 oC Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 24 12
13. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Bảo qu ản ở nhi ệt độ th ấp Bình ch ứa nit ơ l ỏng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 25 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Bảo qu ản ở nhi ệt độ th ấp • Ưu điểm • Nh ượ c điểm • Ứng d ụng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 26 13
14. 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Các ph ươ ng pháp khác • Bảo qu ản trên ch ất mang: đấ t, cát, kaolin, silicagel, gi ấy lọc • Bảo qu ản trong n ướ c c ất Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 27 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men bia Ki ểm tra n ấm men bia tr ướ c khi s ử d ụng • Hi ện t ượ ng nhi ễm
    Nấm men d ại
    Vi khu ẩn • Ho ạt tính lên men • Các tính ch ất khác Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 28 14
15. Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 29 CH ƯƠ NG 2 KỸ THU ẬT VI SINH TRONG S ẢN XU ẤT BIA 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men 2.2. Nhân gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia 2.3. Ph ươ ng pháp ho ạt hóa n ấm men bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 30 15
16. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Khái ni ệm • Canh tr ườ ng vi sinh v ật (culture) • Canh tr ườ ng vi sinh v ật thu ần khi ết (pure culture) • Ý ngh ĩa th ực ti ễn Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 31 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Thu nh ận canh tr ườ ng n ấm men thu ần khi ết • Sử d ụng micromanipulator • Ph ươ ng pháp khác Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 32 16
17. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Mục đích • Sinh kh ối • Ho ạt tính Nguyên t ắc Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 33 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Cách th ực hi ện • Môi tr ườ ng
    Cơ ch ất
    Độ vô trùng • Điều ki ện nuôi c ấy
    Nhi ệt độ
    pH
    Oxy → Ch ọn ph ươ ng pháp nuôi c ấy Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 34 17
18. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Sơ đồ nhân gi ống: 2 giai đoạn • Ví d ụ:
    Giai đoạn phòng thí nghi ệm 10mL → 100mL → 1L → 10L
    Giai đoạn phân x ưở ng 100L → 1m 3 → 10m 3 → • Vấn đề
    Độ chênh l ệch gi ữa 2 c ấp liên ti ếp
    Cách c ấy gi ống
    Xác đị nh th ời gian nuôi c ấy c ủa m ỗi c ấp Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 35 Nhân gi ống phòng thí nghi ệm Sử d ụng • Ống nghi ệm • Erlenemeyer • Bình lên men bằng th ủy tinh Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 36 18
19. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Nhân gi ống phân x ưở ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 37 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Nhân gi ống phân x ưở ng Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 38 19
20. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Nhân gi ống phân x ưở ng • Độ vô trùng • Vấn đề cung c ấp oxy
    Ph ươ ng pháp  Khu ấy tr ộn  Sục khí
    Oxy  Ngu ồn g ốc  Xử lý • Vấn đề hi ệu ch ỉnh nhi ệt độ Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 39 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Kỹ thu ật nhân gi ống • Lưu ý
    Môi tr ườ ng
    Điều ki ện nuôi c ấy Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 40 20
21. 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Đánh giá ch ất l ượ ng men gi ống • Đị nh l ượ ng s ố t ế bào • Ki ểm tra ho ạt tính • Các ch ỉ tiêu khác Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 41 2.2. Nhân gi ống n ấm men bia Ho ạt hóa Active dried yeast • Mục đích • Ph ươ ng pháp
    Môi tr ườ ng
    Điều ki ện nuôi c ấy Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 42 21
22. CH ƯƠ NG 2 KỸ THU ẬT VI SINH TRONG S ẢN XU ẤT BIA 2.1. B ảo qu ản gi ống n ấm men 2.2. Nhân gi ống n ấm men trong s ản xu ất bia 2.3. Ph ươ ng pháp ho ạt hóa n ấm men bia Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 43 2.3. Ho ạt hóa n ấm men bia Khái ni ệm • Hi ện t ượ ng n ấm men thoái hóa • Nguyên nhân Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 44 22
23. 2.3. Ho ạt hóa n ấm men bia Cách th ực hi ện • Ch ọn m ẫu • Sử d ụng môi tr ườ ng l ỏng • Sử d ụng môi tr ườ ng đặ c Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 45 2.3. Ho ạt hóa n ấm men bia Cách th ực hi ện • Ki ểm tra
    Các tính ch ất sinh lý
    Ho ạt tính lên men
    Gene • Bảo qu ản Lê V ăn Vi ệt M ẫn (3/2009) 46 23