Cac qua trinh vi sinh quan trong trong che bien va bao quan thuc pham

Nguyen Thanh Tu Collection
Nguyen Thanh Tu CollectionCEO - CCO - Co-Founder à www.daykemquynhon.ucoz.com
CÁC QUÁ TRÌNH VI SINH QUAN TRỌNG
TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
Bài giảng
LỜI NÓI ĐẦU
Trao đổi chất và năng lượng là quá trình sinh hóa
quan trọng để vi sinh vật có thể sinh trưởng và phát
triển.
- Quá trình chuyển hóa glucid
- Quá trình chuyển hóa protein
- Quá trình chuyển hóa lipid
Đây là các quá trình chuyển hóa có sự ảnh hưởng lớn
đến vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên và những quá
trình này được ứng dụng trong hàng loạt ngành sản xuất
cũng như làm cơ sở khoa học để chọn các phương pháp
bảo quản và chế biến thực phẩm.
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA
GLUCID
Các con đường chuyển hóa glucid
Glucose
Ribulose-5-phosphate
Con đường
Pentose
phosphate
Con đường EMP Con đường ED
Fructose-6-phosphate
6-phosphogluconate
3-phosphoglyceraldehyde
Pyruvate
Chu trình
TCA
Lên men
6-phosphogluconate6-phosphogluconate
▪ Theo con đường đường phân vi sinh vật sẽ chuyển hóa
glucose thành pyruvate và năng lượng dự trử ATP.
▪ Pyruvate tiếp tục được các vi sinh vật chuyển hóa theo
2 con đường: hiếu khí và kỵ khí.
- Nếu vi sinh vật hoạt động trong điều kiện hiếu khí thì
pyruvate sẽ bị oxi hóa hoàn toàn theo chu trình TCA
thành CO2 và H2O.
- Nếu vi sinh vật hoạt động trong điều kiện kỵ khí thì
pyruvate sẽ được chuyển hóa theo con đường lên men và
tạo ra các sản phẩm khác nhau.
Như vậy quá trình nào có ý nghĩa quan trọng trong
thực phẩm?
1. Quá trình oxy hóa?
2. Quá trình lên men?
Lên men là gì?
Lên men là quá trình chuyển hóa vật chất hữu cơ, mà
chủ yếu là cacbonhydrate dưới tác dụng của vi sinh vật
trong điều kiện không có oxy để thu nhận năng lượng.
Lên men là quá trình mà vi sinh vật có thể làm biến đổi
chất lượng và đặc điểm cảm quan của thực phẩm.
Lên men thực phẩm: là công nghệ sử dụng vi sinh vật
để cải tiến chất lượng thực phẩm trong quá trình sản xuất
cũng như trong bảo quản.
Kết quả của các quá trình lên men thực phẩm là gì?
- Tạo ra các thực phẩm lên men đặc trưng riêng.
- Làm biến đổi sản phẩm thực phẩm về thành phần, giá
trị dinh dưỡng, cảm quan, gia tăng giá trị hấp thụ, độ
an toàn và thời gian sử dụng…
- Giảm pH môi trường thực phẩm từ đó tiêu diệt hoặc ức
chế vi khuẩn gây hại bệnh hoặc hư hỏng thực phẩm.
- Tạo ra một số chất ức chế vi khuẩn như: diaxetyl,
hydroperoxyde, acetaldehyde và đặc biệt là
bacterriocin.
Tác nhân lên men
Không chỉ nấm men và vi khuẩn, mà cả nấm nói chung, nấm
mốc nói riêng cũng là những tác nhân của quá trình lên men, tạo ra
các sản phẩm lên men, thực phẩm lên men rất đặc biệt, khác nhau.
- Nấm men
- Vi khuẩn
- Nấm mốc
Tùy thuộc vào hệ enzyme từng loài vi sinh vật mà quá trình
chuyển hóa glucose thu được các sản phẩm lên men khác nhau.
Người ta thường dùng tên của sản phẩm điển hình được tích lũy
trong quá trình lên men để đặt tên cho quá trình lên men đó.
CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN
1.1. Lên men ethanol
Định nghĩa:
Dưới tác dụng của một số loài vi sinh vật trong điều
kiện yếm khí, đường glucose được chuyển hóa thành
ethanol và khí cacbonic đồng thời giải phóng năng lượng.
Quá trình này gọi là quá trình lên men ethanol hay lên
men rượu.
Trong tất cả các quá trình chuyển hóa glucid do vi sinh
vật gây ra, sự lên men rượu được ứng dụng rộng rãi nhất
trong công nghiệp thực phẩm, ứng dụng này đã có từ thời
xưa sơ bộ để sản xuất rượu vang, bia và các nước uống
giải khát lên men khác.
Cơ chế lên men rượu
Phương trình tổng quát:
C6H12O6 + 2(P) + 2ADP = 2C2H5OH + 2CO2↑ + 2ATP
(glucoza) (rượu etylic)
Hình 1. Quá trình chuyển hóa glucose thành rượu etylic
Cơ chế lên men rượu
Đường và các chất dinh dưỡng khác của môi trường lên
men, trước tiên được hấp thụ trên bề mặt và sau đó khuếch tán
qua màng bán thấm và vào bên trong tế bào nấm men.
Sự phân hủy đường thành rượu trong tế bào nấm men xảy
ra bằng hàng loạt các phản ứng với sự tham gia rất phức tạp
của nhiều loại enzyme khác nhau, bước cuối cùng của quá
trình lên men là sự chuyển hóa axit pyruvic thành rượu etylic
và khí CO2.
Ngoài sản phẩm chính là ethanol thì quá trình lên men rượu
còn ra nhiều sản phẩm phụ khác nhau như: glyxerin, aldehyt
axetic, các axit xucsinic, axetic, lactic và xitric, các este và
rượu bậc cao.
Các giai đoạn lên men rượu
Nếu cơ chất là sản phẩm phức tạp khác nhau như tinh
bột, xenlulose thì quá trình sẽ có hai giai đoạn.
- Giai đoạn đầu: vi sinh vật sẽ phân giải các hợp chất
hữu cơ phức tạp này thành dịch đường đơn.
- Giai đoạn hai: lên men đường thành rượu.
Điều kiện lên men rượu:
- pH lên men pH= 4-6
- Nhiệt độ lên men 3-45oC. Nếu lên men dưới 10oC thì
là lên men lạnh, trên 10oC thì gọi là lên men nóng.
Các thời kỳ lên men rượu
- Thời kỳ cảm ứng:
Lượng acetaldehyt (CH3CH=O) được tạo thành còn ít.
Ion H+ được chuyển từ NADH2 đến glyxeraldehyt-3-photphat để
tạo thành glyxerin-3-photphat.
Sau đó glyxerin-3-photphat bị khử gốc photphat để tạo thành
glyxerin.
Phương trình tổng quát:
NADH2 NAD+
Glyxeracetaldehyt–3–photphat Glyxeryl–3–photphat
Glyxeryl
- P
Thời kỳ tỉnh
Khi lượng acetaldehyt (CH3CH=O) tạo thành đạt được
một lượng nhất định, Axetaldehyt bị khử tạo thành rượu
etylic.
Glyxerin chỉ được tạo thành từ thời kỳ cảm ứng do đó
nó chỉ là sản phẩm phụ trong khi lên men trong môi
trường axit.
Phương trình tổng quát của quá trình này như sau:
C6H12O6 + 2(P) + 2ADP = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
Nếu tiến hành kiềm hoá môi trường bằng Na2CO3, K2CO3 hay
(NH4)2CO3 thì axetaldehyt vừa bị khử vừa bị oxi hoá, vì vậy chất
nhận H2 từ NADH là glyxeraldehit 3-photphat và kết quả sẽ tạo
thành glyxerin.
Như vậy trong môi trường kiềm ta thu được glyxerin, axit axetic
và rượu etylic.
Phương trình tổng quát như sau:
CH2OH
C6H12O6 + H2O → CHOH + CH3COOH + C2H5OH + 2CO2
CH2OH
(glucoza) (glyxerin) (axit acetic)
Sản phẩm lên men rượu
Theo M. Larpent – Gougaud và cộng sự (1992) thì tỷ lệ về
sản phẩm lý thuyết quá trình lên men rượu như sau:
STT Sản phẩm lên men Tỷ lệ %
1 Ethanol 48,4 %
2 CO2 46,6 %
3 Glycerin 3,3 %
4 Các hợp chất khác 1,5 %
5 Sinh khối tế bào 1,2 %
Nguồn nguyên liệu lên men rượu
Một số dạng nguyên liệu chính như sau:
- Nguyên liệu chứa tinh bột: bao gồm nhiều loại chứa
tinh bột khác nhau như hạt ngũ cốc, các loại củ.
- Nguyên liệu chứa đường: Các loại trái cây chín, mật rỉ
đường.
- Nguyên liệu chứa cellulose: Các nguyên liệu có
cellulose đều có khả năng lên men rượu.
Nguồn vi sinh vật lên men rượu
1. Nấm men
Nấm men là tác nhân cơ bản gây nên quá trình lên
men rượu, tuy nhiên không phải loài nào cũng lên men
đường thành rượu được mà chỉ có một số loài có khả
năng này.
Trong sản xuất hiện nay người ta thường dùng một
số loài thuộc họ Saccharomycesaceae.
Theo đặc tính lên men người ta chia nấm men thành
hai nhóm:
- Nấm men lên men nổi
- Nấm men lên men chìm.
Nấm men lên men nổi:
Là những nấm men có cường lực lên men rất nhanh và
mạnh.
Nhiệt độ thích hợp cho nấm men này sinh trưởng từ 20
÷ 28oC, có tốc độ lên men rất lớn, lượng đường tiêu thụ
rất nhiều.
Do sinh ra nhiều khí CO2 nên các tế bào nấm men ở
dưới sẽ theo CO2 nổi lên trên bề mặt, vì vậy nấm men hoạt
động mạnh hơn và lên men cả các phân tử đường trên bề
mặt.
Người ta thường sử dụng để sản xuất cồn và bánh mì.
Tiêu biểu là loài Saccharomyces cerevisiae.
Nấm men lên men chìm:
Là những nấm men có cường lực lên men yếu, nhiệt độ
thích hợp từ 5 ÷ 10oC.
Trong quá trình lên men lượng khí CO2 tạo ra ít và do
nhiệt độ thấp nên nó được giữ lại trong dung dịch lên
men.
Nấm men tiếp xúc ít và sau khi lên men chúng tạo
thành váng cặn dưới đáy thùng.
Quá trình lên men chậm và xảy ra từ từ.
Nấm men chìm thường dùng trong sản xuất bia, rượu
vang, sâmpanh. Tiêu biểu là loài Saccharomyces
ellipsoideus.
2. Nấm mốc
Nếu sản xuất rượu từ tinh bột thì chúng ta phải qua
bước đường hoá tức là giai đoạn chuyển tinh bột thành
đường. Ngày nay người ta thường sử dụng nấm mốc cho
giai đoạn này.
Nấm mốc là nguồn giàu enzyme amylase để chuyển
tinh bột thành đường.
Hiện nay người ta thường sử dụng một số loài nấm
mốc sau:
- Aspergillus oryzae
- Aspergillus usamii
- Aspergillus awamori
- Mucor rouxii
- Aspergillus oryzae: là nấm mốc có màu vàng, bào tử hở. Đặc
điểm của nó là có hệ enzyme amilase và protease. Được sử dụng
rộng rãi trong sản xuất tương và nước chấm.
- Aspergillus usamii: là nấm mốc có màu xám trắng, rất giàu
enzyme amylase. Được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản
xuất rượu.
- Aspergillus awamori: là nấm mốc có màu xám đen giàu enzyme
amylase. Được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất
rượu.
- Mucor rouxii: thường có màu xám trắng, được sử dụng rộng rãi
trong các nhà máy rượu sản xuất theo phương pháp amilo.
Khác với cả 3 loài trên phải nuôi cấy trên môi trường đặc, Mucor
phát triển tốt trong môi trường lỏng và tạo nhiều enzyme amylase.
3. Vi khuẩn
Một số vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí tùy tiện có khả năng lên men
chuyển hóa đường thành rượu như: Sasina ventriculi, Zymononas
mobylis. Ngoài ra còn có vi khuẩn lactic dị hình, vi khuẩn đường
ruột hay Clostridium cũng có khả năng lên men đường thành rượu
etylic, butylic…
Tuy nhiên, trong công nghiệp thực phẩm người ta chủ yếu sử
dụng nấm men trong lên men rượu.
Trong sản xuất một số nhà máy sản xuất còn sử dụng vi khuẩn
lactic để tạo pH môi trường thích hợp cho quá trình lên men rượu.
Tức là sau khi đường hoá xong người ta cho vi khuẩn lactic vào môi
trường, chúng sẽ phát triển và tạo lượng axit nhất định, độ axit này
thích hợp nấm men phát triển và tiến hành lên men.
Thường người ta sử dụng vi khuẩn Thermobacterium cereale và
vi khuẩn Denbrue.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Trong sản xuất ngoài việc lựa chọn chủng nấm men còn
phải nghiên cứu tạo điều kiện thích hợp nhất để đạt hiệu
suất lên men cao.
a. Đường và nồng độ đường
Tất cả nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn
giản như đường đơn (glucose, fructose) và đường đôi
(maltose, saccarose) riêng đường lactose chỉ có nấm men
Saccharomyces lactic sử dụng được.
Nấm men hoàn toàn không có khả năng thủy phân các
loại đường đa.
Nồng độ đường:
Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men rượu từ 8 ÷
20%. Khi nồng độ đường lớn hơn 30% sẽ ức chế quá trình lên men
rượu.
Trong sản xuất cồn người ta sử dụng nồng độ đường từ 14 ÷
20%, quá trình lên men xảy ra mạnh và hết lượng đường sau đó
người ta chưng cất để thu cồn.
Đối với việc sản xuất rượu vang người ta sử dụng nồng độ đường
từ 16 ÷ 25% và dùng nấm men chìm, nên quá trình lên men chậm
và sau khi lên men vẫn còn một lượng đường trong rượu vì vậy
rượu vang thường có vị ngọt.
Còn trong sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ 9 ÷ 12%.
b. Oxy
Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều kiện
hiếu khí với sự có mặt của oxy sẽ xảy ra phương trình phản ứng
sau:
C6H12O6 + 6O2→ 6H2O+ 6CO2 + Q1 → gia tăng sinh khối
Chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới tiến hành lên men rượu theo
phương trình:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q2
Vì vậy khi có mặt của oxy sẽ kiềm hãm quá trình lên men rượu.
Hiệu ứng Pasteur: là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có
mặt của oxy. Sự chuyển từ lên men sang hô hấp ngoài việc giảm
hiệu suất tạo thành rượu và khí cacbonic còn giảm hiệu suất sử
dụng đường.
c. Độ rượu
Rượu được tích tụ dần trong dịch lên men và chính nó
lại là chất độc kìm hãm các nấm men.
Nấm men chịu nồng độ cồn từ 8 ÷ 12% và khi nồng độ
rượu từ 16 ÷ 18% đại đa số nấm men bị ức chế. Nếu nồng
độ cồn quá cao sẽ ức chế tất cả các nấm men.
Khả năng chịu cồn của nấm men là nồng độ cồn ức chế
sự phát triển và hoạt động của nấm men sau 72 giờ nuôi
cấy ở nhiệt độ 30oC.
Tuỳ theo khả năng chịu được nồng độ cồn khác nhau
mà người ta sản xuất ra các sản phẩm khác nhau.
d. Độ pH
Độ pH môi trường có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lên
men rượu. Tuỳ thuộc vào sản phẩm thu được mà người ta điều
chỉnh pH môi trường cho thích hợp.
- pH môi trường axit thì sản phẩm thu được là rượu etylic.
- pH môi trường axit yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic và
glyxerin.
- pH môi trường kiềm yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic,
axit axetic và glyxerin.
Bình thường lên men rượu được thực hiện ở pH= 4 ÷ 4,5. Để axit
hóa môi trường người ta thường dùng H2SO4 hoặc axit lactic để tạo
pH thích hợp bằng cách cấy vi khuẩn lactic vào sau đó thanh trùng
rồi mới cấy nấm men vào.
e. Nhiệt độ
Tuỳ thuộc vào nấm men nổi hay nấm men chìm mà
điều chỉnh nhiệt độ môi trường cho thích hợp.
- Đối với nấm men nổi nhiệt độ thích hợp từ 20 ÷
28oC
- Nấm men chìm nhiệt độ thích hợp từ 5 ÷ 10oC.
Ngoài ra khi nhiệt độ từ 28 ÷ 30oC thì rượu bay hơi
làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn.
ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU
TRONG THỰC PHẨM
1. Sản xuất rượu
Nguồn nguyên liệu:
Sản xuất từ các nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, sắn, ngô…
Người ta thuỷ phân tinh bột thành đường bằng axit, kiềm hay
enzyme sau đó lên men đường thành rượu nhờ nấm men.
Sản xuất từ nguyên liệu rỉ đường thường có từ 35 ÷ 40% là
đường. Trước khi lên men phải pha loãng xuống từ 14 ÷ 20%.
Người ta có thể sử dụng đường sữa là nước thải của công nghiệp
sản xuất phomat. Nguyên liệu này chứa nhiều đường lactose nên
phải dùng nấm men Saccharomyces lactis.
Sản xuất từ nước thải nhà máy giấy, nguyên liệu này chứa nhiều
cenlulose, hemi cenlulose, dextrin. Trước khi lên men phải thuỷ
phân chúng thành đường.
Các phương pháp sản xuất rượu
Nếu đi từ nguyên liệu là tinh bột thì tuỳ theo cách sử
dụng nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành đường mà
phương pháp sản xuất rượu có thể chia làm 3 cách.
- Phương pháp Amylo:
Thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase của nấm mốc
Mucor hay Rhizopus.
Sau 24h thuỷ phân thì cho nấm men vào, hai quá trình
đường hoá và lên men rượu được diễn ra song song.
Sau 3 ngày nấm mốc sẽ bị chết vì nồng độ rượu tăng
cao, sau 7 ngày thì quá trình lên men kết thúc.
- Phương pháp Mycos-Malt:
Thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase của nấm mốc
Aspergillus niger hay Aspergillus oryzea dưới dạng malt.
Malt là các bào tử nấm mộc được nuôi trong điều kiện sau:
môi trường cám và thức ăn vô cơ có pH 4-5 và độ ẩm 55%, nhiệt
độ nuôi 28 ÷ 30oC trong 48h.
Malt này được dùng để thuỷ phân tinh bột với tỷ lệ 10%, thời
gian thuỷ phân là 4 ÷ 6h.
Sau đó đem tiệt trùng và cho nấm men vào, lên men trong
vòng 48h rồi đem chưng cất.
Như vậy phương pháp này sẽ rút ngắn được thời gian lên
men.
Phương pháp men thuốc bắc:
Men thuốc bắc là một chế phẩm có môi trường cơ bản là tinh
bột, bài thuốc cái và men gốc (bao gồm hai hệ vi sinh vật cộng sinh
với nhau).
Quá trình sản xuất rượu theo phương pháp này được tóm tắt như
sau:
Rượu sản xuất theo phương pháp này có tính chất thủ công với
qui mô hộ gia đình.
Rượu sau khi chưng cất còn được gọi là rượu gạo có mùi vi
thơm ngon nhưng độ tinh khiết không cao và còn lẫn nhiều tạp chất
như aldehit nên thường làm cho người uống bị đau đầu.
Nguyên liệu tinh bột đem nấu chín → cấy men thuốc bắc
→ Đường hoá → rượu hoá → cất rượu.
2. Sản xuất bia
Bia là đồ uống có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa
nhiều chất đạm dễ hấp thụ, chứa acid amin như Valin và
phenylalamin, các vitamin B1, B2, PP và nhiều chất khác.
Bia có độ rượu nhẹ từ 4 ÷ 5%, có vị đắng dễ chịu của
hoa hublong.
Nguồn nguyên liệu:
Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại
mạch, cao hoa hublong và nước.
Trong malt có sẵn enzyme amilase để thuỷ phân tinh
bột thành đường cung cấp cho quá trình lên men.
2. Sản xuất bia
Bia là đồ uống có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa nhiều chất
đạm dễ hấp thụ, chứa acid amin như Valin và phenylalamin, các
vitamin B1, B2, PP và nhiều chất khác.
Bia có độ rượu nhẹ từ 4 ÷ 5%, có vị đắng dễ chịu của hoa
hublong.
Nguồn nguyên liệu:
- Malt: là tên gọi chung của các hạt ngũ cốc đã nảy mầm như: đại
mạch, tiểu mạch, lúa mì... Trong sản xuất bia người ta dùng đại
mạch.
Trong malt có sẵn enzyme amilase để thuỷ phân tinh bột thành
đường cung cấp cho quá trình lên men.
- Hoa huplong: chứa các chất tạo vị đắng, tăng khả năng tạo bọt và
độ bền bọt cho bia. Ngoài ra tanin trong hoa huplong tham gia quá
trình kết tủa protein làm tăng tính ổn định của bia.
- Nước: là thành phần cơ bản trong quá trình lên men bia và cũng
là yếu tố rất quan trọng trong sản xuất bia, chất lượng nước phần
nào quyết định chất lượng bia.
Chất lượng nước được quyết định bởi chỉ tiêu: độ cứng, pH, hàm
lượng chất rắn và chỉ tiêu vi sinh.
Vi sinh vật lên men: là nấm men thuộc giống Saccaromyces.
Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 25 – 30oC, ngừng hoạt động
ở 40oC, có khả năng chịu lạnh cao.
Người ta chia nấm men bia thành 2 loại:
- Nấm men nổi thuộc loại Saccaromyces cerevisiae: loại này chỉ
phát triển và lên men bia ở nhiệt độ từ 12 – 13oC trở lên.
- Nấm men chìm thuộc loài Saccaromyces carlsbergensis: phát
triển tốt ở ngay nhiệt độ thấp (6-7oC). Loại này đang được sử dụng
rộng rãi ở nước ta.
Quy trình làm bia gồm hai công đoạn chủ yếu:
- Công đoạn thứ nhất: nấu dịch lên men là công đoạn đường hóa
biến tinh bột thành đường maltose.
- Công đoạn thứ hai: lên men là công đoạn nhào trộn, ủ chín.
Quá trình lên men bia là một quá trình biến đổi sinh hóa, hóa học
và sinh học phức tạp với sự tác động của hệ enzyme do nấm men
Saccharomyces cerevisiae tạo ra.
Nấu dịch lên men
Malt
Tình bột
Houplon
Các chất khác
Xử lý Dịch lên men
Quá trình hoà tan
Quá trình thuỷ phân các chất từ malt, tinh bột
τT0E
Sơ đồ hệ thống của quá trình nấu dịch lên men bia
Quá trình lên men bia:
- Giai đoạn lên men chính:
Tế bào nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh, cơ chất tiêu hao
một lượng đáng kể, một lượng đường khá lớn được chuyển hóa
thành ethanol, CO2 và các acid hữu cơ, sinh khối và một ít sản phẩm
phụ.
Giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ cao, thường từ 28÷30oC. Dịch
đường ban đầu có nồng độ từ 9 ÷ 12%, sau khi lên men thì còn
khoảng 2÷3%.
pH thay đổi từ pH=5,3-6 xuống pH =4-4,5 do sự tạo thành các
acid hữu cơ và CO2.
Thời gian lên men chính khoảng 6 ÷ 10 ngày. Thời gian phụ thuộc
vào các chất hòa tan ban đầu và yêu cầu chất lượng bia.
Kết thúc giai đoạn này ta thu được bia non: còn đục, có mùi vị
đặc trưng của bia nhưng chưa phù hợp cho giải khác.
- Giai đoạn lên men phụ:
Sau khi lên men chính người ta chuyển bia non sang lên men
phụ.
Lên men phụ được thực hiện trong thiết bị kín ở nhiệt độ thấp 0
– 5oC. Quá trình này có đặc điểm như sau:
Quá trình lên men diễn ra chậm, dịch lên men được lắng động và
bảo hòa CO2. Giai đoạn này còn gọi là quá trình ủ chín bia.
Thời gian lên men phụ kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, phụ
thuộc vào chất lượng bia cần có.
Kết thúc giai đoạn này ta thu được bia là một dạng sản phẩm
dung dịch bảo hòa CO2, có hương vị thơm ngon, dễ chịu nhờ các
quá trình chuyển hóa ở nhiệt độ thấp.
3. Sản xuất rượu vang
Rượu vang theo nghĩa hẹp là từ dùng để chỉ rượu được lên men
từ dịch ép của quả nho. Ngày nay rượu được lên men từ các dịch
quả táo, dâu, mận, chuối… cũng được gọi là rượu vang kèm theo
tên của loại quả lấy nước ép.
Rượu vang thu được không qua chưng cất, có hương vị thơm
ngon của trái cây tự nhiên, có độ cồn từ 20-15%.
Nguồn nguyên liệu:
Tất cả các loại quả này có chứa đường, protein, muối khoáng…
không chứa các chất độc hại với nấm men đều có thể sử dụng để
lên men rượu vang. Các loại quả như: nho, táo, dâu, cam, xoài…
tuy nhiên nho vẫn là nguyên liệu thích hợp nhất cho sản xuất rượu
vang.
Xử lý nguyên liệu:
- Thu hoạch hái nho, đem nghiền hoặc ép để thu dịch quả.
- Cho khí SO2 vào trong phần dịch quả để chống oxy hóa và tiêu
diệt vi khuẩn.
- Pha loãng dịch nước quả bằng nước (nếu lượng nước ép chưa
đủ), tỷ lệ pha loãng khoảng 15-20% so với nguyên liệu ban đầu.
- Bổ sung thêm đường, nitơ, vitamin…
- Điều chỉnh pH < 3,5 để ức chế các vi sinh vật gây hỏng rượu
vang.
- Trong trường hợp nước quả thu được không đảm bảo độ tinh
sạch có thể sẽ phải thanh trùng ở 65-70oC trong 10 phút.
Nguồn vi sinh vật:
Để sản xuất nấm men người ta thường dùng 2 nguồn giống sau:
- Người giống bổ sung:
+ Saccharomyces ellipsoideus
+ Saccharomyces cerevisiae
+ Saccharomyces oviformis
+ Torulopsis
- Nguồn giống dính trên vở nguyên liệu: tồn tại trên nguyên liệu và
theo quá trình xử lý đi vào quá trình lên men.
Người ta phân lập được nhiều loại nấm men từ các trái nho nguyên
liệu: S. beticus, S. bayanus, nhưng theo quan điểm hiện nay nó chỉ là
đồng danh của S. cerevisiae.
Quá trình lên men rượu vang:
- Giai đoạn lên men chính: dùng dịch nước hoa quả để lên men
thành rượu, độ rượu từ 12 ÷ 15%. Sau đó chuyển sang giai đoạn ủ
làm cho protein, pectin, tanin lắng xuống làm cho rượu trong hơn.
- Giai đoạn lên men thứ cấp (giai đoạn ủ): từ 3 đến 4 tháng đối
với rượu vang và hàng năm đối với sâmpanh. Trong giai đoạn ủ sẽ
tích tụ CO2 và chất thơm.
Ủ thông thường: sẽ tạo ra rượu vang non sau đó ủ trong thùng
gỗ sồi để tạo ra hương thơm đặc trưng.
Ủ chín trong thùng hay trong chai lượng CO2 cao tạo ra
sâmpanh.
Quy trình sản xuất rượu vang nho
Nho
Nghiển
Lên men
Đóng thùng
Lên men phụ
Lọc
Đóng chai
Thùng gỗ
sồi
Chai, nút
bấc
Rượu
vang
nho
Bã
4. Sản xuất bánh mì
Sử dụng chủng nấm men nổi có khả năng sử dụng chất
khô cao.
- Nguyên liệu: bột mì, đường, nấm men bánh mì và những
thành phần khác trộn đều.
- Quá trình lên men bánh mì gồm: quá trình lên men phụ
(lên men lactic) và quá trình lên men chính (lên men
rượu).
Quá trình lên men tạo ra CO2 tích tụ thành các túi khí,
khi nướng sẽ phồng lên tạo độ xốp cho bánh mì.
Các sản phẩm lên men như: rượu, ester, axit lactic… sẽ
tạo ra mùi thơm đặc trưng cho bánh mì.
1.2. Lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường glucose
tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí thành axit
lactic dưới và một số acid hữu cơ khác và giải phóng năng
lượng.
Hình 2. Quá trình chuyển hóa glucose thành acid lactic
Phân loại lên men lactic
Có hai quá trình lên men lactic khác nhau:
- Lên men đồng hình (còn gọi là lên men điển hình): cho sản
phẩm chủ yếu là aicd lactic (80-90%) và rất nhỏ các sản phẩm phụ
khác.
- Lên men dị hình (còn gọi là lên men không điển hình): cho sản
phẩm chính là acid lactic (50%) cùng số lượng khá lớn những sản
phẩm phụ khác (aicd acetic, rượu etylic, CO2, glycerin). Các sản
phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm.
Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống
vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh.
Vi khuẩn lên men lactic
a. Đặc điểm
Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là các vi
khuẩn hô hấp tuỳ tiện. Chúng có khả năng lên men nhiều loại
đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên men các
loại glucid phức tạp và tinh bột.
Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, vitamin, axit
amin và khoáng chất.
Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit pH từ
5,5 ÷ 6 và khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại.
Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50oC. Tuy
nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt
độ lớn hơn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn.
Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành
hai loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình.
Vi khuẩn lên men đồng hình:
+ Lactobacterium casei: đây là những trực khuẩn rất ngắn yếm
khí tuỳ tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi
trường có từ 0,8 ÷ 1% axit lactic. Ở điều kiện bình thường gây
chua sữa trong vòng 10 đến 12 giờ. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này
là peptone. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 10oC, tối ưu
là 35oC và tối đa là 45oC.
+ Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, thường
phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 25oC
÷ 30oC, lên men glucose, galactose.
+ Lactobacterium bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ
phát triển tối ưu là 20oC, có khả năng lên men glucose, lactose. Có
khả năng tạo độ axit cao (3,7% axit lactic).
+ Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây
là trực khuẩn lớn. Trong quá trình phát triển của mình chúng có
khả năng tạo thành sợi. Nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển từ 45
÷ 50oC, khác với các loài khác chúng không có khả năng lên men
đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa.
+ Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng
trong sữa ủ chua. Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo
thành tế bào đơn và có khi tạo thành chuỗi. Thường chúng tạo
thành chuỗi trong quá trình lên men. Khả năng tạo axit tối đa
trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%.
Vi khuẩn lên men dị hình:
+ Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy
chúng trong các dịch lên men chua rau cải. Chúng tồn tại
từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi, hoặc
chuỗi ngắn có khi ghép thành từng chuỗi dài hình sợi. Khi
lên men rau cải chua tạo thành axit lactic, axit axetic, rượu
etylic và CO2. Lên men đường saccarose tốt hơn lên men
đường lactose.
+ Lactobacterium lycopersici: là trực khuẩn gram dương,
sinh hơi, tế bào tạo thành chuỗi hay đơn, có khi ghép
thành đôi một. Khi lên men chúng tạo thành axit lactic,
rượu êtylic, axit axetic và CO2. Chúng có khả năng tạo
bào tử, tế bào sinh dưỡng thường chết ở nhiệt độ 80oC.
ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG
THỰC PHẨM
1. Sản xuất sữa chua lên men
Sữa lên men hay còn gọi là sữa chua, là sản phẩm
thu được từ thông qua hoạt động của một số vi sinh vật
lên men sữa, trong đó chủ yếu là hệ vi khuẩn lactic và
men sữa.
Sữa chua có giá trị dinh dưỡng cao và có hương vị
thơm ngon nên được nhiều người ưa thích.
Trên thị trường hiện nay, sản phẩm sữa chua rất đa
dạng và phong phú về chủng loại. Các nhà sản xuất luôn
thay đổi cấu trúc và hương vị của sữa chua phù hợp với
thị hiếu người tiêu dùng.
Phân loại sữa chua
Sữa chua truyền thống (set yoghurt): Sản phẩm có cấu trúc gel
mịn. Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên
liệu được cấy giống, rồi được rót vào bao bì. Quá trình lên men diễn
ra trong bào bì và làm đông tụ protein tạo cấu trúc đặc trưng cho sản
phẩm.
Sữa chua dạng khuấy (stirred yoghurt): Sản phẩm không có cấu
trúc gel min như sữa chua truyền thống. Trong quy trình sản xuất
sữa chua dạng khuấy, người ta phá vỡ cấu trúc khối đông tụ một
phần do sự khuấy trôn với hương liệu, dịch trái cây và màu sắc…
Sữa chua uống (dringking yoghurt): Sản phẩm không có cấu
trúc dạng gel. Trong quá trình sản xuất sữa chua uống, người ta phá
vỡ hoàn toàn cấu trúc dạng gel sau quá trình lên men bằng phương
pháp khuấy trộn hoặc đồng hóa và làm giảm độ nhớt của sản phẩm.
Sữa chua lạnh đông (frozen yoghurt): Sản phẩm có dạng tương
tự như kem. Trong sản xuất sữa chua lạnh đông, sau quá trình lên
men, người ta đem đi xử lý lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản
phẩm.
Nguồn nguyên liệu sản xuất sữa chua
Sữa: để sản xuất sữa chua có thể sử dụng từ sữa tươi, sữa đặc có
đường, sữa hoàn nguyên hoặc sữa tái chế.
Sữa tươi làm nguyên liệu để sản xuất sữa chua phải đạt chất lượng
theo các yêu cầu sau:
+ Chỉ số hàm lượng chất khô không béo lớn hơn hoặc bằng 8,2% theo
quy định của WHO/FAO.
+ Chỉ số chất béo sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa phù hợp
theo yêu cầu của sản phẩm.
+ Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt.
+ Không chứa thực khuẩn thể (bacteriophage).
+ Không chứa kháng sinh.
+ Không chứa các enzyme.
+ Không chứa dư lượng hóa chất có nguốn gốc từ thuốc bảo vệ thực vật
hoặc từ quá trình vệ sinh dụng cụ, vật chứa.
- Phụ liệu:
+ Đường: thường là saccharose hoặc aspartam (nếu dành cho
người ăn kiêng để tăng vị ngọt của sản phẩm).
+ Trái cây hoặc dịch chiết trái cây: dâu tây, táo, cam...
+ Chất ổn định: gelatin, pectin, tinh bột, agar... để tăng độ nhớt,
cấu trúc dạng gel nhờ khả năng ái lực điện tử với nước của các chất
ổn định.
+ Hương liệu và màu: để làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm
theo tính chất của các loại trái cây.
- Men giống: có hai loài phổ biến thường được dùng để lên men
sữa chua, như:
+ Lactobacillus bulgaricus (phát triển tốt ở 45oC)
+ Streptococcus thermophillus (phát triển tốt ở 39oC)
Xử lý nguyên liệu
- Nếu là sữa ở dạng khô thì phải phục hồi sữa bằng cách
hòa sữa vào nước ở nhiệt độ 45-65oC, khuấy, lọc qua rây
và làm nguội đến 8-10oC.
- Bình thường hóa sữa: là bước điều chỉnh hàm lượng
lipid cho thích hợp, với tỷ lệ từ 3,2-6%.
- Thanh trùng sữa: diệt các vi sinh vật gây bệnh và cã
những vi sinh vật không gây bệnh.
- Đồng thể hóa sữa: Sữa để yên một khoảng thời gian
trên bề mặt sẽ xuất hiện váng sữa, do đó cần phải đồng
nhất lại sữa trước khi lên men.
Quá trình lên men tạo sữa chua
Quy trình sản xuất sữa chua được tiến hành qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn làm đông tụ sữa:
Ở giai đoạn này, quá trình lên men được tiến hành ở 29-35oC.
Quá trình lên men xảy ra một cách mạnh mẽ. Lúc này casin sữa bị
kết tủa ở pH đẳng điện, sữa được đông tụ, đạt độ chua cần thiết.
Căn cứ vào độ đông đặc của sữa và độ chua để kết thúc quá
trình lên men. Lúc này sữa phải đặc, đồng nhất, không có hiện
tượng nước-sữa tách rời nhau và độ chua đạt từ 60-80oT.
Tùy thuộc vào chủng giống và nhiệt độ lên men mà thời gian lên
men dài – ngắn khác nhau. Thông thường là khoảng từ 8-12h.
Khi sữa lên men đạt yêu cầu thì kết thúc quá trình lên men bằng
phương pháp làm lạnh nhanh.
Giai đoạn giữ sữa chín:
Kết thúc giai đoạn trên, dịch lên men được chuyển sang điều kiện
nhiệt độ 6-8oC.
Trong giai đoạn này quá trình lên men lactic vẫn còn nhưng chỉ
xảy ra ở mức độ yếu và sữa chua vẫn tiếp tục đông tụ.
Lúc này lipid trong sữa trở nên gắn, nước tự do liên kết với các
protein làm sữa đông đặc thêm.
Ngoài ra thì ở giai đoạn này còn xảy ra quá trình tạo hương cho
sữa, làm cho sữa chua có mùi rất đặc trưng.
Để tăng thêm sự hấp dẫn của sữa chua người ta có thể bổ sung
thêm hương vị trái cây trong giai đoạn này.
Thời gian của giai đoạn giữ chín sữa chua khoảng 12-14h
Quy trình chung sản xuất sữa chua
Sữa bột
Thanh trùng
Đồng hóa
Lên men
Gieo men
Làm lạnh
Phối trộn Nước
Men giống
Phối trộn
Bảo ôn
Phụ gia
Hương,
màu…
Sữa chua
Rót hộpHũ nhựa
2. Muối chua rau quả
Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây:
bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá
trị cảm quan của rau quả.
Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều kiện để
phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của
vi khuẩn gây thối rữa.
Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rau quả muối chua
được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế
giới.
Quá trình làm chua rau quả chủ yếu do loài Bacterium
cacumeris fermentati. Quá trình lên men chủ yếu do vi
sinh vật có trên bề mặt nguyên liệu.
Quá trình muối chua rau quả được tiến hành như sau:
- Lựa chọn rau quả
- Xử lý sơ bộ
- Phơi nắng
- Cho thêm đường, muối, nước
- Lên men
- Muối chua.
Thông thường muối chua rau quả người ta sử dụng 3%
lượng muối so với rau quả. Nếu nồng độ muối thấp thì rau
quả dễ bị thối. Nếu nồng độ muối quá cao thì quá trình
lên men chậm, sự tạo thành axit lactic giảm.
Tác dụng của một số quá trình cơ bản trong muối chua rau quả:
- Quá trình phơi nắng: làm giảm lượng nước có trong nguyên
liệu.
- Cho thêm muối, đường: tạo áp suất thẩm thấu, làm nguyên liệu
dễ nén chặt, không bị nát và trở nên giòn. Làm tăng nhanh quá
trình lên men.
Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 26 ÷ 35oC. Tuy
nhiên, ở nhiệt độ này vi khuẩn butyric có thể phát triển mạnh nên
trên thực tế người ta khống chế ở nhiệt độ trong khoảng 20 ÷
25oC.
Thông thường vi khuẩn lactic chịu được nhiệt độ thấp hơn so
với vi khuẩn khác, vì vậy trong muối chua cần tăng nhanh độ axit
để loại trừ khả năng nhiễm của một số loài vi sinh vật khác.
1.3. Lên men propionic
Lên men propionic là quá trình chuyển hoá axit lactic và muối
lactate thành axit propionic dưới tác dụng của vi sinh vật. Ngoài axit
propionic còn có các sản phẩm khác như: axit axetic, khí cacbonic và
nước.
Từ nguyên liệu đường:
3C6H12O6 → 4CH3CH2COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Glucose axit propionic axit axetic
Từ axit lactic:
3CH3CHOHCOOH→ 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O
Axit lactic axit propionic axit axetic
Theo quá trình này thì tỉ lệ giữa hai loại axit propionic và axit acetic
là 2:1 (Trong thực tế thu được là 1,5:1).
Vi sinh lên men propionic
Chủ yếu là các vi khuẩn propionic, trong đó loài hoạt động nhất là
Bacterium acidipropionic, chúng thường sống chung với vi khuẩn
lactic trong sữa.
Chúng được tìm thấy nhiều trong sữa, trong đất và trong khoang
miệng một số động vật nhai lại, tham gia quá trình tạo axit hữu cơ
trong đó.
Là loài trực khuẩn Gram dương, không chuyển động, không tạo
bào tử, hô hấp kỵ khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp từ 14 ÷ 35oC, pH
thích hợp trung tính.
Vi khuẩn này lên men dễ dàng axit lactic, muối lactate, đường
thành axit propionic.
Trong quá trình sống chúng cần bổ sung thêm nitơ hữu cơ phức
tạp dưới dạng protein.
Ứng dụng lên men propionic trong thực phẩm
Sản xuất phomat
Phomat là sản phẩm lên men được chế biến từ sữa dưới
sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật. Đây là sản phẩm
có giá trị dinh dưỡn cao và bảo quản được lâu.
Trong phomat chứa: protein 20% (dạng pepton và acid
amin), lipid 30%, các muối khoáng, các vitamin…
Dưới tác dụng của vi khuẩn Bacterium acidipropionic
và vi khuẩn lactic người ta tiến hành sản xuất phomat gồm
4 giai đoạn sau đây.
Cũng giống như quá trình sản xuất sữa chua, nguyên
liệu sản xuất phomat là sữa.
Quy trình sản xuất phomat
- Sản xuất phomat khối:
Cho men chua vào sữa chua đã thanh trùng Pasteur, khi
đó sẽ có quá trình lên men và tích tụ một lượng axit latic
khá lớn. Casein của sữa bị biến đổi thành paracazein lắng
xuống và ta thu được phomat khối.
- Tách đường:
Là giai đoạn tách sữa trong, đun nóng ở nhiệt độ từ 55 ÷
58oC trong 30 phút để phá huỷ enzyme rồi đem ép khối
phomat trong vòng 20 ÷ 24h ở nhiệt độ từ 25 ÷ 30oC,
trong thời gian này quá trình lên men vẫn tiếp tục.
- Muối phomat:
Phomat sau khi tách đường đem muối với dung dịch
muối ăn 24% trong vài ngày. Mục đích của giai đoạn này
là:
+ Tăng vị mặn cho phomat
+ Tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomat
+ Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại.
- Ủ chín phomat: sau khi muối phomat được chuyển vào
các hầm lên men nhiệt độ 50 ÷ 57oC, độ ẩm 80 ÷ 90%.
Quá trình chín phomat có thể kéo dài vài tháng đến hàng
năm. Đây là một quá trình hóa sinh phức tạp.
Động học quá trình chín phomat
Trong giai đoạn này khi lượng đường lactose không
còn, các vi khuẩn lactic cũng chết dần nên quá trình lên
men lactic không xảy ra.
Một số trực khuẩn lactic chuyển hóa lipid thành các
acid beo bay hơi và sau đó cũng chết dần.
Lúc này trong khối phomat vi khuẩn propionic bắt đầu
hoạt động mạnh và chuyển axit lactic thành axit propionic
và axit axetic, khí cacbonic. Hai axit này làm cho phomat
có vị chua và hăng đặc biệt, khí cabonic làm cho phomat
xốp.
Sự lên men kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng.
1.4. Lên men acetic
Nguyên lý chung của quá trình này là oxy hóa ethanol tạo thành
acetic trong điều kiện hiếu khí, dưới tác dụng của vi khuẩn acetic
(thuộc chi Acetobacter).
Để chuyển hoá thành axit axetic, rượu phải thẩm thấu qua thành
tế bào. Ở đây sẽ xảy ra quá trình chuyển hoá rượu thành axit axetic
rồi thẩm thấu ra ngoài môi trường bên ngoài.
Cơ chế chung:
CH3CH2OH CH3CHO + H2O
Acetaldehyde
CH3CHO + H2O CH3 - CH
OH
OH
Hydrate cua acetaldehyde
CH3 - CH
OH
OH
CH3COOH
Acetic acid
1.4. Lên men acetic
Ngoài khả năng oxi hoá rượu etylic thành axit axetic, vi
khuẩn axetic còn có khả năng oxi hoá một số rượu khác
thành axit tương ứng.
Ví dụ như: Propylic → axit propionic
Butylic → axit butyric
Glyxerin → dioxiaxeton
Ngoài ra chúng có thể oxi hoá glucose thành axit gluconic.
Nguồn nguyên liệu
Nguyên liệu trực tiếp là rượu, ngoài ra có thể dùng
nguyên liệu là glucid, đường quả hoặc đường khác.
Trong trường hợp dùng nguyên liệu là đường hoặc tinh
bột thì giai đoạn đầu là giai đoạn lên men rượu, sau đó
chuyển rượu thành acid acetic.
Vi khuẩn lên men axetic
Hiện nay người ta biết đến hàng chục loài vi khuẩn axetic thuộc
họ Acetobacter. Chúng có những đặc điểm chung sau đây:
- Là những trực khuẩn gram âm, không sinh bào tử, hô hấp hiếu
khí bắt buộc, xếp đôi hay tạo thành từng chuỗi, thường tạo thành
lớp màng trên bề mặt, có loài có khả năng chuyển động và có loài
không.
- Có nhiều trong rau quả.
- Nguồn dinh dưỡng cacbon: oxi hoá rượu etylic hay các rượu
khác thành axit tương ứng. Có khả năng sử dụng glucose.
- Nguồn dinh dưỡng nitơ: sử dụng muối amôn hay peptone.
- Có hai ngưỡng pH: pH thích hợp từ 5,4 đến 6,8, pH thích ứng
cho sự lên men từ 3,5 đến 4,5.
Các loài khuẩn Acetobacter
- Acetobacter aceti: là trực khuẩn ngắn, không chuyển động và
chúng có khả năng liên kết với nhau thành chuỗi dài. Chúng bắt
màu vàng với iot và có khả năng chịu nồng độ cồn khá cao (11%)
và tích tụ được 6% axit axetic. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng
là 35oC, nếu nhiệt độ lên quá 40oC sẽ xảy ra hiện tượng co tế bào và
sẽ tạo ra hình quả lê. Thường thấy chúng phát triển trong bia.
- Acetobacter pasteurianum: là trực khuẩn ngắn, hình thái gần
giống loài trên, chỉ khác là chúng bắt màu xanh thẫm với iot. Tạo
thành khuẩn lạc hình nhăn nheo trên môi trường đặc. Có khả năng
tích tụ 6,2% axit axetic.
- Acetobacter orleanense: là trực khuẩn không chuyển
động, có kích thước trung bình. Khi tăng nhiệt độ chúng
tạo thành tế bào hình dài hoặc hình sợi hoặc không tạo
hình. Thường thấy chúng phát triển trong dịch nho loãng.
Có khả năng tồn tại ở nồng độ cồn từ 11 ÷ 12% và tích luỹ
axit axetic đến 9,5%.
- Acetobacter xylinum: là trực khuẩn không chuyển động,
bắt màu xanh với iot. Chỉ có thể chịu được và tích tụ tối đa
4 ÷ 5% axit axetic và sau đó chúng oxi hoá axit axetic tạo
thành CO2 và H2O. Chúng được sử dụng trong ngành sản
xuất nước uống lên men có ga.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acetic
a. Nồng độ rượu
Tuỳ thuộc vào từng loài, nồng độ rượu phù hợp cho quá trình lên
men từ 6÷15%, thường trung bình là 13%. Khi hết rượu chúng oxi
hoá axit axetic thành CO2 và H2O để cung cấp năng lượng cho quá
trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn.
Để tránh trường hợp này cần phải kiểm tra nồng độ rượu thường
xuyên để dừng quá trình lên men khi nồng độ rượu còn 0,3÷0,5%.
b. Nhiệt độ
Tuỳ theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxi hoá khác
nhau. Trong sản xuất người ta thường dùng những loài vi khuẩn có
nhiệt độ thích ứng cho quá trình oxi hoá rượu thành axit axetic từ
30÷34oC.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acetic
c. Nồng độ axit
Tuỳ thuộc từng loài, đa số quá trình lên men bị ức chế khi nồng độ
axít acetic đạt hơn 8% và khi nồng độ axit từ 12÷14% thì quá trình
lên men hoàn toàn bị ngừng hoạt động.
d. Oxi
Quá trình lên men axetic là quá trình oxi hoá không hoàn toàn vì
vậy bắt buộc phải cung cấp vừa đủ lượng oxi để oxi hoá rượu thành
axit axetic. Tránh trường hợp oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O
nếu thừa oxi hoặc không oxi hoá hết rượu thành axit axetic nếu thiếu
oxi.
Trong thực tế sản xuất cần cung cấp 2,5m3 không khí khi oxi hoá
1 kg rượu khan thành axit axetic. Cần thông gió và vô trùng không
khí khi cung cấp oxi cho quá trình lên men.
e. Môi trường dinh dưỡng
Nếu chỉ có rượu thì vi khuẩn axetic không thể sống
được nên cần bổ sung một số chất dinh dưỡng khác..
Trong 100 lít rượu 10% cồn cần 500g đường glucose
hay tinh bột đã thuỷ phân, 25g superphotphat, 25g sunfat
amôn, ngoài ra còn bổ sung thêm một số chất sinh trưởng
khác
ỨNG DỤNG LÊN MEN ACETIC TRONG
THỰC PHẨM
1. Sản xuất giấm
Ethanol và oxi là nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa
sinh học tạo acid acetic. Vì thế, người ta phải tạo điều kiện
để vi khuẩn tiếp xúc với cơ chất (ethanol và oxi) càng
nhiều càng tốt. Sản xuất giấm hiện nay theo hai phương
pháp cơ bản:
- Phương pháp lên men chậm
- Phương pháp lên men nhanh
Các phương pháp sản xuất dấm
- Phương pháp chậm: Phương pháp này dùng nước hoa quả làm
nguyên liệu với giống Acetobacter orleameuse. Phương pháp này
cho hiệu suất thấp, thời gian dài nhưng thích hợp cho công việc
làm giấm ở gia đình hoặc sản xuất giấm ở quy mô nhỏ trong các xí
nghiệp dùng dịch đường, nước hoa quả hoặc rượu vang để lên
men.
- Phương pháp nhanh: Phương pháp này được áp dụng chủ yếu
trong công nghiệp sản xuất giấm ăn với các thùng gỗ lên men,
trong đó đặt các phôi bào gỗ giẻ. Giống được dùng ở đây là
Acetobacter schilizenbachii hoặc Acetobacter curvum được nhiễm
vào phôi bào. Cho dịch lên men chảy qua các phôi bào nhiều lần,
vi khuẩn acetic tiếp xúc với môi trường lên men và oxy hóa rượu
thành acid. Nhiệt độ lên men trong khoảng 24 – 37oC tùy theo
giống vi khuẩn. thời gian lên men khoảng 8 – 10 ngày.
Phương pháp lên men chậm
Đây là phương pháp Orland hay phương pháp của Pháp
và là phương pháp thủ công đã có từ lâu. Phương pháp này
chủ yếu sản xuất từ rượu vang.
Nguyên liệu gồm: khoảng 3÷4% rượu và từ 2÷3% axit
axetic. Người ta cho axit axetic trước để tạo điều kiện cho
vi khuẩn axetic phát triển, mặt khác ngăn ngừa bị nhiễm
các loài vi khuẩn khác.
Dịch sau khi được chuẩn bị xong được đổ vào các thùng
bằng gỗ và để ngoài không khí. Sau một thời gian trên bề
mặt sẽ tạo thành váng chứa nhiều axit axetic. Vì thế quá
trình oxi hoá chậm và chỉ kết thúc sau vài tuần.
Sau khi kiểm tra nồng độ rượu còn từ 0,3÷0,5 thì lấy
giấm ra và cho dịch mới vào. Không nên để quá lâu chất
lượng giấm sẽ giảm nhanh do quá trình oxi hoá axit
axetic thành CO2 và H2O.
Bằng phương pháp này giấm thu được có nồng độ axit
axetic từ 5 đến 6%. Nếu muốn bảo quản giấm được lâu
phải thanh trùng.
Phương pháp lên men nhanh
Đây là phương pháp của Đức hay phương pháp công nghiệp. Thiết bị
sản xuất là một thùng gỗ có chiều cao từ 2,5 đến 6m, đường kính từ 1,2
đến 3m.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là làm tăng tiết diện tiếp
xúc với không khí làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn.
Sản phẩm lên men
Dịch lên men vào Không khí ra
Không khí vào
Sản phẩm lấy ra
Bộ phận phân phối
môi trường
Vật liệu xốp
Bộ phận phân phối
không khí
Thùng thường là hình trụ, phía trên có một lỗ cho dịch môi trường
vào và một lỗ cho không khí thoát ra. Dưới là một miếng gỗ có
nhiều lỗ tròn để phân phối đều dịch môi trường. Phía dưới là những
vật liệu xốp đã được thanh trùng. Dưới cùng là một tấm sàn có nhiều
lỗ nhỏ cho dịch dấm thoát ra và phân phối đều không khí.
Dịch được pha chế như sau: Trong 100 lít rượu 10% cồn cần
500g đường glucose hay tinh bột đã thuỷ phân, 25g superphotphat,
25g sunfat amon, 0,9g K2CO3, axit axetic 3kg.
Dịch được đổ từ trên xuống và chảy đều trên các màng xốp đã
cấy sẵn vi sinh vật. Ở đây sẽ xảy ra quá trình oxy hoá rượu thành
axit axetic nhờ oxi không khí đi từ dưới lên.
Có thể tiến hành lên men lại bằng cách cho dịch giấm thu được
qua màng xốp nhiều lần để nồng độ rượu còn khoảng 0,3 đến 0,5%
là được. Dịch giấm thu được thường có nồng độ khoảng 9% axit
axetic, sau đó đem lọc và thanh trùng.
2. Lên men thạch dừa
Thạch dừa là loại thực phẩm giải khát phổ biến trên
thị trường Việt Nam hiện nay,.
Thạch dừa là sản phẩm có nguồn gốc từ Philippine và
được sản xuất từ nguồn nước dừa già.
Thạch dừa thực chất là sinh khối của tế bào vi khuẩn
Acetobacter xylinum, mà thành phần chủ yếu là
cellulose.
Nguồn vi sinh vật lên men thạch dừa:
Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic và
có nguồn từ Philippine. Theo khóa phân loại Bergey thì
vi khuẩn Acetobacter xylinum thuộc:
Ngành: Bifidobacteria
Lớp: Schizomycetes
Bộ: Pseudomonadales
Họ: Pseudomonadieae
Giống: Acetobacter
Loài: Acetobacter xylinum
Nguyên liệu:
Nồng độ cơ chất [S] = 100 – 150g glucose hoặc
lactose/lít
Bổ sung muối amon và phosphate: 5g/l
Chỉnh pH môi trường bằng acid acetic: pH ≤ 5
- Nước dừa già: được lấy từ các nhà máy sản xuất cơm dừa
sấy khô
- Nước thơm: được ép từ vỏ và lõi từ các nhà máy sản xuất
dứa đóng hộp
- Rỉ đường: phế phẩm của của các nhà máy sản xuất đường
- Nước mía: được ép từ thân mía
Tiến hành lên men:
- Thực hiện lên men tĩnh
- Dịch lên men được chứa trong các khuây có chiều cao
không quá 7,5 cm
- Nhiệt độ lên men 28 – 32oC
- Thời gian lên men 7 – 15 ngày
- Các thông số cần theo dõi: pH, nồng độ đường, cấu
trúc thạch.
Nước dừa
Lọc
Bổ sung cơ chất
Lên men
Làm nguội
Thanh trùng
Thu nhận thạch
A. xylinum
Rửa sạch
Cắt thạch
Trung hòa acid
Đóng hộp
Thanh trùng
Si rô, hương
liệu
Thạch dừa
Quy
trình
sản
xuất
thạch
dừa
Sản phẩm thạch dừa:
Thạch dừa được ngâm trong nước đường có bổ sung mùi của các
loại trái cây như vải , nhãn, dâu.
- Kích thước khối thạch dừa: 1,0 x 2,0 x 2,5 (cm). Tùy thuộc vào nhà
sản xuất
- Màu sắc : trắng sữa.
- Cấu trúc : dai, chắc.
- Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào hương liệu cho vào theo
từng loại sản phẩm.
- Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50
- Nước đường có vai trò tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch
dừa. Hàm lượng đường vào khoảng 30 - 45%.
- pH đạt khoảng 4,5 – 5,5.
- Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm.
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA PROTEIN
Sự phân giải protein
Quá trình thủy phân các protein dưới tác dụng của vi sinh vật gọi
là quá trình thối rữa. Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần
hoàn vật chất. Sản phẩm làm thối rữa có thể làm ô nhiễm môi
trường sống và các vi sinh vật gây thối rữa là nguyên nhân chính
gây hư thực phẩm giàu protein.
Các vi sinh vật gây thối rữa rất đa dạng: vi khuẩn, nấm mốc, xạ
khuẩn. Vi khuẩn có các loài thuộc hiếu khí, kỵ khí, sinh bào tử
khoặc không sinh bào tử, như trực khuẩn Bacillus sống hiếu khí,
Proteus vulgaris và E. coli kỵ khí tùy ý, Clostridium putrificum và
Clostridium sporogenes kỵ khí…
Quá trình phân hủy các loại protein qua các giai đoạn sau: thủy
phân protein đến polypeptide; thủy phân polypeptide đến acid amin;
phân hủy acid amin…
Sản phẩm quá trình thối rữa tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật,
phụ thuộc vào tính chất của protein, vào độ thoáng khí, độ ẩm và
nhiệt độ.
- Nếu đủ oxi thì protein có thể bị khoáng hóa hoàn toàn thành CO2,
NH3, H2S, H2O và muối khoáng.
- Nếu trong điều kiện yếm khí, không xảy ra sự khoáng hóa protein
mà tích tụ các chất hữu cơ có vòng benzene và gây độc.
Quá trình thối rữa được ứng dụng trong ngành sản xuất nước
mắm, nước chấm, tương chao, làm chín cá muối, phomai, trong
ngành thuộc da để lấy lông ra khỏi da.
Protein polypeptide acid min amoniac⎯⎯⎯ →⎯ oteasePr ⎯⎯⎯ →⎯Peptidase
⎯⎯⎯⎯ →⎯ aseDesamin
Sản xuất nước mấm
Nước mắm là sản phẩm thủy phân thịt cá nhờ hệ enzyme của vi sinh
vật và enzyme nội sinh trong thịt cá trong điều kiện nồng độ muối cao.
Nước mắm không chỉ được sản xuất ở Việt Nam mà còn được sản xuất
ở nhiều nước trên thế giới. Mỗi một quốc gia có phương thức sản xuất
khác nhau và tên gọi khác nhau:
Loại nước mắm Điều kiện và thời gian lên men
Việt Nam _ Nước mắm Tỷ lệ cá : muối = 3 : 1 đến 3 : 2
Nhận Bản _ Shotsuru & Uwo-shoyu Tỷ lệ cá : muối +gạo lên men + nấm koji = 5 : 1
Hàn Quốc _ Jeot-kal Tỷ lệ cá : muối = 4 : 1 (6 tháng)
Thái Lan _ Nam-pla Tỷ lệ cá : muối = 5 : 1 (12 tháng)
Malaysia _ Budu Tỷ lệ cá : muối + đường + me = 3 : 1 đến 5 : 1 (3
– 12 tháng)
Philippine _ Patis Tỷ lệ cá : muối = 3 : 1 đến 4 : 1 (3 – 12 tháng)
Brunei _ Ngapi Tỷ lệ cá : muối = 5 : 1 (3 – 6 tuần)
Nguyên liệu sản xuất nước mắm
Nguyên liệu chính là cá:
Phân loại theo đạm ( protein):
Dựa vào hàm lượng nitơ của cá và thời gian chế biến, người ta
chia thành các loại sau:
- Cá có đạm cao: >300, N ≥ 20% protid,
- Cá có đạm thấp:<300, N ≤ 18,5%
Phân loại theo chất béo ( lipid ):
- Cá ít mỡ : nhỏ hơn 4% lipid, có hầu hết ở các loại cá nước mắm kể
cả cá Linh non.
- Cá có mỡ vừa: 4 ÷8% lipid như cá Linh, cá Trích …
- Cá có lượng mỡ nhiều: lớn hơn 15% lipid, đa số là cá nước ngọt,
nước lợ như cá Basa, cá Tra Biển Hồ …
Nguyên liệu phụ
Tuỳ theo tập quán và thị hiếu của mỗi địa phương, trong việc chế
biến hoặc trong khi pha chế nước mắm, ngưới ta cho thêm vào những
thứ gia vị khác để làm tăng thêm sắc và hương vị của nước mắm như
thính, nước hàng, ớt, riềng, quả thơm… hay cho thêm ruốc, ruột cá
để rút ngắn thời gian chín của chượp.
- Thính: ở Nghệ An, Thanh Hóa hay dùng thính. Thính có tác dụng
làm cho nước mắm có màu đỏ đẹp và tăng mùi thơm, át mùi tanh của
cá. Có nhiều loại thính như thính gạo tẻ, gạo nếp, thính vừng, thính
ngô…
Nước hàng: từ Nghệ An trở vào người ta thường cho thêm nước
hàng vào để làm cho nước mắm được dịu, ngọt giọng, nước sánh,
màu vàng đẹp.
Nguyên liệu phụ
- Nước màu: ở miền Nam người ta thường dùng nước màu để làm
nước mắm được dịu, ngọt giọng, màu vàng đẹp.
- Ớt, riềng:ở Quảng Bình người ta thường dùng ớt, riềng khô thêm
vào trong khi muối cá để làm cho nước mắm sau này có vị cay, ít
mùi tanh.
- Quả thơm:ở Phú Quốc, Phan Thiết, Nam Ổ, Cần Thơ… người ta
hay dùng mít chín hoặc dứa chín thêm vào trong khi muối cá để
làm cho nước mắm sau này có vị ngọt, hương thơm.
- Mắm ruốc, ruột cá: khi cho ruột cá, mắm ruốc (đã chín ngấu thì
càng tốt) vào chượp thì sẽ mau chín, làm tăng mùi thơm đặc trưng
của nước mắm cao đạm.
Hệ vi sinh vật:
Khi xác định hệ VSV trong nguyên liệu và trong khối cá
lên men, người ta thấy có nhiều vi sinh vật VSV: Bacillus
subtilis, B. mensentericcus, E. coli, Pseudomonas sp,
Clostridium sp…
Sơ đồ quy trình sản xuất nước mắm dài ngày
Cá + Muối
Lên men
Triết rút lần 1
Nước mắm nguyên
chất
Bã chượp chín
Pha đấuTriết rút lần 2
Bã Nước mắm triết rút lần
2
Làm phân bón, thức ăn gia
súc
Phương pháp bổ sung nước
Phương pháp khuấy trộn
Phương pháp gài nén khu
bốn
Phương pháp của vùng Phú
Quốc
Nước
mắm
thành
phẩm
các loại
Sơ đồ quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày
Để tăng nhanh quá trình
thủy phân cá, người ta
thường cho thêm 3 – 5%
protease của nấm mốc,
đồng thời ồn định nhiệt độ
50 – 55oC, sau đó hạ
xuống 45oC.
Lượng muối cho vào
khối cá làm nhiều lần.
Cá tươi
Làm sạch
Phân loại & trộn muối
Lên men
Ướp muối
Lên men
Lọc
Nước mắm nguyên chất
B
ã
Pha chế
Thành
phẩm
Sản xuất nước tương
Nguồn nguyên liệu:
- Đậu phộng (lạc):
Đậu phộng là loại nông sản nhiệt đới, tập trung nhiều ở các nước
Phi châu như : Gana, Ghine, Công Gô, Ấn Độ… Ở Việt nam, lạc
trồng nhiều nhất ở Nghệ An, Nam Hà, Hà Bắc …
Thành phần hóa học hạt đậu phộng :
Thành phần Hàm lượng (% chất
khô)
Nước
Protid
Lipid
Glucid
Cellulose
Tro
Vitamin PP
7,3
26,9
43,6
15,2
2,4
2,4
15,7 mg/100g
Trong protein của hạt lạc thì globulin là cao nhất chiếm khoảng
97% hàm lượng protein, ngoài ra còn có một hàm lượng không
đáng kể các loại albumin, prolamin, glutelin…
- Bánh dầu đậu phộng (khô đậu phộng):
Hạt đậu phộng chứa khá nhiều chất béo, trung bình khoảng 40 –
52%, vì vậy đậu phộng là nguyên liệu ép lấy dầu rất tốt. Ngoài ra,
hàm lượng protein trong đậu phộng cũng cao, nhiều sinh tố B & E.
Đậu phộng sau khi ép lấy dầu, bã còn lại gọi là bánh dầu đậu
phộng. Trong bánh dầu đậu phộng có nguồn đạm thực vật rất cao
được dùng để sản xuất nước chấm.
- Đậu nành
Đậu nành là một trong những cây trồng được thuần hóa và trồng
sớm nhất của loài người. Các nhà khoa học đã thống nhất rằng đậu
nành có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu (Trung Quốc), từ đó lan
truyền khắp thế giới, phải đến sau thế chiến thứ hai đậu nành mới
thực sự phát triển ở Mỹ, Canada, Brazil … Và cũng từ đó việc
dùng đậu nành làm thực phẩm, trong chăn nuôi, trong công nghiệp
mới ngày càng được mở rộng.
Thành phần Tỷ lệ
(%)
Protein
(%)
Lipid
(%)
Cacbohydrate
(%)
Tro
(%)
Nguyên hạt
Nhân (tử điệp)
Vỏ hạt
Phôi
100,0
90,3
7,3
2,4
40,0
43,0
8,8
41,0
20,0
23,3
1,0
11,0
35,0
29,0
86,0
43,0
4,9
5,0
4,3
4,4
Xử lý nguyên liệu:
Nghiền: hạt đậu nành được nghiền nhỏ thành 1mm, tạo
điều kiện cho nước và enzyme dễ thấm và thủy phân
nguyên liệu.
Hấp: để tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời làm thay đổi đặc
tính lý – hóa của bột đậu nành giúp cho nấm mốc phát
triển tốt hơn. Người ta thường hấp ở 0,7 – 0,9 kg/cm2
trong 1 giờ 30 phút.
Giống vi sinh vật:
Người ta thường sử dụng các loại nấm mốc
Aspergillus oryzae, A. soyae, A. niger, A. terriol, A.
mellius, A. ochracus, A. awamori…Nhưng giống được sử
dụng nhiều nhất là loài A. oryzae.
Yêu cầu giống:
- Có hoạt lực protease cao
- Không tạo độc tố aflatoxin
- Có khả năng tạo hương
Phụ gia:
- Caramen: tạo màu sẫm tối đặc trưng của nước tương
- Benzoate-Na: chất bảo quản. Hàm lượng sử dụng <
0,1%
- Chất điều vị: Người ta thường sử dụng bột ngọt (L-
glutamate monosodium, 621) và siêu bột ngọt (inosinate
monophosphate_IMP, xathylate monophosphate_XMP)
- Chất tạo sánh: làm tăng độ đậm đặc cho sản phẩm. Có
thể sử dụng xanthan gum, tinh bột... để làm tăng độ sánh.
- Hương liệu, đường, muối.
Tiến hành lên men nước tương
- Cấy giống: 10% giống
- Ủ:
Nhiệt độ: 37 – 45oC
Độ ẩm: Không khí 85 – 90%
Độ thoáng khí: 6000
m3/tấn.giờ
Thời gian lên men: 3 – 7 ngày
Mốc phát triển đến màu vàng
hoa cau
- Thủy phân:
Nước cho vào: 40 – 50%
Nhiệt độ: 40 – 50 oC
Thời gian: 3 – 4 ngày
- Trích ly:
Bổ sung nước muối: nồng độ
20 - 30%
Nhiệt độ 60 oC
Ngâm 24 giờ
- Thanh trùng:
Nhiệt độ: 90 – 100 oC
Thời gian 20 phút
- Lắng tự nhiên: 5 – 7 ngày
- Sản phẩm nước tương
- Bảo quản
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA LIPID
Chất béo là gì?
Chất béo là hỗn hợp các este của glyxerin và các axit
béo bậc cao. Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý – hóa
học của môi trường bên ngoài, cũng như của vi sinh vật,
chất béo có thể có những thay đổi đáng kể.
Tác động của vi sinh vật bắt đầu là sự thủy phân chất
béo thành glyxerin và axit béo tự do.
Quá trình này xảy ra dưới tác dụng xúc tác của enzyme
lipaza.
Quá trình chuyển hóa lipid
Axit béo tích tụ trong cơ chất, vì vậy kèm theo là giảm
chất lượng của chất béo, thể hiện ở chỗ làm thay đổi “chỉ
số axit” – hàm lượng các axit béo tự do.
Sản phẩm thủy phân lại tiếp tục bị chuyển hóa như sau:
- Glyxerin được nhiều vi sinh vật sử dụng và có thể bị
oxy hóa hoàn toàn tới CO2 và H2O.
- Các axit béo bị phân hủy chậm hơn, trước hết là các axit
béo không bão hòa bị oxy hóa dần dần.
Một số vi sinh vật, ngoài enzyme lipaza còn có enzyme
oxy hóa lipoxygenaza – xúc tác quá trình peoxyt của axit
béo được tạo thành.
Quá trình chuyển hóa lipid
Các peoxyt này dễ dàng bị oxy hóa tiếp theo để tạo
thành những sản phẩm trung gian – oxy axit, aldehyt,
xeton và …làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu.
Những sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa chất
béo và axit béo lần lượt được vi sinh vật sử dụng trong
trao đổi chất của chúng và cuối cùng tạo thành CO2 và
H2O.
Vi sinh vật phân hủy chất béo và axit béo
Vi sinh vật phân hủy chất béo và axit béo mạnh mẽ
nhất là Pseudomonas fluorescens là các trực khuẩn nhỏ,
không sinh bào tử có tạo sắc tố màu xanh nhạt.
Ngoài ra còn có các vi khuẩn: Micrococcus,
Chromobacterium, Prodigioscens; nhiều loài nấm, xạ
khuẩn và một số nấm men.
Trong số nấm có hoạt tính này ta thấy đáng chú ý là
Oidium lactis, Clasdosporium hebarium, nhiều loài
thuộc Aspergilus và Penicillium.
Ứng dụng của quá trình chuyển hóa chất béo
trong thực phẩm
Phân hủy chất béo do vi sinh vật trong điều kiện tự
nhiên (ở đất và nước) xảy ra thường xuyên và có ý nghĩa
rất lớn trong vòng tuần hoàn vật chất nói chung.
Trong bảo quản dầu mỡ dài ngày ở điều kiện không cho
phép vi sinh vật phát triển thì sự làm hỏng chất béo có thể
là do tác động của ánh sang hoặc oxy không khí.
1 sur 117

Contenu connexe

Tendances(20)

Bai giang cam quanBai giang cam quan
Bai giang cam quan
Nhat Tam Nhat Tam33.5K vues
Bài giảng môn học vi sinh thực phẩmBài giảng môn học vi sinh thực phẩm
Bài giảng môn học vi sinh thực phẩm
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 091719386421.1K vues
Gt cong nghe len menGt cong nghe len men
Gt cong nghe len men
016443563534K vues
 tài liệu sấy 2015 tài liệu sấy 2015
tài liệu sấy 2015
trietav42.4K vues
lên men rượulên men rượu
lên men rượu
Bủm Giang18.2K vues
Chung cấtChung cất
Chung cất
Thanhnhan Phan63.9K vues
A not-aA not-a
A not-a
ljmonking1.4K vues
Báo cáo tổng 2Báo cáo tổng 2
Báo cáo tổng 2
quocanhsmith67.6K vues
Sx rượu chương 2Sx rượu chương 2
Sx rượu chương 2
Dàng Trương2.6K vues
Tcvn ve cac san pham thuc phamTcvn ve cac san pham thuc pham
Tcvn ve cac san pham thuc pham
hopchuanhopquy13.4K vues
Cong nghe san xuat socolaCong nghe san xuat socola
Cong nghe san xuat socola
CÔNG TY CP PELEKICK15.6K vues
Hệ ThốNg Cip Trong Nhà MáY SữAHệ ThốNg Cip Trong Nhà MáY SữA
Hệ ThốNg Cip Trong Nhà MáY SữA
hanoi university ò science and technology16.6K vues
Sản xuất ethanol từ celluloseSản xuất ethanol từ cellulose
Sản xuất ethanol từ cellulose
Hạnh Hiền13.5K vues
Chuong7Chuong7
Chuong7
Lanh Nguyen76.4K vues

Similaire à Cac qua trinh vi sinh quan trong trong che bien va bao quan thuc pham

Hoa thuc pham_0337Hoa thuc pham_0337
Hoa thuc pham_0337dungtrt1905
1.4K vues40 diapositives
Bai giang thcnl_meditedBai giang thcnl_medited
Bai giang thcnl_meditedTATHIQUYEN1
179 vues40 diapositives
Nước trái cây lên menNước trái cây lên men
Nước trái cây lên mendvt_the
26.9K vues10 diapositives

Similaire à Cac qua trinh vi sinh quan trong trong che bien va bao quan thuc pham(20)

Hoa thuc pham_0337Hoa thuc pham_0337
Hoa thuc pham_0337
dungtrt19051.4K vues
De tai tim hieu cong nghe san xuat biaDe tai tim hieu cong nghe san xuat bia
De tai tim hieu cong nghe san xuat bia
Nguyen Thanh Tu Collection2K vues
Bai giang thcnl_meditedBai giang thcnl_medited
Bai giang thcnl_medited
TATHIQUYEN1179 vues
Nước trái cây lên menNước trái cây lên men
Nước trái cây lên men
dvt_the26.9K vues
CN Enzyme_ nhóm 04_NMH02.pptxCN Enzyme_ nhóm 04_NMH02.pptx
CN Enzyme_ nhóm 04_NMH02.pptx
ThLmonNguyn4 vues
Qttb3 (1) (1)Qttb3 (1) (1)
Qttb3 (1) (1)
Luong NguyenThanh2.6K vues
Axit gluconicAxit gluconic
Axit gluconic
Ton Duc Thang University8.7K vues
Quy-trinh-san-xuat-ruou (1).docxQuy-trinh-san-xuat-ruou (1).docx
Quy-trinh-san-xuat-ruou (1).docx
Lethanhphat12042001165 vues
bao quan nong san.pptbao quan nong san.ppt
bao quan nong san.ppt
ThLmonNguyn31 vues
Ung ung enzyme proteaseUng ung enzyme protease
Ung ung enzyme protease
Ton Duc Thang University31.7K vues
VSVHTP-Nhóm4.pptxVSVHTP-Nhóm4.pptx
VSVHTP-Nhóm4.pptx
HongNgcHing3 vues
Bài thuyết trình nhóm 6. phomat (1)Bài thuyết trình nhóm 6. phomat (1)
Bài thuyết trình nhóm 6. phomat (1)
Luong NguyenThanh40.4K vues

Plus de Nguyen Thanh Tu Collection(20)

Cac qua trinh vi sinh quan trong trong che bien va bao quan thuc pham

  • 1. CÁC QUÁ TRÌNH VI SINH QUAN TRỌNG TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM Bài giảng
  • 2. LỜI NÓI ĐẦU Trao đổi chất và năng lượng là quá trình sinh hóa quan trọng để vi sinh vật có thể sinh trưởng và phát triển. - Quá trình chuyển hóa glucid - Quá trình chuyển hóa protein - Quá trình chuyển hóa lipid Đây là các quá trình chuyển hóa có sự ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên và những quá trình này được ứng dụng trong hàng loạt ngành sản xuất cũng như làm cơ sở khoa học để chọn các phương pháp bảo quản và chế biến thực phẩm.
  • 4. Các con đường chuyển hóa glucid Glucose Ribulose-5-phosphate Con đường Pentose phosphate Con đường EMP Con đường ED Fructose-6-phosphate 6-phosphogluconate 3-phosphoglyceraldehyde Pyruvate Chu trình TCA Lên men 6-phosphogluconate6-phosphogluconate
  • 5. ▪ Theo con đường đường phân vi sinh vật sẽ chuyển hóa glucose thành pyruvate và năng lượng dự trử ATP. ▪ Pyruvate tiếp tục được các vi sinh vật chuyển hóa theo 2 con đường: hiếu khí và kỵ khí. - Nếu vi sinh vật hoạt động trong điều kiện hiếu khí thì pyruvate sẽ bị oxi hóa hoàn toàn theo chu trình TCA thành CO2 và H2O. - Nếu vi sinh vật hoạt động trong điều kiện kỵ khí thì pyruvate sẽ được chuyển hóa theo con đường lên men và tạo ra các sản phẩm khác nhau.
  • 6. Như vậy quá trình nào có ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm? 1. Quá trình oxy hóa? 2. Quá trình lên men?
  • 7. Lên men là gì? Lên men là quá trình chuyển hóa vật chất hữu cơ, mà chủ yếu là cacbonhydrate dưới tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy để thu nhận năng lượng. Lên men là quá trình mà vi sinh vật có thể làm biến đổi chất lượng và đặc điểm cảm quan của thực phẩm. Lên men thực phẩm: là công nghệ sử dụng vi sinh vật để cải tiến chất lượng thực phẩm trong quá trình sản xuất cũng như trong bảo quản.
  • 8. Kết quả của các quá trình lên men thực phẩm là gì? - Tạo ra các thực phẩm lên men đặc trưng riêng. - Làm biến đổi sản phẩm thực phẩm về thành phần, giá trị dinh dưỡng, cảm quan, gia tăng giá trị hấp thụ, độ an toàn và thời gian sử dụng… - Giảm pH môi trường thực phẩm từ đó tiêu diệt hoặc ức chế vi khuẩn gây hại bệnh hoặc hư hỏng thực phẩm. - Tạo ra một số chất ức chế vi khuẩn như: diaxetyl, hydroperoxyde, acetaldehyde và đặc biệt là bacterriocin.
  • 9. Tác nhân lên men Không chỉ nấm men và vi khuẩn, mà cả nấm nói chung, nấm mốc nói riêng cũng là những tác nhân của quá trình lên men, tạo ra các sản phẩm lên men, thực phẩm lên men rất đặc biệt, khác nhau. - Nấm men - Vi khuẩn - Nấm mốc Tùy thuộc vào hệ enzyme từng loài vi sinh vật mà quá trình chuyển hóa glucose thu được các sản phẩm lên men khác nhau. Người ta thường dùng tên của sản phẩm điển hình được tích lũy trong quá trình lên men để đặt tên cho quá trình lên men đó.
  • 11. 1.1. Lên men ethanol Định nghĩa: Dưới tác dụng của một số loài vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, đường glucose được chuyển hóa thành ethanol và khí cacbonic đồng thời giải phóng năng lượng. Quá trình này gọi là quá trình lên men ethanol hay lên men rượu. Trong tất cả các quá trình chuyển hóa glucid do vi sinh vật gây ra, sự lên men rượu được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp thực phẩm, ứng dụng này đã có từ thời xưa sơ bộ để sản xuất rượu vang, bia và các nước uống giải khát lên men khác.
  • 12. Cơ chế lên men rượu Phương trình tổng quát: C6H12O6 + 2(P) + 2ADP = 2C2H5OH + 2CO2↑ + 2ATP (glucoza) (rượu etylic) Hình 1. Quá trình chuyển hóa glucose thành rượu etylic
  • 13. Cơ chế lên men rượu Đường và các chất dinh dưỡng khác của môi trường lên men, trước tiên được hấp thụ trên bề mặt và sau đó khuếch tán qua màng bán thấm và vào bên trong tế bào nấm men. Sự phân hủy đường thành rượu trong tế bào nấm men xảy ra bằng hàng loạt các phản ứng với sự tham gia rất phức tạp của nhiều loại enzyme khác nhau, bước cuối cùng của quá trình lên men là sự chuyển hóa axit pyruvic thành rượu etylic và khí CO2. Ngoài sản phẩm chính là ethanol thì quá trình lên men rượu còn ra nhiều sản phẩm phụ khác nhau như: glyxerin, aldehyt axetic, các axit xucsinic, axetic, lactic và xitric, các este và rượu bậc cao.
  • 14. Các giai đoạn lên men rượu Nếu cơ chất là sản phẩm phức tạp khác nhau như tinh bột, xenlulose thì quá trình sẽ có hai giai đoạn. - Giai đoạn đầu: vi sinh vật sẽ phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp này thành dịch đường đơn. - Giai đoạn hai: lên men đường thành rượu. Điều kiện lên men rượu: - pH lên men pH= 4-6 - Nhiệt độ lên men 3-45oC. Nếu lên men dưới 10oC thì là lên men lạnh, trên 10oC thì gọi là lên men nóng.
  • 15. Các thời kỳ lên men rượu - Thời kỳ cảm ứng: Lượng acetaldehyt (CH3CH=O) được tạo thành còn ít. Ion H+ được chuyển từ NADH2 đến glyxeraldehyt-3-photphat để tạo thành glyxerin-3-photphat. Sau đó glyxerin-3-photphat bị khử gốc photphat để tạo thành glyxerin. Phương trình tổng quát: NADH2 NAD+ Glyxeracetaldehyt–3–photphat Glyxeryl–3–photphat Glyxeryl - P
  • 16. Thời kỳ tỉnh Khi lượng acetaldehyt (CH3CH=O) tạo thành đạt được một lượng nhất định, Axetaldehyt bị khử tạo thành rượu etylic. Glyxerin chỉ được tạo thành từ thời kỳ cảm ứng do đó nó chỉ là sản phẩm phụ trong khi lên men trong môi trường axit. Phương trình tổng quát của quá trình này như sau: C6H12O6 + 2(P) + 2ADP = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
  • 17. Nếu tiến hành kiềm hoá môi trường bằng Na2CO3, K2CO3 hay (NH4)2CO3 thì axetaldehyt vừa bị khử vừa bị oxi hoá, vì vậy chất nhận H2 từ NADH là glyxeraldehit 3-photphat và kết quả sẽ tạo thành glyxerin. Như vậy trong môi trường kiềm ta thu được glyxerin, axit axetic và rượu etylic. Phương trình tổng quát như sau: CH2OH C6H12O6 + H2O → CHOH + CH3COOH + C2H5OH + 2CO2 CH2OH (glucoza) (glyxerin) (axit acetic)
  • 18. Sản phẩm lên men rượu Theo M. Larpent – Gougaud và cộng sự (1992) thì tỷ lệ về sản phẩm lý thuyết quá trình lên men rượu như sau: STT Sản phẩm lên men Tỷ lệ % 1 Ethanol 48,4 % 2 CO2 46,6 % 3 Glycerin 3,3 % 4 Các hợp chất khác 1,5 % 5 Sinh khối tế bào 1,2 %
  • 19. Nguồn nguyên liệu lên men rượu Một số dạng nguyên liệu chính như sau: - Nguyên liệu chứa tinh bột: bao gồm nhiều loại chứa tinh bột khác nhau như hạt ngũ cốc, các loại củ. - Nguyên liệu chứa đường: Các loại trái cây chín, mật rỉ đường. - Nguyên liệu chứa cellulose: Các nguyên liệu có cellulose đều có khả năng lên men rượu.
  • 20. Nguồn vi sinh vật lên men rượu 1. Nấm men Nấm men là tác nhân cơ bản gây nên quá trình lên men rượu, tuy nhiên không phải loài nào cũng lên men đường thành rượu được mà chỉ có một số loài có khả năng này. Trong sản xuất hiện nay người ta thường dùng một số loài thuộc họ Saccharomycesaceae. Theo đặc tính lên men người ta chia nấm men thành hai nhóm: - Nấm men lên men nổi - Nấm men lên men chìm.
  • 21. Nấm men lên men nổi: Là những nấm men có cường lực lên men rất nhanh và mạnh. Nhiệt độ thích hợp cho nấm men này sinh trưởng từ 20 ÷ 28oC, có tốc độ lên men rất lớn, lượng đường tiêu thụ rất nhiều. Do sinh ra nhiều khí CO2 nên các tế bào nấm men ở dưới sẽ theo CO2 nổi lên trên bề mặt, vì vậy nấm men hoạt động mạnh hơn và lên men cả các phân tử đường trên bề mặt. Người ta thường sử dụng để sản xuất cồn và bánh mì. Tiêu biểu là loài Saccharomyces cerevisiae.
  • 22. Nấm men lên men chìm: Là những nấm men có cường lực lên men yếu, nhiệt độ thích hợp từ 5 ÷ 10oC. Trong quá trình lên men lượng khí CO2 tạo ra ít và do nhiệt độ thấp nên nó được giữ lại trong dung dịch lên men. Nấm men tiếp xúc ít và sau khi lên men chúng tạo thành váng cặn dưới đáy thùng. Quá trình lên men chậm và xảy ra từ từ. Nấm men chìm thường dùng trong sản xuất bia, rượu vang, sâmpanh. Tiêu biểu là loài Saccharomyces ellipsoideus.
  • 23. 2. Nấm mốc Nếu sản xuất rượu từ tinh bột thì chúng ta phải qua bước đường hoá tức là giai đoạn chuyển tinh bột thành đường. Ngày nay người ta thường sử dụng nấm mốc cho giai đoạn này. Nấm mốc là nguồn giàu enzyme amylase để chuyển tinh bột thành đường. Hiện nay người ta thường sử dụng một số loài nấm mốc sau: - Aspergillus oryzae - Aspergillus usamii - Aspergillus awamori - Mucor rouxii
  • 24. - Aspergillus oryzae: là nấm mốc có màu vàng, bào tử hở. Đặc điểm của nó là có hệ enzyme amilase và protease. Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tương và nước chấm. - Aspergillus usamii: là nấm mốc có màu xám trắng, rất giàu enzyme amylase. Được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu. - Aspergillus awamori: là nấm mốc có màu xám đen giàu enzyme amylase. Được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu. - Mucor rouxii: thường có màu xám trắng, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy rượu sản xuất theo phương pháp amilo. Khác với cả 3 loài trên phải nuôi cấy trên môi trường đặc, Mucor phát triển tốt trong môi trường lỏng và tạo nhiều enzyme amylase.
  • 25. 3. Vi khuẩn Một số vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí tùy tiện có khả năng lên men chuyển hóa đường thành rượu như: Sasina ventriculi, Zymononas mobylis. Ngoài ra còn có vi khuẩn lactic dị hình, vi khuẩn đường ruột hay Clostridium cũng có khả năng lên men đường thành rượu etylic, butylic… Tuy nhiên, trong công nghiệp thực phẩm người ta chủ yếu sử dụng nấm men trong lên men rượu. Trong sản xuất một số nhà máy sản xuất còn sử dụng vi khuẩn lactic để tạo pH môi trường thích hợp cho quá trình lên men rượu. Tức là sau khi đường hoá xong người ta cho vi khuẩn lactic vào môi trường, chúng sẽ phát triển và tạo lượng axit nhất định, độ axit này thích hợp nấm men phát triển và tiến hành lên men. Thường người ta sử dụng vi khuẩn Thermobacterium cereale và vi khuẩn Denbrue.
  • 26. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Trong sản xuất ngoài việc lựa chọn chủng nấm men còn phải nghiên cứu tạo điều kiện thích hợp nhất để đạt hiệu suất lên men cao. a. Đường và nồng độ đường Tất cả nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản như đường đơn (glucose, fructose) và đường đôi (maltose, saccarose) riêng đường lactose chỉ có nấm men Saccharomyces lactic sử dụng được. Nấm men hoàn toàn không có khả năng thủy phân các loại đường đa.
  • 27. Nồng độ đường: Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men rượu từ 8 ÷ 20%. Khi nồng độ đường lớn hơn 30% sẽ ức chế quá trình lên men rượu. Trong sản xuất cồn người ta sử dụng nồng độ đường từ 14 ÷ 20%, quá trình lên men xảy ra mạnh và hết lượng đường sau đó người ta chưng cất để thu cồn. Đối với việc sản xuất rượu vang người ta sử dụng nồng độ đường từ 16 ÷ 25% và dùng nấm men chìm, nên quá trình lên men chậm và sau khi lên men vẫn còn một lượng đường trong rượu vì vậy rượu vang thường có vị ngọt. Còn trong sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ 9 ÷ 12%.
  • 28. b. Oxy Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều kiện hiếu khí với sự có mặt của oxy sẽ xảy ra phương trình phản ứng sau: C6H12O6 + 6O2→ 6H2O+ 6CO2 + Q1 → gia tăng sinh khối Chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới tiến hành lên men rượu theo phương trình: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q2 Vì vậy khi có mặt của oxy sẽ kiềm hãm quá trình lên men rượu. Hiệu ứng Pasteur: là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có mặt của oxy. Sự chuyển từ lên men sang hô hấp ngoài việc giảm hiệu suất tạo thành rượu và khí cacbonic còn giảm hiệu suất sử dụng đường.
  • 29. c. Độ rượu Rượu được tích tụ dần trong dịch lên men và chính nó lại là chất độc kìm hãm các nấm men. Nấm men chịu nồng độ cồn từ 8 ÷ 12% và khi nồng độ rượu từ 16 ÷ 18% đại đa số nấm men bị ức chế. Nếu nồng độ cồn quá cao sẽ ức chế tất cả các nấm men. Khả năng chịu cồn của nấm men là nồng độ cồn ức chế sự phát triển và hoạt động của nấm men sau 72 giờ nuôi cấy ở nhiệt độ 30oC. Tuỳ theo khả năng chịu được nồng độ cồn khác nhau mà người ta sản xuất ra các sản phẩm khác nhau.
  • 30. d. Độ pH Độ pH môi trường có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lên men rượu. Tuỳ thuộc vào sản phẩm thu được mà người ta điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp. - pH môi trường axit thì sản phẩm thu được là rượu etylic. - pH môi trường axit yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic và glyxerin. - pH môi trường kiềm yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic, axit axetic và glyxerin. Bình thường lên men rượu được thực hiện ở pH= 4 ÷ 4,5. Để axit hóa môi trường người ta thường dùng H2SO4 hoặc axit lactic để tạo pH thích hợp bằng cách cấy vi khuẩn lactic vào sau đó thanh trùng rồi mới cấy nấm men vào.
  • 31. e. Nhiệt độ Tuỳ thuộc vào nấm men nổi hay nấm men chìm mà điều chỉnh nhiệt độ môi trường cho thích hợp. - Đối với nấm men nổi nhiệt độ thích hợp từ 20 ÷ 28oC - Nấm men chìm nhiệt độ thích hợp từ 5 ÷ 10oC. Ngoài ra khi nhiệt độ từ 28 ÷ 30oC thì rượu bay hơi làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn.
  • 32. ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU TRONG THỰC PHẨM
  • 33. 1. Sản xuất rượu Nguồn nguyên liệu: Sản xuất từ các nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, sắn, ngô… Người ta thuỷ phân tinh bột thành đường bằng axit, kiềm hay enzyme sau đó lên men đường thành rượu nhờ nấm men. Sản xuất từ nguyên liệu rỉ đường thường có từ 35 ÷ 40% là đường. Trước khi lên men phải pha loãng xuống từ 14 ÷ 20%. Người ta có thể sử dụng đường sữa là nước thải của công nghiệp sản xuất phomat. Nguyên liệu này chứa nhiều đường lactose nên phải dùng nấm men Saccharomyces lactis. Sản xuất từ nước thải nhà máy giấy, nguyên liệu này chứa nhiều cenlulose, hemi cenlulose, dextrin. Trước khi lên men phải thuỷ phân chúng thành đường.
  • 34. Các phương pháp sản xuất rượu Nếu đi từ nguyên liệu là tinh bột thì tuỳ theo cách sử dụng nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành đường mà phương pháp sản xuất rượu có thể chia làm 3 cách. - Phương pháp Amylo: Thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase của nấm mốc Mucor hay Rhizopus. Sau 24h thuỷ phân thì cho nấm men vào, hai quá trình đường hoá và lên men rượu được diễn ra song song. Sau 3 ngày nấm mốc sẽ bị chết vì nồng độ rượu tăng cao, sau 7 ngày thì quá trình lên men kết thúc.
  • 35. - Phương pháp Mycos-Malt: Thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase của nấm mốc Aspergillus niger hay Aspergillus oryzea dưới dạng malt. Malt là các bào tử nấm mộc được nuôi trong điều kiện sau: môi trường cám và thức ăn vô cơ có pH 4-5 và độ ẩm 55%, nhiệt độ nuôi 28 ÷ 30oC trong 48h. Malt này được dùng để thuỷ phân tinh bột với tỷ lệ 10%, thời gian thuỷ phân là 4 ÷ 6h. Sau đó đem tiệt trùng và cho nấm men vào, lên men trong vòng 48h rồi đem chưng cất. Như vậy phương pháp này sẽ rút ngắn được thời gian lên men.
  • 36. Phương pháp men thuốc bắc: Men thuốc bắc là một chế phẩm có môi trường cơ bản là tinh bột, bài thuốc cái và men gốc (bao gồm hai hệ vi sinh vật cộng sinh với nhau). Quá trình sản xuất rượu theo phương pháp này được tóm tắt như sau: Rượu sản xuất theo phương pháp này có tính chất thủ công với qui mô hộ gia đình. Rượu sau khi chưng cất còn được gọi là rượu gạo có mùi vi thơm ngon nhưng độ tinh khiết không cao và còn lẫn nhiều tạp chất như aldehit nên thường làm cho người uống bị đau đầu. Nguyên liệu tinh bột đem nấu chín → cấy men thuốc bắc → Đường hoá → rượu hoá → cất rượu.
  • 37. 2. Sản xuất bia Bia là đồ uống có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa nhiều chất đạm dễ hấp thụ, chứa acid amin như Valin và phenylalamin, các vitamin B1, B2, PP và nhiều chất khác. Bia có độ rượu nhẹ từ 4 ÷ 5%, có vị đắng dễ chịu của hoa hublong. Nguồn nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, cao hoa hublong và nước. Trong malt có sẵn enzyme amilase để thuỷ phân tinh bột thành đường cung cấp cho quá trình lên men.
  • 38. 2. Sản xuất bia Bia là đồ uống có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa nhiều chất đạm dễ hấp thụ, chứa acid amin như Valin và phenylalamin, các vitamin B1, B2, PP và nhiều chất khác. Bia có độ rượu nhẹ từ 4 ÷ 5%, có vị đắng dễ chịu của hoa hublong. Nguồn nguyên liệu: - Malt: là tên gọi chung của các hạt ngũ cốc đã nảy mầm như: đại mạch, tiểu mạch, lúa mì... Trong sản xuất bia người ta dùng đại mạch. Trong malt có sẵn enzyme amilase để thuỷ phân tinh bột thành đường cung cấp cho quá trình lên men. - Hoa huplong: chứa các chất tạo vị đắng, tăng khả năng tạo bọt và độ bền bọt cho bia. Ngoài ra tanin trong hoa huplong tham gia quá trình kết tủa protein làm tăng tính ổn định của bia.
  • 39. - Nước: là thành phần cơ bản trong quá trình lên men bia và cũng là yếu tố rất quan trọng trong sản xuất bia, chất lượng nước phần nào quyết định chất lượng bia. Chất lượng nước được quyết định bởi chỉ tiêu: độ cứng, pH, hàm lượng chất rắn và chỉ tiêu vi sinh. Vi sinh vật lên men: là nấm men thuộc giống Saccaromyces. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 25 – 30oC, ngừng hoạt động ở 40oC, có khả năng chịu lạnh cao. Người ta chia nấm men bia thành 2 loại: - Nấm men nổi thuộc loại Saccaromyces cerevisiae: loại này chỉ phát triển và lên men bia ở nhiệt độ từ 12 – 13oC trở lên. - Nấm men chìm thuộc loài Saccaromyces carlsbergensis: phát triển tốt ở ngay nhiệt độ thấp (6-7oC). Loại này đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta.
  • 40. Quy trình làm bia gồm hai công đoạn chủ yếu: - Công đoạn thứ nhất: nấu dịch lên men là công đoạn đường hóa biến tinh bột thành đường maltose. - Công đoạn thứ hai: lên men là công đoạn nhào trộn, ủ chín. Quá trình lên men bia là một quá trình biến đổi sinh hóa, hóa học và sinh học phức tạp với sự tác động của hệ enzyme do nấm men Saccharomyces cerevisiae tạo ra. Nấu dịch lên men Malt Tình bột Houplon Các chất khác Xử lý Dịch lên men Quá trình hoà tan Quá trình thuỷ phân các chất từ malt, tinh bột τT0E Sơ đồ hệ thống của quá trình nấu dịch lên men bia
  • 41. Quá trình lên men bia: - Giai đoạn lên men chính: Tế bào nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh, cơ chất tiêu hao một lượng đáng kể, một lượng đường khá lớn được chuyển hóa thành ethanol, CO2 và các acid hữu cơ, sinh khối và một ít sản phẩm phụ. Giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ cao, thường từ 28÷30oC. Dịch đường ban đầu có nồng độ từ 9 ÷ 12%, sau khi lên men thì còn khoảng 2÷3%. pH thay đổi từ pH=5,3-6 xuống pH =4-4,5 do sự tạo thành các acid hữu cơ và CO2. Thời gian lên men chính khoảng 6 ÷ 10 ngày. Thời gian phụ thuộc vào các chất hòa tan ban đầu và yêu cầu chất lượng bia. Kết thúc giai đoạn này ta thu được bia non: còn đục, có mùi vị đặc trưng của bia nhưng chưa phù hợp cho giải khác.
  • 42. - Giai đoạn lên men phụ: Sau khi lên men chính người ta chuyển bia non sang lên men phụ. Lên men phụ được thực hiện trong thiết bị kín ở nhiệt độ thấp 0 – 5oC. Quá trình này có đặc điểm như sau: Quá trình lên men diễn ra chậm, dịch lên men được lắng động và bảo hòa CO2. Giai đoạn này còn gọi là quá trình ủ chín bia. Thời gian lên men phụ kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, phụ thuộc vào chất lượng bia cần có. Kết thúc giai đoạn này ta thu được bia là một dạng sản phẩm dung dịch bảo hòa CO2, có hương vị thơm ngon, dễ chịu nhờ các quá trình chuyển hóa ở nhiệt độ thấp.
  • 43. 3. Sản xuất rượu vang Rượu vang theo nghĩa hẹp là từ dùng để chỉ rượu được lên men từ dịch ép của quả nho. Ngày nay rượu được lên men từ các dịch quả táo, dâu, mận, chuối… cũng được gọi là rượu vang kèm theo tên của loại quả lấy nước ép. Rượu vang thu được không qua chưng cất, có hương vị thơm ngon của trái cây tự nhiên, có độ cồn từ 20-15%. Nguồn nguyên liệu: Tất cả các loại quả này có chứa đường, protein, muối khoáng… không chứa các chất độc hại với nấm men đều có thể sử dụng để lên men rượu vang. Các loại quả như: nho, táo, dâu, cam, xoài… tuy nhiên nho vẫn là nguyên liệu thích hợp nhất cho sản xuất rượu vang.
  • 44. Xử lý nguyên liệu: - Thu hoạch hái nho, đem nghiền hoặc ép để thu dịch quả. - Cho khí SO2 vào trong phần dịch quả để chống oxy hóa và tiêu diệt vi khuẩn. - Pha loãng dịch nước quả bằng nước (nếu lượng nước ép chưa đủ), tỷ lệ pha loãng khoảng 15-20% so với nguyên liệu ban đầu. - Bổ sung thêm đường, nitơ, vitamin… - Điều chỉnh pH < 3,5 để ức chế các vi sinh vật gây hỏng rượu vang. - Trong trường hợp nước quả thu được không đảm bảo độ tinh sạch có thể sẽ phải thanh trùng ở 65-70oC trong 10 phút.
  • 45. Nguồn vi sinh vật: Để sản xuất nấm men người ta thường dùng 2 nguồn giống sau: - Người giống bổ sung: + Saccharomyces ellipsoideus + Saccharomyces cerevisiae + Saccharomyces oviformis + Torulopsis - Nguồn giống dính trên vở nguyên liệu: tồn tại trên nguyên liệu và theo quá trình xử lý đi vào quá trình lên men. Người ta phân lập được nhiều loại nấm men từ các trái nho nguyên liệu: S. beticus, S. bayanus, nhưng theo quan điểm hiện nay nó chỉ là đồng danh của S. cerevisiae.
  • 46. Quá trình lên men rượu vang: - Giai đoạn lên men chính: dùng dịch nước hoa quả để lên men thành rượu, độ rượu từ 12 ÷ 15%. Sau đó chuyển sang giai đoạn ủ làm cho protein, pectin, tanin lắng xuống làm cho rượu trong hơn. - Giai đoạn lên men thứ cấp (giai đoạn ủ): từ 3 đến 4 tháng đối với rượu vang và hàng năm đối với sâmpanh. Trong giai đoạn ủ sẽ tích tụ CO2 và chất thơm. Ủ thông thường: sẽ tạo ra rượu vang non sau đó ủ trong thùng gỗ sồi để tạo ra hương thơm đặc trưng. Ủ chín trong thùng hay trong chai lượng CO2 cao tạo ra sâmpanh.
  • 47. Quy trình sản xuất rượu vang nho Nho Nghiển Lên men Đóng thùng Lên men phụ Lọc Đóng chai Thùng gỗ sồi Chai, nút bấc Rượu vang nho Bã
  • 48. 4. Sản xuất bánh mì Sử dụng chủng nấm men nổi có khả năng sử dụng chất khô cao. - Nguyên liệu: bột mì, đường, nấm men bánh mì và những thành phần khác trộn đều. - Quá trình lên men bánh mì gồm: quá trình lên men phụ (lên men lactic) và quá trình lên men chính (lên men rượu). Quá trình lên men tạo ra CO2 tích tụ thành các túi khí, khi nướng sẽ phồng lên tạo độ xốp cho bánh mì. Các sản phẩm lên men như: rượu, ester, axit lactic… sẽ tạo ra mùi thơm đặc trưng cho bánh mì.
  • 49. 1.2. Lên men lactic Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường glucose tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí thành axit lactic dưới và một số acid hữu cơ khác và giải phóng năng lượng. Hình 2. Quá trình chuyển hóa glucose thành acid lactic
  • 50. Phân loại lên men lactic Có hai quá trình lên men lactic khác nhau: - Lên men đồng hình (còn gọi là lên men điển hình): cho sản phẩm chủ yếu là aicd lactic (80-90%) và rất nhỏ các sản phẩm phụ khác. - Lên men dị hình (còn gọi là lên men không điển hình): cho sản phẩm chính là acid lactic (50%) cùng số lượng khá lớn những sản phẩm phụ khác (aicd acetic, rượu etylic, CO2, glycerin). Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm. Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh.
  • 51. Vi khuẩn lên men lactic a. Đặc điểm Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là các vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, vitamin, axit amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit pH từ 5,5 ÷ 6 và khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50oC. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn.
  • 52. Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình. Vi khuẩn lên men đồng hình: + Lactobacterium casei: đây là những trực khuẩn rất ngắn yếm khí tuỳ tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trường có từ 0,8 ÷ 1% axit lactic. Ở điều kiện bình thường gây chua sữa trong vòng 10 đến 12 giờ. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này là peptone. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 10oC, tối ưu là 35oC và tối đa là 45oC. + Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 25oC ÷ 30oC, lên men glucose, galactose.
  • 53. + Lactobacterium bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển tối ưu là 20oC, có khả năng lên men glucose, lactose. Có khả năng tạo độ axit cao (3,7% axit lactic). + Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn lớn. Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo thành sợi. Nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển từ 45 ÷ 50oC, khác với các loài khác chúng không có khả năng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa. + Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua. Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thành chuỗi. Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men. Khả năng tạo axit tối đa trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%.
  • 54. Vi khuẩn lên men dị hình: + Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy chúng trong các dịch lên men chua rau cải. Chúng tồn tại từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi, hoặc chuỗi ngắn có khi ghép thành từng chuỗi dài hình sợi. Khi lên men rau cải chua tạo thành axit lactic, axit axetic, rượu etylic và CO2. Lên men đường saccarose tốt hơn lên men đường lactose. + Lactobacterium lycopersici: là trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo thành chuỗi hay đơn, có khi ghép thành đôi một. Khi lên men chúng tạo thành axit lactic, rượu êtylic, axit axetic và CO2. Chúng có khả năng tạo bào tử, tế bào sinh dưỡng thường chết ở nhiệt độ 80oC.
  • 55. ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG THỰC PHẨM
  • 56. 1. Sản xuất sữa chua lên men Sữa lên men hay còn gọi là sữa chua, là sản phẩm thu được từ thông qua hoạt động của một số vi sinh vật lên men sữa, trong đó chủ yếu là hệ vi khuẩn lactic và men sữa. Sữa chua có giá trị dinh dưỡng cao và có hương vị thơm ngon nên được nhiều người ưa thích. Trên thị trường hiện nay, sản phẩm sữa chua rất đa dạng và phong phú về chủng loại. Các nhà sản xuất luôn thay đổi cấu trúc và hương vị của sữa chua phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng.
  • 57. Phân loại sữa chua Sữa chua truyền thống (set yoghurt): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên liệu được cấy giống, rồi được rót vào bao bì. Quá trình lên men diễn ra trong bào bì và làm đông tụ protein tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm. Sữa chua dạng khuấy (stirred yoghurt): Sản phẩm không có cấu trúc gel min như sữa chua truyền thống. Trong quy trình sản xuất sữa chua dạng khuấy, người ta phá vỡ cấu trúc khối đông tụ một phần do sự khuấy trôn với hương liệu, dịch trái cây và màu sắc… Sữa chua uống (dringking yoghurt): Sản phẩm không có cấu trúc dạng gel. Trong quá trình sản xuất sữa chua uống, người ta phá vỡ hoàn toàn cấu trúc dạng gel sau quá trình lên men bằng phương pháp khuấy trộn hoặc đồng hóa và làm giảm độ nhớt của sản phẩm. Sữa chua lạnh đông (frozen yoghurt): Sản phẩm có dạng tương tự như kem. Trong sản xuất sữa chua lạnh đông, sau quá trình lên men, người ta đem đi xử lý lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm.
  • 58. Nguồn nguyên liệu sản xuất sữa chua Sữa: để sản xuất sữa chua có thể sử dụng từ sữa tươi, sữa đặc có đường, sữa hoàn nguyên hoặc sữa tái chế. Sữa tươi làm nguyên liệu để sản xuất sữa chua phải đạt chất lượng theo các yêu cầu sau: + Chỉ số hàm lượng chất khô không béo lớn hơn hoặc bằng 8,2% theo quy định của WHO/FAO. + Chỉ số chất béo sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm. + Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt. + Không chứa thực khuẩn thể (bacteriophage). + Không chứa kháng sinh. + Không chứa các enzyme. + Không chứa dư lượng hóa chất có nguốn gốc từ thuốc bảo vệ thực vật hoặc từ quá trình vệ sinh dụng cụ, vật chứa.
  • 59. - Phụ liệu: + Đường: thường là saccharose hoặc aspartam (nếu dành cho người ăn kiêng để tăng vị ngọt của sản phẩm). + Trái cây hoặc dịch chiết trái cây: dâu tây, táo, cam... + Chất ổn định: gelatin, pectin, tinh bột, agar... để tăng độ nhớt, cấu trúc dạng gel nhờ khả năng ái lực điện tử với nước của các chất ổn định. + Hương liệu và màu: để làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm theo tính chất của các loại trái cây. - Men giống: có hai loài phổ biến thường được dùng để lên men sữa chua, như: + Lactobacillus bulgaricus (phát triển tốt ở 45oC) + Streptococcus thermophillus (phát triển tốt ở 39oC)
  • 60. Xử lý nguyên liệu - Nếu là sữa ở dạng khô thì phải phục hồi sữa bằng cách hòa sữa vào nước ở nhiệt độ 45-65oC, khuấy, lọc qua rây và làm nguội đến 8-10oC. - Bình thường hóa sữa: là bước điều chỉnh hàm lượng lipid cho thích hợp, với tỷ lệ từ 3,2-6%. - Thanh trùng sữa: diệt các vi sinh vật gây bệnh và cã những vi sinh vật không gây bệnh. - Đồng thể hóa sữa: Sữa để yên một khoảng thời gian trên bề mặt sẽ xuất hiện váng sữa, do đó cần phải đồng nhất lại sữa trước khi lên men.
  • 61. Quá trình lên men tạo sữa chua Quy trình sản xuất sữa chua được tiến hành qua hai giai đoạn: - Giai đoạn làm đông tụ sữa: Ở giai đoạn này, quá trình lên men được tiến hành ở 29-35oC. Quá trình lên men xảy ra một cách mạnh mẽ. Lúc này casin sữa bị kết tủa ở pH đẳng điện, sữa được đông tụ, đạt độ chua cần thiết. Căn cứ vào độ đông đặc của sữa và độ chua để kết thúc quá trình lên men. Lúc này sữa phải đặc, đồng nhất, không có hiện tượng nước-sữa tách rời nhau và độ chua đạt từ 60-80oT. Tùy thuộc vào chủng giống và nhiệt độ lên men mà thời gian lên men dài – ngắn khác nhau. Thông thường là khoảng từ 8-12h. Khi sữa lên men đạt yêu cầu thì kết thúc quá trình lên men bằng phương pháp làm lạnh nhanh.
  • 62. Giai đoạn giữ sữa chín: Kết thúc giai đoạn trên, dịch lên men được chuyển sang điều kiện nhiệt độ 6-8oC. Trong giai đoạn này quá trình lên men lactic vẫn còn nhưng chỉ xảy ra ở mức độ yếu và sữa chua vẫn tiếp tục đông tụ. Lúc này lipid trong sữa trở nên gắn, nước tự do liên kết với các protein làm sữa đông đặc thêm. Ngoài ra thì ở giai đoạn này còn xảy ra quá trình tạo hương cho sữa, làm cho sữa chua có mùi rất đặc trưng. Để tăng thêm sự hấp dẫn của sữa chua người ta có thể bổ sung thêm hương vị trái cây trong giai đoạn này. Thời gian của giai đoạn giữ chín sữa chua khoảng 12-14h
  • 63. Quy trình chung sản xuất sữa chua Sữa bột Thanh trùng Đồng hóa Lên men Gieo men Làm lạnh Phối trộn Nước Men giống Phối trộn Bảo ôn Phụ gia Hương, màu… Sữa chua Rót hộpHũ nhựa
  • 64. 2. Muối chua rau quả Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây: bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả. Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối rữa. Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rau quả muối chua được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Quá trình làm chua rau quả chủ yếu do loài Bacterium cacumeris fermentati. Quá trình lên men chủ yếu do vi sinh vật có trên bề mặt nguyên liệu.
  • 65. Quá trình muối chua rau quả được tiến hành như sau: - Lựa chọn rau quả - Xử lý sơ bộ - Phơi nắng - Cho thêm đường, muối, nước - Lên men - Muối chua. Thông thường muối chua rau quả người ta sử dụng 3% lượng muối so với rau quả. Nếu nồng độ muối thấp thì rau quả dễ bị thối. Nếu nồng độ muối quá cao thì quá trình lên men chậm, sự tạo thành axit lactic giảm.
  • 66. Tác dụng của một số quá trình cơ bản trong muối chua rau quả: - Quá trình phơi nắng: làm giảm lượng nước có trong nguyên liệu. - Cho thêm muối, đường: tạo áp suất thẩm thấu, làm nguyên liệu dễ nén chặt, không bị nát và trở nên giòn. Làm tăng nhanh quá trình lên men. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 26 ÷ 35oC. Tuy nhiên, ở nhiệt độ này vi khuẩn butyric có thể phát triển mạnh nên trên thực tế người ta khống chế ở nhiệt độ trong khoảng 20 ÷ 25oC. Thông thường vi khuẩn lactic chịu được nhiệt độ thấp hơn so với vi khuẩn khác, vì vậy trong muối chua cần tăng nhanh độ axit để loại trừ khả năng nhiễm của một số loài vi sinh vật khác.
  • 67. 1.3. Lên men propionic Lên men propionic là quá trình chuyển hoá axit lactic và muối lactate thành axit propionic dưới tác dụng của vi sinh vật. Ngoài axit propionic còn có các sản phẩm khác như: axit axetic, khí cacbonic và nước. Từ nguyên liệu đường: 3C6H12O6 → 4CH3CH2COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O Glucose axit propionic axit axetic Từ axit lactic: 3CH3CHOHCOOH→ 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O Axit lactic axit propionic axit axetic Theo quá trình này thì tỉ lệ giữa hai loại axit propionic và axit acetic là 2:1 (Trong thực tế thu được là 1,5:1).
  • 68. Vi sinh lên men propionic Chủ yếu là các vi khuẩn propionic, trong đó loài hoạt động nhất là Bacterium acidipropionic, chúng thường sống chung với vi khuẩn lactic trong sữa. Chúng được tìm thấy nhiều trong sữa, trong đất và trong khoang miệng một số động vật nhai lại, tham gia quá trình tạo axit hữu cơ trong đó. Là loài trực khuẩn Gram dương, không chuyển động, không tạo bào tử, hô hấp kỵ khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp từ 14 ÷ 35oC, pH thích hợp trung tính. Vi khuẩn này lên men dễ dàng axit lactic, muối lactate, đường thành axit propionic. Trong quá trình sống chúng cần bổ sung thêm nitơ hữu cơ phức tạp dưới dạng protein.
  • 69. Ứng dụng lên men propionic trong thực phẩm Sản xuất phomat Phomat là sản phẩm lên men được chế biến từ sữa dưới sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật. Đây là sản phẩm có giá trị dinh dưỡn cao và bảo quản được lâu. Trong phomat chứa: protein 20% (dạng pepton và acid amin), lipid 30%, các muối khoáng, các vitamin… Dưới tác dụng của vi khuẩn Bacterium acidipropionic và vi khuẩn lactic người ta tiến hành sản xuất phomat gồm 4 giai đoạn sau đây. Cũng giống như quá trình sản xuất sữa chua, nguyên liệu sản xuất phomat là sữa.
  • 70. Quy trình sản xuất phomat - Sản xuất phomat khối: Cho men chua vào sữa chua đã thanh trùng Pasteur, khi đó sẽ có quá trình lên men và tích tụ một lượng axit latic khá lớn. Casein của sữa bị biến đổi thành paracazein lắng xuống và ta thu được phomat khối. - Tách đường: Là giai đoạn tách sữa trong, đun nóng ở nhiệt độ từ 55 ÷ 58oC trong 30 phút để phá huỷ enzyme rồi đem ép khối phomat trong vòng 20 ÷ 24h ở nhiệt độ từ 25 ÷ 30oC, trong thời gian này quá trình lên men vẫn tiếp tục.
  • 71. - Muối phomat: Phomat sau khi tách đường đem muối với dung dịch muối ăn 24% trong vài ngày. Mục đích của giai đoạn này là: + Tăng vị mặn cho phomat + Tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomat + Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại. - Ủ chín phomat: sau khi muối phomat được chuyển vào các hầm lên men nhiệt độ 50 ÷ 57oC, độ ẩm 80 ÷ 90%. Quá trình chín phomat có thể kéo dài vài tháng đến hàng năm. Đây là một quá trình hóa sinh phức tạp.
  • 72. Động học quá trình chín phomat Trong giai đoạn này khi lượng đường lactose không còn, các vi khuẩn lactic cũng chết dần nên quá trình lên men lactic không xảy ra. Một số trực khuẩn lactic chuyển hóa lipid thành các acid beo bay hơi và sau đó cũng chết dần. Lúc này trong khối phomat vi khuẩn propionic bắt đầu hoạt động mạnh và chuyển axit lactic thành axit propionic và axit axetic, khí cacbonic. Hai axit này làm cho phomat có vị chua và hăng đặc biệt, khí cabonic làm cho phomat xốp. Sự lên men kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng.
  • 73. 1.4. Lên men acetic Nguyên lý chung của quá trình này là oxy hóa ethanol tạo thành acetic trong điều kiện hiếu khí, dưới tác dụng của vi khuẩn acetic (thuộc chi Acetobacter). Để chuyển hoá thành axit axetic, rượu phải thẩm thấu qua thành tế bào. Ở đây sẽ xảy ra quá trình chuyển hoá rượu thành axit axetic rồi thẩm thấu ra ngoài môi trường bên ngoài. Cơ chế chung: CH3CH2OH CH3CHO + H2O Acetaldehyde CH3CHO + H2O CH3 - CH OH OH Hydrate cua acetaldehyde CH3 - CH OH OH CH3COOH Acetic acid
  • 74. 1.4. Lên men acetic Ngoài khả năng oxi hoá rượu etylic thành axit axetic, vi khuẩn axetic còn có khả năng oxi hoá một số rượu khác thành axit tương ứng. Ví dụ như: Propylic → axit propionic Butylic → axit butyric Glyxerin → dioxiaxeton Ngoài ra chúng có thể oxi hoá glucose thành axit gluconic.
  • 75. Nguồn nguyên liệu Nguyên liệu trực tiếp là rượu, ngoài ra có thể dùng nguyên liệu là glucid, đường quả hoặc đường khác. Trong trường hợp dùng nguyên liệu là đường hoặc tinh bột thì giai đoạn đầu là giai đoạn lên men rượu, sau đó chuyển rượu thành acid acetic.
  • 76. Vi khuẩn lên men axetic Hiện nay người ta biết đến hàng chục loài vi khuẩn axetic thuộc họ Acetobacter. Chúng có những đặc điểm chung sau đây: - Là những trực khuẩn gram âm, không sinh bào tử, hô hấp hiếu khí bắt buộc, xếp đôi hay tạo thành từng chuỗi, thường tạo thành lớp màng trên bề mặt, có loài có khả năng chuyển động và có loài không. - Có nhiều trong rau quả. - Nguồn dinh dưỡng cacbon: oxi hoá rượu etylic hay các rượu khác thành axit tương ứng. Có khả năng sử dụng glucose. - Nguồn dinh dưỡng nitơ: sử dụng muối amôn hay peptone. - Có hai ngưỡng pH: pH thích hợp từ 5,4 đến 6,8, pH thích ứng cho sự lên men từ 3,5 đến 4,5.
  • 77. Các loài khuẩn Acetobacter - Acetobacter aceti: là trực khuẩn ngắn, không chuyển động và chúng có khả năng liên kết với nhau thành chuỗi dài. Chúng bắt màu vàng với iot và có khả năng chịu nồng độ cồn khá cao (11%) và tích tụ được 6% axit axetic. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 35oC, nếu nhiệt độ lên quá 40oC sẽ xảy ra hiện tượng co tế bào và sẽ tạo ra hình quả lê. Thường thấy chúng phát triển trong bia. - Acetobacter pasteurianum: là trực khuẩn ngắn, hình thái gần giống loài trên, chỉ khác là chúng bắt màu xanh thẫm với iot. Tạo thành khuẩn lạc hình nhăn nheo trên môi trường đặc. Có khả năng tích tụ 6,2% axit axetic.
  • 78. - Acetobacter orleanense: là trực khuẩn không chuyển động, có kích thước trung bình. Khi tăng nhiệt độ chúng tạo thành tế bào hình dài hoặc hình sợi hoặc không tạo hình. Thường thấy chúng phát triển trong dịch nho loãng. Có khả năng tồn tại ở nồng độ cồn từ 11 ÷ 12% và tích luỹ axit axetic đến 9,5%. - Acetobacter xylinum: là trực khuẩn không chuyển động, bắt màu xanh với iot. Chỉ có thể chịu được và tích tụ tối đa 4 ÷ 5% axit axetic và sau đó chúng oxi hoá axit axetic tạo thành CO2 và H2O. Chúng được sử dụng trong ngành sản xuất nước uống lên men có ga.
  • 79. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acetic a. Nồng độ rượu Tuỳ thuộc vào từng loài, nồng độ rượu phù hợp cho quá trình lên men từ 6÷15%, thường trung bình là 13%. Khi hết rượu chúng oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O để cung cấp năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Để tránh trường hợp này cần phải kiểm tra nồng độ rượu thường xuyên để dừng quá trình lên men khi nồng độ rượu còn 0,3÷0,5%. b. Nhiệt độ Tuỳ theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxi hoá khác nhau. Trong sản xuất người ta thường dùng những loài vi khuẩn có nhiệt độ thích ứng cho quá trình oxi hoá rượu thành axit axetic từ 30÷34oC.
  • 80. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acetic c. Nồng độ axit Tuỳ thuộc từng loài, đa số quá trình lên men bị ức chế khi nồng độ axít acetic đạt hơn 8% và khi nồng độ axit từ 12÷14% thì quá trình lên men hoàn toàn bị ngừng hoạt động. d. Oxi Quá trình lên men axetic là quá trình oxi hoá không hoàn toàn vì vậy bắt buộc phải cung cấp vừa đủ lượng oxi để oxi hoá rượu thành axit axetic. Tránh trường hợp oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O nếu thừa oxi hoặc không oxi hoá hết rượu thành axit axetic nếu thiếu oxi. Trong thực tế sản xuất cần cung cấp 2,5m3 không khí khi oxi hoá 1 kg rượu khan thành axit axetic. Cần thông gió và vô trùng không khí khi cung cấp oxi cho quá trình lên men.
  • 81. e. Môi trường dinh dưỡng Nếu chỉ có rượu thì vi khuẩn axetic không thể sống được nên cần bổ sung một số chất dinh dưỡng khác.. Trong 100 lít rượu 10% cồn cần 500g đường glucose hay tinh bột đã thuỷ phân, 25g superphotphat, 25g sunfat amôn, ngoài ra còn bổ sung thêm một số chất sinh trưởng khác
  • 82. ỨNG DỤNG LÊN MEN ACETIC TRONG THỰC PHẨM
  • 83. 1. Sản xuất giấm Ethanol và oxi là nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa sinh học tạo acid acetic. Vì thế, người ta phải tạo điều kiện để vi khuẩn tiếp xúc với cơ chất (ethanol và oxi) càng nhiều càng tốt. Sản xuất giấm hiện nay theo hai phương pháp cơ bản: - Phương pháp lên men chậm - Phương pháp lên men nhanh
  • 84. Các phương pháp sản xuất dấm - Phương pháp chậm: Phương pháp này dùng nước hoa quả làm nguyên liệu với giống Acetobacter orleameuse. Phương pháp này cho hiệu suất thấp, thời gian dài nhưng thích hợp cho công việc làm giấm ở gia đình hoặc sản xuất giấm ở quy mô nhỏ trong các xí nghiệp dùng dịch đường, nước hoa quả hoặc rượu vang để lên men. - Phương pháp nhanh: Phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất giấm ăn với các thùng gỗ lên men, trong đó đặt các phôi bào gỗ giẻ. Giống được dùng ở đây là Acetobacter schilizenbachii hoặc Acetobacter curvum được nhiễm vào phôi bào. Cho dịch lên men chảy qua các phôi bào nhiều lần, vi khuẩn acetic tiếp xúc với môi trường lên men và oxy hóa rượu thành acid. Nhiệt độ lên men trong khoảng 24 – 37oC tùy theo giống vi khuẩn. thời gian lên men khoảng 8 – 10 ngày.
  • 85. Phương pháp lên men chậm Đây là phương pháp Orland hay phương pháp của Pháp và là phương pháp thủ công đã có từ lâu. Phương pháp này chủ yếu sản xuất từ rượu vang. Nguyên liệu gồm: khoảng 3÷4% rượu và từ 2÷3% axit axetic. Người ta cho axit axetic trước để tạo điều kiện cho vi khuẩn axetic phát triển, mặt khác ngăn ngừa bị nhiễm các loài vi khuẩn khác. Dịch sau khi được chuẩn bị xong được đổ vào các thùng bằng gỗ và để ngoài không khí. Sau một thời gian trên bề mặt sẽ tạo thành váng chứa nhiều axit axetic. Vì thế quá trình oxi hoá chậm và chỉ kết thúc sau vài tuần.
  • 86. Sau khi kiểm tra nồng độ rượu còn từ 0,3÷0,5 thì lấy giấm ra và cho dịch mới vào. Không nên để quá lâu chất lượng giấm sẽ giảm nhanh do quá trình oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O. Bằng phương pháp này giấm thu được có nồng độ axit axetic từ 5 đến 6%. Nếu muốn bảo quản giấm được lâu phải thanh trùng.
  • 87. Phương pháp lên men nhanh Đây là phương pháp của Đức hay phương pháp công nghiệp. Thiết bị sản xuất là một thùng gỗ có chiều cao từ 2,5 đến 6m, đường kính từ 1,2 đến 3m. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là làm tăng tiết diện tiếp xúc với không khí làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn. Sản phẩm lên men Dịch lên men vào Không khí ra Không khí vào Sản phẩm lấy ra Bộ phận phân phối môi trường Vật liệu xốp Bộ phận phân phối không khí
  • 88. Thùng thường là hình trụ, phía trên có một lỗ cho dịch môi trường vào và một lỗ cho không khí thoát ra. Dưới là một miếng gỗ có nhiều lỗ tròn để phân phối đều dịch môi trường. Phía dưới là những vật liệu xốp đã được thanh trùng. Dưới cùng là một tấm sàn có nhiều lỗ nhỏ cho dịch dấm thoát ra và phân phối đều không khí. Dịch được pha chế như sau: Trong 100 lít rượu 10% cồn cần 500g đường glucose hay tinh bột đã thuỷ phân, 25g superphotphat, 25g sunfat amon, 0,9g K2CO3, axit axetic 3kg. Dịch được đổ từ trên xuống và chảy đều trên các màng xốp đã cấy sẵn vi sinh vật. Ở đây sẽ xảy ra quá trình oxy hoá rượu thành axit axetic nhờ oxi không khí đi từ dưới lên. Có thể tiến hành lên men lại bằng cách cho dịch giấm thu được qua màng xốp nhiều lần để nồng độ rượu còn khoảng 0,3 đến 0,5% là được. Dịch giấm thu được thường có nồng độ khoảng 9% axit axetic, sau đó đem lọc và thanh trùng.
  • 89. 2. Lên men thạch dừa Thạch dừa là loại thực phẩm giải khát phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay,. Thạch dừa là sản phẩm có nguồn gốc từ Philippine và được sản xuất từ nguồn nước dừa già. Thạch dừa thực chất là sinh khối của tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum, mà thành phần chủ yếu là cellulose.
  • 90. Nguồn vi sinh vật lên men thạch dừa: Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic và có nguồn từ Philippine. Theo khóa phân loại Bergey thì vi khuẩn Acetobacter xylinum thuộc: Ngành: Bifidobacteria Lớp: Schizomycetes Bộ: Pseudomonadales Họ: Pseudomonadieae Giống: Acetobacter Loài: Acetobacter xylinum
  • 91. Nguyên liệu: Nồng độ cơ chất [S] = 100 – 150g glucose hoặc lactose/lít Bổ sung muối amon và phosphate: 5g/l Chỉnh pH môi trường bằng acid acetic: pH ≤ 5 - Nước dừa già: được lấy từ các nhà máy sản xuất cơm dừa sấy khô - Nước thơm: được ép từ vỏ và lõi từ các nhà máy sản xuất dứa đóng hộp - Rỉ đường: phế phẩm của của các nhà máy sản xuất đường - Nước mía: được ép từ thân mía
  • 92. Tiến hành lên men: - Thực hiện lên men tĩnh - Dịch lên men được chứa trong các khuây có chiều cao không quá 7,5 cm - Nhiệt độ lên men 28 – 32oC - Thời gian lên men 7 – 15 ngày - Các thông số cần theo dõi: pH, nồng độ đường, cấu trúc thạch.
  • 93. Nước dừa Lọc Bổ sung cơ chất Lên men Làm nguội Thanh trùng Thu nhận thạch A. xylinum Rửa sạch Cắt thạch Trung hòa acid Đóng hộp Thanh trùng Si rô, hương liệu Thạch dừa Quy trình sản xuất thạch dừa
  • 94. Sản phẩm thạch dừa: Thạch dừa được ngâm trong nước đường có bổ sung mùi của các loại trái cây như vải , nhãn, dâu. - Kích thước khối thạch dừa: 1,0 x 2,0 x 2,5 (cm). Tùy thuộc vào nhà sản xuất - Màu sắc : trắng sữa. - Cấu trúc : dai, chắc. - Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào hương liệu cho vào theo từng loại sản phẩm. - Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50 - Nước đường có vai trò tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch dừa. Hàm lượng đường vào khoảng 30 - 45%. - pH đạt khoảng 4,5 – 5,5. - Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm.
  • 95. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA PROTEIN
  • 96. Sự phân giải protein Quá trình thủy phân các protein dưới tác dụng của vi sinh vật gọi là quá trình thối rữa. Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất. Sản phẩm làm thối rữa có thể làm ô nhiễm môi trường sống và các vi sinh vật gây thối rữa là nguyên nhân chính gây hư thực phẩm giàu protein. Các vi sinh vật gây thối rữa rất đa dạng: vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn. Vi khuẩn có các loài thuộc hiếu khí, kỵ khí, sinh bào tử khoặc không sinh bào tử, như trực khuẩn Bacillus sống hiếu khí, Proteus vulgaris và E. coli kỵ khí tùy ý, Clostridium putrificum và Clostridium sporogenes kỵ khí… Quá trình phân hủy các loại protein qua các giai đoạn sau: thủy phân protein đến polypeptide; thủy phân polypeptide đến acid amin; phân hủy acid amin…
  • 97. Sản phẩm quá trình thối rữa tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật, phụ thuộc vào tính chất của protein, vào độ thoáng khí, độ ẩm và nhiệt độ. - Nếu đủ oxi thì protein có thể bị khoáng hóa hoàn toàn thành CO2, NH3, H2S, H2O và muối khoáng. - Nếu trong điều kiện yếm khí, không xảy ra sự khoáng hóa protein mà tích tụ các chất hữu cơ có vòng benzene và gây độc. Quá trình thối rữa được ứng dụng trong ngành sản xuất nước mắm, nước chấm, tương chao, làm chín cá muối, phomai, trong ngành thuộc da để lấy lông ra khỏi da. Protein polypeptide acid min amoniac⎯⎯⎯ →⎯ oteasePr ⎯⎯⎯ →⎯Peptidase ⎯⎯⎯⎯ →⎯ aseDesamin
  • 98. Sản xuất nước mấm Nước mắm là sản phẩm thủy phân thịt cá nhờ hệ enzyme của vi sinh vật và enzyme nội sinh trong thịt cá trong điều kiện nồng độ muối cao. Nước mắm không chỉ được sản xuất ở Việt Nam mà còn được sản xuất ở nhiều nước trên thế giới. Mỗi một quốc gia có phương thức sản xuất khác nhau và tên gọi khác nhau: Loại nước mắm Điều kiện và thời gian lên men Việt Nam _ Nước mắm Tỷ lệ cá : muối = 3 : 1 đến 3 : 2 Nhận Bản _ Shotsuru & Uwo-shoyu Tỷ lệ cá : muối +gạo lên men + nấm koji = 5 : 1 Hàn Quốc _ Jeot-kal Tỷ lệ cá : muối = 4 : 1 (6 tháng) Thái Lan _ Nam-pla Tỷ lệ cá : muối = 5 : 1 (12 tháng) Malaysia _ Budu Tỷ lệ cá : muối + đường + me = 3 : 1 đến 5 : 1 (3 – 12 tháng) Philippine _ Patis Tỷ lệ cá : muối = 3 : 1 đến 4 : 1 (3 – 12 tháng) Brunei _ Ngapi Tỷ lệ cá : muối = 5 : 1 (3 – 6 tuần)
  • 99. Nguyên liệu sản xuất nước mắm Nguyên liệu chính là cá: Phân loại theo đạm ( protein): Dựa vào hàm lượng nitơ của cá và thời gian chế biến, người ta chia thành các loại sau: - Cá có đạm cao: >300, N ≥ 20% protid, - Cá có đạm thấp:<300, N ≤ 18,5% Phân loại theo chất béo ( lipid ): - Cá ít mỡ : nhỏ hơn 4% lipid, có hầu hết ở các loại cá nước mắm kể cả cá Linh non. - Cá có mỡ vừa: 4 ÷8% lipid như cá Linh, cá Trích … - Cá có lượng mỡ nhiều: lớn hơn 15% lipid, đa số là cá nước ngọt, nước lợ như cá Basa, cá Tra Biển Hồ …
  • 100. Nguyên liệu phụ Tuỳ theo tập quán và thị hiếu của mỗi địa phương, trong việc chế biến hoặc trong khi pha chế nước mắm, ngưới ta cho thêm vào những thứ gia vị khác để làm tăng thêm sắc và hương vị của nước mắm như thính, nước hàng, ớt, riềng, quả thơm… hay cho thêm ruốc, ruột cá để rút ngắn thời gian chín của chượp. - Thính: ở Nghệ An, Thanh Hóa hay dùng thính. Thính có tác dụng làm cho nước mắm có màu đỏ đẹp và tăng mùi thơm, át mùi tanh của cá. Có nhiều loại thính như thính gạo tẻ, gạo nếp, thính vừng, thính ngô… Nước hàng: từ Nghệ An trở vào người ta thường cho thêm nước hàng vào để làm cho nước mắm được dịu, ngọt giọng, nước sánh, màu vàng đẹp.
  • 101. Nguyên liệu phụ - Nước màu: ở miền Nam người ta thường dùng nước màu để làm nước mắm được dịu, ngọt giọng, màu vàng đẹp. - Ớt, riềng:ở Quảng Bình người ta thường dùng ớt, riềng khô thêm vào trong khi muối cá để làm cho nước mắm sau này có vị cay, ít mùi tanh. - Quả thơm:ở Phú Quốc, Phan Thiết, Nam Ổ, Cần Thơ… người ta hay dùng mít chín hoặc dứa chín thêm vào trong khi muối cá để làm cho nước mắm sau này có vị ngọt, hương thơm. - Mắm ruốc, ruột cá: khi cho ruột cá, mắm ruốc (đã chín ngấu thì càng tốt) vào chượp thì sẽ mau chín, làm tăng mùi thơm đặc trưng của nước mắm cao đạm.
  • 102. Hệ vi sinh vật: Khi xác định hệ VSV trong nguyên liệu và trong khối cá lên men, người ta thấy có nhiều vi sinh vật VSV: Bacillus subtilis, B. mensentericcus, E. coli, Pseudomonas sp, Clostridium sp…
  • 103. Sơ đồ quy trình sản xuất nước mắm dài ngày Cá + Muối Lên men Triết rút lần 1 Nước mắm nguyên chất Bã chượp chín Pha đấuTriết rút lần 2 Bã Nước mắm triết rút lần 2 Làm phân bón, thức ăn gia súc Phương pháp bổ sung nước Phương pháp khuấy trộn Phương pháp gài nén khu bốn Phương pháp của vùng Phú Quốc Nước mắm thành phẩm các loại
  • 104. Sơ đồ quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày Để tăng nhanh quá trình thủy phân cá, người ta thường cho thêm 3 – 5% protease của nấm mốc, đồng thời ồn định nhiệt độ 50 – 55oC, sau đó hạ xuống 45oC. Lượng muối cho vào khối cá làm nhiều lần. Cá tươi Làm sạch Phân loại & trộn muối Lên men Ướp muối Lên men Lọc Nước mắm nguyên chất B ã Pha chế Thành phẩm
  • 105. Sản xuất nước tương Nguồn nguyên liệu: - Đậu phộng (lạc): Đậu phộng là loại nông sản nhiệt đới, tập trung nhiều ở các nước Phi châu như : Gana, Ghine, Công Gô, Ấn Độ… Ở Việt nam, lạc trồng nhiều nhất ở Nghệ An, Nam Hà, Hà Bắc … Thành phần hóa học hạt đậu phộng : Thành phần Hàm lượng (% chất khô) Nước Protid Lipid Glucid Cellulose Tro Vitamin PP 7,3 26,9 43,6 15,2 2,4 2,4 15,7 mg/100g
  • 106. Trong protein của hạt lạc thì globulin là cao nhất chiếm khoảng 97% hàm lượng protein, ngoài ra còn có một hàm lượng không đáng kể các loại albumin, prolamin, glutelin… - Bánh dầu đậu phộng (khô đậu phộng): Hạt đậu phộng chứa khá nhiều chất béo, trung bình khoảng 40 – 52%, vì vậy đậu phộng là nguyên liệu ép lấy dầu rất tốt. Ngoài ra, hàm lượng protein trong đậu phộng cũng cao, nhiều sinh tố B & E. Đậu phộng sau khi ép lấy dầu, bã còn lại gọi là bánh dầu đậu phộng. Trong bánh dầu đậu phộng có nguồn đạm thực vật rất cao được dùng để sản xuất nước chấm.
  • 107. - Đậu nành Đậu nành là một trong những cây trồng được thuần hóa và trồng sớm nhất của loài người. Các nhà khoa học đã thống nhất rằng đậu nành có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu (Trung Quốc), từ đó lan truyền khắp thế giới, phải đến sau thế chiến thứ hai đậu nành mới thực sự phát triển ở Mỹ, Canada, Brazil … Và cũng từ đó việc dùng đậu nành làm thực phẩm, trong chăn nuôi, trong công nghiệp mới ngày càng được mở rộng. Thành phần Tỷ lệ (%) Protein (%) Lipid (%) Cacbohydrate (%) Tro (%) Nguyên hạt Nhân (tử điệp) Vỏ hạt Phôi 100,0 90,3 7,3 2,4 40,0 43,0 8,8 41,0 20,0 23,3 1,0 11,0 35,0 29,0 86,0 43,0 4,9 5,0 4,3 4,4
  • 108. Xử lý nguyên liệu: Nghiền: hạt đậu nành được nghiền nhỏ thành 1mm, tạo điều kiện cho nước và enzyme dễ thấm và thủy phân nguyên liệu. Hấp: để tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời làm thay đổi đặc tính lý – hóa của bột đậu nành giúp cho nấm mốc phát triển tốt hơn. Người ta thường hấp ở 0,7 – 0,9 kg/cm2 trong 1 giờ 30 phút.
  • 109. Giống vi sinh vật: Người ta thường sử dụng các loại nấm mốc Aspergillus oryzae, A. soyae, A. niger, A. terriol, A. mellius, A. ochracus, A. awamori…Nhưng giống được sử dụng nhiều nhất là loài A. oryzae. Yêu cầu giống: - Có hoạt lực protease cao - Không tạo độc tố aflatoxin - Có khả năng tạo hương
  • 110. Phụ gia: - Caramen: tạo màu sẫm tối đặc trưng của nước tương - Benzoate-Na: chất bảo quản. Hàm lượng sử dụng < 0,1% - Chất điều vị: Người ta thường sử dụng bột ngọt (L- glutamate monosodium, 621) và siêu bột ngọt (inosinate monophosphate_IMP, xathylate monophosphate_XMP) - Chất tạo sánh: làm tăng độ đậm đặc cho sản phẩm. Có thể sử dụng xanthan gum, tinh bột... để làm tăng độ sánh. - Hương liệu, đường, muối.
  • 111. Tiến hành lên men nước tương - Cấy giống: 10% giống - Ủ: Nhiệt độ: 37 – 45oC Độ ẩm: Không khí 85 – 90% Độ thoáng khí: 6000 m3/tấn.giờ Thời gian lên men: 3 – 7 ngày Mốc phát triển đến màu vàng hoa cau - Thủy phân: Nước cho vào: 40 – 50% Nhiệt độ: 40 – 50 oC Thời gian: 3 – 4 ngày - Trích ly: Bổ sung nước muối: nồng độ 20 - 30% Nhiệt độ 60 oC Ngâm 24 giờ - Thanh trùng: Nhiệt độ: 90 – 100 oC Thời gian 20 phút - Lắng tự nhiên: 5 – 7 ngày - Sản phẩm nước tương - Bảo quản
  • 112. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA LIPID
  • 113. Chất béo là gì? Chất béo là hỗn hợp các este của glyxerin và các axit béo bậc cao. Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý – hóa học của môi trường bên ngoài, cũng như của vi sinh vật, chất béo có thể có những thay đổi đáng kể. Tác động của vi sinh vật bắt đầu là sự thủy phân chất béo thành glyxerin và axit béo tự do. Quá trình này xảy ra dưới tác dụng xúc tác của enzyme lipaza.
  • 114. Quá trình chuyển hóa lipid Axit béo tích tụ trong cơ chất, vì vậy kèm theo là giảm chất lượng của chất béo, thể hiện ở chỗ làm thay đổi “chỉ số axit” – hàm lượng các axit béo tự do. Sản phẩm thủy phân lại tiếp tục bị chuyển hóa như sau: - Glyxerin được nhiều vi sinh vật sử dụng và có thể bị oxy hóa hoàn toàn tới CO2 và H2O. - Các axit béo bị phân hủy chậm hơn, trước hết là các axit béo không bão hòa bị oxy hóa dần dần. Một số vi sinh vật, ngoài enzyme lipaza còn có enzyme oxy hóa lipoxygenaza – xúc tác quá trình peoxyt của axit béo được tạo thành.
  • 115. Quá trình chuyển hóa lipid Các peoxyt này dễ dàng bị oxy hóa tiếp theo để tạo thành những sản phẩm trung gian – oxy axit, aldehyt, xeton và …làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu. Những sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa chất béo và axit béo lần lượt được vi sinh vật sử dụng trong trao đổi chất của chúng và cuối cùng tạo thành CO2 và H2O.
  • 116. Vi sinh vật phân hủy chất béo và axit béo Vi sinh vật phân hủy chất béo và axit béo mạnh mẽ nhất là Pseudomonas fluorescens là các trực khuẩn nhỏ, không sinh bào tử có tạo sắc tố màu xanh nhạt. Ngoài ra còn có các vi khuẩn: Micrococcus, Chromobacterium, Prodigioscens; nhiều loài nấm, xạ khuẩn và một số nấm men. Trong số nấm có hoạt tính này ta thấy đáng chú ý là Oidium lactis, Clasdosporium hebarium, nhiều loài thuộc Aspergilus và Penicillium.
  • 117. Ứng dụng của quá trình chuyển hóa chất béo trong thực phẩm Phân hủy chất béo do vi sinh vật trong điều kiện tự nhiên (ở đất và nước) xảy ra thường xuyên và có ý nghĩa rất lớn trong vòng tuần hoàn vật chất nói chung. Trong bảo quản dầu mỡ dài ngày ở điều kiện không cho phép vi sinh vật phát triển thì sự làm hỏng chất béo có thể là do tác động của ánh sang hoặc oxy không khí.