Tài liệu Tepbac.com biendoivsvtrongtpthuysan

  Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật gây ra những quá trình hóa sinh làm 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. Những quá trình hóa sinh này chia thành hai loại: lên men và thối rữa.      Chuyển hoá các hợp chất không chứa nitơ. Ứng dụng trong chế biến thực phẩm. Tế bào nấm men giàu protein & các vitamin. Lên men hiếu khí (lên men acetic, lên men oxalic, lên men citric...). Lên men kị khí (lên men rượu, lên men lactic, lên men acid butyric...)  Lên men rượu ◦ QT phân huỷ đường thành rượu và khí CO2 (do VSV). ◦ Nấm men giữ vai trò chủ yếu: Saccharomyces, sinh enzym nội bào. ◦ Trong tự nhiên nấm men thường gặp trong đất, nước, đặc biệt trong rau quả & các loại trái cây chín. ◦ Nguyên liệu: monosaccharit và disaccharit, lactose chỉ lên men được bởi Saccharomyces lactic. Tinh bột, cellulose thì phải thuỷ phân. ◦ Nồng độ đường: 20 – 25%, ở nồng độ 30 – 35% thì quá trình lên men hầu như bị ngừng. ◦ Nhiệt độ: 15 – 250C, thấp: 4 – 50C, cao: 35 – 400C, đến 500C thì quá trình ngừng hoàn toàn. ◦ pH thích hợp: 3,5 – 4,5. ◦ Nồng độ rượu: 2 – 5% có tác dụng kìm hãm nấm men, 5 – 6% nấm men đình chỉ sinh sản. Nấm men lên men rượu vang – 16%, Saccharomyces ovifornis có thể lên men tới 19 – 22% rượu. ◦ Giai đoạn đầu lên men tạo 3,6% glycerin  Tăng pH (=NaHSO3): đạt 20 – 25% glycerin, CO2 & aldehyt acetic.  Lên men (MT kiềm): 1 phân tử glucose tạo 1 phân tử glycerin và 1 phân tử aldehyt acetic (1/2 chất này tạo a.acetic, và nữa khác tạo rượu ethylic)  Môi trường có a.amin, các a.amin bị khử amin tạo rượu bậc cao (propanol, izobutanol, izoamylic). ◦ Hai dạng lên men rượu: lên men với nấm men nổi và nấm men chìm.  Lên men với nấm men nổi     Nhiệt độ lên men 20 – 280C Các nấm men nổi lên trong quá trình lên men Tạo thành nhiều bọt khí Khó làm trong sau khi lên men xong  Lên men với nấm men chìm     Nhiệt độ lên men thấp Nấm men ngưng kết lại với nhau trong quá trình lên men Dịch lên men trong sáng sau quá trình lên men Ít tạo bọt khí ◦ Ứng dụng:  Sản xuất rượu ethanol.  Nguyên liệu: tinh bột hoặc rỉ đường  Tinh bột thì cần thuỷ phân  Rỉ đường thì cần bổ sung nguồn photpho và nitơ  Giống men thường dùng là Saccharomyces cerevisiae (8-12%)  Chưng cất được rượu trắng hoặc cồn cao độ  Sản xuất bia  Nguyên liệu: đại mạch, ngũ cốc, malt  Nấm men: Saccharomyces carlsbergensis, lên men chìm  Lên men chính: 6 – 100C  Lên men phụ: 1 – 40C  Sau khi dịch lên men chín, đem lọc và bảo hoà CO2  Sản xuất rượu vang  Nguyên liệu: nho, nhiều loại trái cây khác  Giống men: Saccharomyces vini, Saccharomyces oviformis lên men chìm, chịu được nồng độ cồn cao (18 – 20%)  Sản phẩm sau khi làm trong sẽ được phối chế và sử dụng  Men bánh mì  Nguyên liệu: rỉ đường, đường thuỷ phân từ tinh bột được cân bằng photpho và nitơ  Giống men: Saccharomyces cerevisiae, Candida, Torula,…  Sinh khối nấm men được ép thành bánh, sấy khô đến độ ẩm 7 – 10%, số lượng tế bào 7 – 10 tỷ/g.  Lên men lactic ◦ Là QT chuyển hoá đường thành a. lactic (do VSV) vsv. ◦ Lên men lactic đồng hình VK Lactic điển hình Đường C6H12O6 lacticodehydrogenase a.pyruvic CH3-CO-COOH +2H a.lactic 2CH3-CHOH-COOH + 94Kcal Theo sơ đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase) ◦ Lên men lactic dị hình 2C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + HOOC-(CH2)2-COOH + CH3-COOH + C2H5OH + CO2 + H2 ◦ Nguyên liệu: monosaccharit & disaccharit ◦ VK lactic ko sinh bào tử, ko chuyển động, kị khí tuỳ tiện, hình cầu /hình que. To tối thích 25 – 350C, các loài ưa nhiệt (40 – 450C). 60 – 800C, bị tiêu diệt sau 10’ – 30’. ◦ Các loài VK: Knăng tạo acid & sức chịu acid khác nhau.  Trực khuẩn lactic đồng hình tạo acid cao (2 – 3,5%), phát triển: pH 3,8 – 4. Lên men tốt nhất: pH 5,5 - 6  Liên cầu khuẩn khoảng 1%, ko phát triển: pH 3,8 – 4. ◦ VK lactic có hoạt tính protease, phân huỷ protein tới peptit và a. amin. Trực khuẩn có hoạt tính này cao hơn. ◦ VK lactic chịu được đk khô hạn, bền với CO2 & ethylic, nhiều loài chịu 10 – 15% cồn, 1 số trực khuẩn bền với NaCl (7 – 10%). ◦ Tự nhiên: VK lactic có trong đất, nước, ko khí, và chủ yếu trong các sp thực phẩm (rau, quả, sữa, thịt,…) ◦ Vi khuẩn lên men lactic đồng hình:  Streptococcus lactis. Ưa ấm (30 – 350C), tích tụ được 0,8-1% acid. Một số chủng tạo thành nizin. Được sử dụng nhiều trong chế biến các sản phẩm sữa: sữa chua, crem-bơ chua, phomat.  Streptococcus cremoris. Tạo ít acid trong môi trường, nhiệt độ thích hợp là 250C.  Streptococcus thermophilus. Nhiệt độ tối thích 40 – 450C, tích tụ được khoảng 1% acid.  Lactobacillus bulgaricus. Trực khuẩn kết thành chuổi, không lên men được saccharose, nhiệt độ thích hợp 40-450C, tích tụ tới 2,5 – 3,5% acid.  Lactobacillus casei. Trực khuẩn, tích tụ 1,5% acid, nhiệt độ thích hợp 30 – 350C, có hoạt tính protease. Được sử dụng trong chế biến phomat  Lactobacillus acidophilus. Nhiệt độ thích hợp 37 – 400C, tích tụ được 2,2% acid. Có khả năng sinh bacterioxin ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột  Lactobacillus plantarum. Nhiệt độ thích hợp 300C, tích tụ được 1,3% acid. Sử dụng chủ yếu trong muối chua rau quả. ◦ Các vi khuẩn lên men dị hình.  Lactobacillus brevis. Tạo được 1,2% acid lactic, ngoài ra chúng tạo được tới 2,4% a. acetic và rượu ethylic, tạo CO2, tạo hương cho sản phẩm. Tìm thấy chủ yếu trong rau cải muối chua.  Lactobacillus lycopersici. Là biến chủng của L. brevis gây hư hỏng cà chua quả, cũng như cà chua đóng hộp, nước cà chua thanh trùng chưa triệt để.  Các liên cầu khuẩn tạo hương (Str. diacetilactic, Str. citrovorus, …). Ngoài acid, CO2, chúng còn tạo thành các chất thơm (ester, diacetil). Nhiệt độ thích hợp của các vi khuẩn này 25 – 300C. Rau quả sơ chế  Cắt nhỏ  Trộn muối 2-3 %  Lên men  Thanh trùng  Đóng gói Thông thường nồng độ muối 2.25%, nồng độ muối không quá cao cũng không được quá thấp Vai trò của muối trong làm dưa  ◦ Hút nước từ rau quả tạo môi trường lên men ◦ Ức chế các vsv gây thối có sẵn trên rau quả ◦ Tạo cấu trúc và hương vị cho sản phẩm  Có 2 dạng: ◦ Cá/muối ◦ Cá/muối/carbohydrate ◦ Ý nghĩa của lên men lactic.  Trong công nghiệp sữa: sữa chua, yaourt. Muối chua rau quả, ủ chua thức ăn chăn nuôi, chế biến bánh mì đen. Những năm gần đây vi khuẩn lactic còn được sử dụng trong chế biến giò chả, xúc xích, làm chín cá muối (tạo vị, hương thơm, độ rắn chắc,…)  chế biến lông thú. Lông thú được ủ chua sẽ bóng mượt hơn.  Acid lactic được sử dụng trong ngành công nghiệp bánh kẹo. Muối canxi lactat dùng làm dược tá.  Lên men lactic tự phát lại phá hỏng các quy trình công nghệ và lam hư các sản phẩm thực phẩm: trong sản xuất bia, dịch quả, rượu, chúng sẽ lên men dịch đường làm chua, gây đục khó lắng trong, tạo mùi vị chua nồng khó chịu.    Dạng lên men này phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, hủy cellulose trong điều kiện kị khí tạo a. butyric và a. acetic, và các loại khí như: CO2, H2, CH4. Cellulose là polysaccharide phức tạp bền Dưới ảnh của enzim cellulase, cellulose bị phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn là cellubio, sau đó enzim cellubiase chuyển thành glucose. Vi khuẩn sử dụng cellulose là: Bacillus cellulosae hydrogenicus và Bacillus cellulosae methanicus. Loài 1 lên men cellulose thành a. acetic và a. butiric với hàm lượng tương đương nhau và một ít khí (chiếm 1/3 khối lượng cellulose phân hủy), chủ yếu là hydro. Loài 2 tạo a. acetic chủ yếu và một lượng khí lớn hơn (1/2 khối lượng cellulose phân hủy) không có hydro mà là metan.  Phân huỷ pectin ◦ Là những loại vsv có hoạt tính pectinase, các loài này trường gặp trong nhóm nấm, vi khuẩn. ◦ Phân huỷ pectin có tác dụng rất lớn đối với tách sợi đay, gai. ◦ Vsv phân huỷ cellulose – pectin có thể làm giảm chất lượng đáng kể các nguồn nguyên liệu thực phẩm là thực vật (rau, quả)  Phân huỷ pectin dẫn đến làm tơi thịt quả và rau cho tới khi các mô bị rã.  Phân huỷ cellulose dẫn đến phá hỏng thành tế bào của thịt quả làm cho vsv lọt vào bên trong các tổ chức.  Lên men butyric (clostridium) ◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid butyric, CO2, H2 dưới tác dụng của vsv. ◦ Những sản phẩm phụ: aceton, rượu butyric và ethylic, acid ecetic. ◦ Chúng phổ biến trong thiên nhiên. Thường có trong sữa, bơ, nước thải, trong đất, phân chuồng, trên hạt ngũ cốc, đậu, khoai tây. Hay gặp là: Clos. butylicum, Clos. Pasteurianum ◦ Vi khuẩn này làm ôi sữa, hỏng đồ hộp, phomat, khoai tây và rau dưa muối chua. ◦ Được ứng dụng trong sản xuất acid butyric từ khoai tây, bột, đường. Được ứng dụng trong ngành công nghiệp bánh kẹo, mỹ phẩm.  Ester hoá với methylic cho mùi táo  Ester hoá với ethylic cho mùi mận  Ester hoá với amylic cho mùi dứa, …   Là quá trình oxy hoá không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ, sản phẩm tạo thành là các acid hữu cơ. Lên men acetic ◦ Là quá trình oxy hoá rượu ethylic tới acid acetic do vi khuẩn CH3-CH2OH + O2 CH3COOH + H2O ◦ Vi khuẩn thuộc giống Acetobacter, Gluconobacter. Là những trực khuẩn G-, không sinh bào tử, hiếu khí. khả năng chịu acid cao, vẫn phát triển ở pH = 3,2. Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển khoảng 20 – 350C Các vi khuẩn lactic thường có hình sợi dài, kết thành màng trên bề mặt cơ chất, do khả năng tạo nhầy của vỏ tế bào.  Vi khuẩn acetic dễ thay đổi hình dạng.     ◦ Vi khuẩn này rất phổ biến trong tự nhiên, thường gặp chúng ở các loại quả chín, rau dưa, bia, rượu,…  Lên men citric. ◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid citric. 2C6H12O6 + 3O2 2C6H8O7 + 4H2O ◦ Nấm mốc Aspergillus niger được sử dụng trong qúa trình lên men này. ◦ Có hai phương pháp lên men sản xuất acid citric.  Phương pháp bề mặt.  Phương pháp chìm. ◦ Nguyên liệu chủ yếu là dùng rỉ đường được pha loãng tới 10% đường.  Sau 6 – 8 ngày lên men ở 300C, thì 60 – 70% đường thành acid citric.  Dịch lên men lấy ra được tách và làm sạch acid bằng cách kết tinh.  Phân huỷ chất béo và acid béo. ◦ Được thực hiện bởi nhưng vsv có khả năng tạo enzyme lipase. Là các trực khuẩn sinh hoặc không sinh bào tử, nấm mốc, một số nấm men. ◦ Quá trình thuỷ phân tạo thành acid béo và glycerin.  Glycerin được nhiều vsv sử dụng và tạo thành CO2, H2O.  Các acid béo không bão hoà bị oxy hoá trước tạo thành các peroxyt bởi enzym lipoxygenase.  Các peroxyt dễ dàng bị oxy hoá tiếp theo để tạo thành những sản phẩm trung gian: aldehyt, ceton,… làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu.