Bài giảng Công nghệ sinh học thực phẩm: Chương 3(3) - ThS. Phạm Hồng Hiếu

Chương này tập trung trình bày các quá trình lên men yếm khí và ứng dụng của chúng. Các nội dung cụ thể trong chương gồm có: Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu, lên men từ nấm men – công nghệ sản xuất bia, sản xuất rượu vang trái cây, lên men lactic và ứng dụng, lên men butyric, lên men pectin. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ sinh học thực phẩm: Chương 3(3) - ThS. Phạm Hồng HiếuChương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong CNTP3.5. Các quá trình lên men yếm khí và ứng dụng 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng 3.5.5. Lên men butyric 3.5.6. Lên men pectin 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Lên men etylic: ▫ Lên men etylic là quá trình đường được biến đổi thành rượu etylic và CO2, đồng thời làm sản sinh ra một số năng lượng xác định dưới tác dụng của hệ thống enzyme của một số vi sinh vật ▫ Tác nhân chính của quá trình lên men etylic là các loại nấm men, đặc biệt là Saccharomyces cerevisiae 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Cơ chế của quá trình lên men: ▫ Phương trình tổng quát của quá trình lên men etylic có thể viết là: C6H12O6→2C2H5OH + 2CO2+ 113,4kJ. ▫ Theo M.Larpent–Gourgaud và cộng sự (1992) thì tỉ lệ các sản phẩm về lí thuyết là: etanol 48,4%; CO2 46,6%; glyxero l3,2%; axit xuccinic 0,6%; sinh khối tế bào1,2% so với glucozơ được sử dụng 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Cơ chế của quá trình lên men: 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Cơ chế của quá trình lên men:Tùy điều kiện môi trường: ▫ Môi trường hơi axit (pH= 4-5):  Quá trình lên men trải qua theo 2 thời kì: o Thời kì cảm ứng: ▫ CH3CHO tạo ra từ axit piruvic còn ít, chưa đủ lượng để nhận hết H2 đã tạo thành trong giai đoạn đường phân. Do vậy 1 phần H2 được chuyển cho andehit gricric tạo thành glycerin. ▫ Như vậy trong giai đoạn đầu môi trường có glycerin, andehit axetic (CH3CHO) và CO2 o Thời kì tĩnh: ▫ Được đánh dấu bằng lượng CH3CHO đủ để thực hiện phản ứng nhận hết H2. Phản ứng tạo glycerin bị đình chỉ và sản phẩm chủ yếu trong giai đoạn này là etylic. ▫ Sự lên men etylic trong môi trường kiềm: 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Cơ chế của quá trình lên men: ▫ Sự lên men etylic trong môi trường kiềm:  Nếu ta kiềm hóa môi trường bằng CaCO3, K… thì sự lên men etylic trong nấm men sẽ hình thành chủ yếu là glycerin, axit axetic cùng với rượu etylic: 2C6H12O6 +H2OC2H5OH 2C3H8O3+CH3COOH+2CO2  Nếu ta kiềm hóa môi trường hóa bằng NaHSO3 thì sự lên men etylic sẽ cho sản phẩm là glycerin vì NaHSO3 phản ứng với axetandehit (CH3CHO) tạo thành 1 hợp chất khó tan. Sản phẩm lên men chỉ là glixerin, CO2 và axetalsunphonat natri NaHSO3+ CH3CHO  CH3CHCH3OSO2Na 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Hiệu ứng Pasteur : là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có mặt của oxy. ▫ Kị khí; đường có thể lên men; pH giữ ở 4,5–5,5; nhiệt độ ở khoảng 25–300C; số lượng nấm men giống là 0,26% trọnglượng cơ chất ▫ Khi pH trở nên kiềm (khoảng 7,5–8) thì nấm men sẽ tạo thành glyxerin là sản phẩm chủ yếu ▫ Hiệu suất năng lượng khi nấm men etylic sống trong điều kiện hiếu khí: Glucozơ →6CO2+ 6H2O + 36(38)ATP. ▫ Còn trong điều kiện kị khí: Glucozơ →2C2H5OH + 2CO2+ 2ATP 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Nguyên liệu ▫ Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch… ▫ Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín… ▫ Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa… Nhưng trên thực tế chỉ có 2 nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong sản xuất, nhóm thứ ba do hiệu quả kinh tế kém nên không được sử dụng. Ở nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai… thay thế 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc: thủy phân tinh bột thành đường ▫ Nấm men: lên men dịch đường thành rượu ▫ Vi khuẩn lactic: acid hóa dịch đường trước khi lên men 3.5.1. Lên men etylic và quá trình SX rượu• Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc  Aspergillus oryzae, Asp.niger, Asp. usami, Asp. awamori, Asp. baatatae…  Tiết hệ enzyme amylase đường hóa các nguồn nguyên liệu tinh bột  Aspergillus oryzae: amylase, invertase, maltase, protease và catalase  Aspergillus niger : amylase, invectase, protease, maltase, pectinase, glucooxydase  Aspergillus awamori và Asp. usami : dextrinase và glucoamylase 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm men  Chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae  Tính chất:  Phát triển mạnh trong dịch đường lên men  Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng và hoàn toàn  Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao  Chịu được nồng độ cồn cao  Chịu được môi trường có độ acid cao  Nhiệt độ tối ưu: 25-300C 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu• Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Vi khuẩn lactic  Bổ sung vào trước quá t ...