Tài liệu Ứng dụng vsv trong sản xuất cồn

  • Số trang: 67 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 225 |
  • Lượt tải: 0
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn
Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn MUÏC LUÏC Phaàn 1:Giôùi thieäu chung .........................................................................3 Phaàn 2: Sô ñoà quy trình...........................................................................4 Phaàn 3:ÖÙng duïng cuûa VSV trong coâng ñoaïn ñöôøng hoùa dòch chaùo .......6 I-Giôùi thieäu chung veà naám moác .........................................................6 1-Caáu taïo sôïi naám ...........................................................................7 2-Sinh saûn cuûa naám .........................................................................7 II-Nhöõng loaøi naám thöôøng duøng ........................................................9 1-Rhizopus .....................................................................................11 2-Mucor .........................................................................................11 3-Aspergillus ................................................................................12 III- Nuoâi caáy moác ñöôøng hoùa : caùc cheá phaåm enzym ñöôøng hoùa ...16 IV- Ñöôøng hoaù tinh boät: ...................................................................21 1-Taùc duïng cuûa enzym amylase leân maïch tinh boät ......................21 2- Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình ñöôøng hoùa tinh boät .........23 Phaàn 4:ÖÙng duïng cuûa VSV trong coâng ñoaïn leân men dòch ñöôøng ......31 A-Naám men ........................................................................................31 I-Saccharomyces cerevisiae ............................................................... 31 1-Ñaëc ñieåm ....................................................................................31 2-Moät soá chuûng Saccharomyces cerevisiae thöôøng duøng .............. 32 3-Nghieân cöùu so saùnh khaû naêng leân men cuûa chuûng 12 vôùi chuûng MTB vaø 1 vaøi chuûng khaùc hieän coù ôû nöôùc ta. ...............................33 4- Điều kiện lên men ........................................................................ 35 1 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn 5-Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................................................... 36 II- Cơ chế lên men rượu...................................................................... 40 1- Cơ chế hóa sinh học của quá trình lên men ................................. 41 2- Tiến hành lên men rượu ............................................................... 44 III- Nhaän xeùt, ñaùnh giaù caùc phöông phaùp leân men .........................46 IV- Hieäu suaát quaù trình leân men töø naám men .................................48 B-Vi khuaån .........................................................................................48 I.Giới thiệu chung ................................................................................. 48 II.Các vi khuẩn lên men cồn ................................................................. 49 1.Zymomonas mobilis ..................................................................... 50 a.Đặc điểm .................................................................................. 50 b.Điều kiện phát triển .................................................................. 52 c. Nuôi cấy .................................................................................. 53 d- Quá trình lên men ................................................................... 55 e-Hiệu suất quá trình ................................................................... 55 2.Clostridium .................................................................................57 a.Đặc điểm .................................................................................. 57 b.Điều kiện phát triển .................................................................. 58 Phaàn 5: Hieäu suaát vaø toån thaát trong saûn xuaát .......................................62 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO .................................................................. 67 2 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn PHAÀN 1: GIÔÙI THIEÄU CHUNG Coâng ngheä coàn etylic laø khoa hoïc veà phöông phaùp vaø quaù trình cheá bieán caùc nguyeân lieäu chöùa tinh boät, ñöôøng, xenluloza, etylen thaønh saûn phaåm etylic hay etanol. Quy trình coâng ngheä saûn xuaát coàn etylic coù theå chia thaønh caùc coâng ñoïan chính goàm : chuaån bò dòch ñöôøng leân men; gaây men gioáng, leân men dòch ñöôøng vaø xöû lyù dòch leân men. Chuaån bò dòch leân men: - Neáu nguyeân lieäu chöùa tinh boät thì coâng ñoïan naøy goàm nghieàn, naáu, ñöôøng hoùa vaø laøm laïnh ñeán nhieät ñoä leân men. - Neáu nguyeân lieäu laø maät ræ thì chuaån bò dòch leân men goàm pha loõang sô boä, xöû lyù maät ræ, boå sung nguoàn dinh döôõng, taùch caën roài pha loaõng tôùi noàng ñoä gaây men vaø leân men Gaây men gioáng vaø leân men: muoán leân men tröôùc heát caàn phaùt trieån men gioáng tôùi chaát löôïng vaø soá löôïng caàn thieát, thöôøng baèng 10% theå tích cuûa thuøng leân men. Sau ñoù ñöa men gioáng vaø dòch ñöôøng vaøo thuøng roài khoáng cheá ôû ñieàu kieän xaùc ñònh ñeå naâùm men chuyeån hoùa ñöôøng thaønh röôïu vaø CO2. Dòch nhaän ñöôïc sau leân men goïi laø giaám chín. Xöû lyù dòch leân men: coâng ñoaïn naøy coù lieân quan tôùi kieán thöùc lyù hoïc vaø chuyeån khoái. Thöïc chaát laø duøng heä thoáng chöng luyeän phuø hôïp ñeå taùch röôïu vaø caùc chaát deã bay hôi khoûi giaám chín, sau ñoù ñem tinh luyeän ñeå nhaän ñöôïc coàn saûn phaåm, thoûa maõn tieâu chuaån vaø yeâu caàu tieâu duøng. Saûn phaåm thu ñöôïc sau xöû lyù bao goàm coàn thöïc phaåm, coàn ñaàu, daàu fusel hoaëc ancol cao phaân töû. Ngoaøi caùc saûn phaåm keå treân, chuùng ta coøn thu ñöôïc baõ röôïu coù chöùa nhieàu chaát höõu ích, coù theå duøng laøm moâi tröôøng nuoâi caáy vaø thu nhaän 3 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn naám men thoâ duøng cho chaên nuoâi, cheá bieán caùc loïai khaùng sinh… ÔÛ moät soá nöôùc, ngöôøi ta ñem coâ ñaëc baõ röôïu tôùi noàng ñoä chaát khoâ nhaát ñònh vaø boå sung tröïc tieáp vaøo khaåu phaàn aên cuûa vaät nuoâi. Trong baõ röôïu töø ræ ñöôøng coøn coù theå thu nhaän glyxerin, axít glutamic. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây baõ röôïu töø maät ræ coøn ñöôïc nghieân cöùu vaø ñöa vaøo phuï gia cuûa vaät lieäu xaây döïng. Ôû nöôùc ta vieäc söû duïng baõ röôïu chöa ñöôïc nghieân cöùu aùp duïng neân coøn laõng phí nhieàu. Phaàn lôùn bò boû ñi , chæ phaàn raát ít ñöôïc söû duïng vaøo muïc ñích chaên nuoâi. 4 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn PHAÀN 2: SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH Nguyên liệu Tinh bột Mật rỉ Xử lý nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Quá trình dịch hóa Chuẩn bị dịch lên men Chế phẩm amylase của nấm mốc Nấm men Đường hóa Lên men rượu O2 Lên men rượu Chưng cất Chưng cất Tinh chế Tinh chế Nấm men Cồn tinh luyện 5 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn PHAÀN 3: ÖÙNG DUÏNG CUÛA VSV TRONG COÂNG ÑOAÏN ÑÖÔØNG HOÙA DÒCH CHAÙO Nấu xong, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hòa tan nhưng chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu được, mà phải trải qua quá trình thủy phân do xúc tác của amylase để biến thành đường. Quá trình trên được gọi là quá trình đường hóa, có vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất cồn ethylic. Nó quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột sót lại sau khi lên men. Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì phải chọn được tác nhân đường hóa tốt nhất. Hiện nay, người ta dùng amylase nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật, trong đó nấm mốc được sử dụng nhiều nhất, sau đó đến vi khuẩn, cuối cùng là nấm men Endomycopsip. Các yếu tố cần chú ý khi nuôi cấy vi sinh vật là chọn giống, môi trường nuôi cấy, điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, độ ẩm, pH, oxy). I-GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ NAÁM MOÁC Naám moác (mold) laø teân chung ñeå chæ caùc loïai naám hieån vi coù caáu taïo sôïi. Chuùng thuoäc loaïi thöïc vaät haï ñaúng, coù baøo töû, khoâng coù dieäp luïc toá, khoâng coù khaû naêng toång hôïp caùc chaát höõu cô töø khí carbonic maø söû duïng tröïc tieáp chaát höõu cô coù saün ñeå sinh soáng. Naám moác chæ moïc toát trong moâi tröôøng coù nhieàu khoâng khí, vì vaäy chuùng thöôøng phaùt trieån treân lôùp beà maët cuûa cô chaát, döôùi daïng nhöõng lôùp luùn phuùn hình sôïi, lôùp mang nheän hay khoái sôïi boâng. Trong cô chaát, chuùng chæ sinh tröôûng trong caùc khoang hoång chöùa khoâng khí. Nhieàu loaïi naám moác coù giaù trò lôùn trong coâng nghieäp, traùi laïi nhieàu loaïi naám laïi gaây nhieàu thieät haïi trong coâng nghieäp, nhaát laø coâng nghieäp thöïc phaåm, y hoïc … 6 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn 1-Caáu taïo sôïi naám Ña soá naám coù hình sôïi phaân nhaùnh, ñan keát laïi vôùi nhau thaønh moät khoái sôïi, töøng sôïi rieâng leû goïi laø sôïi naám (khuaån ty theå, mycelium). Coù 2 loaïi sôïi naám: sôïi naám coù maøng ngaên ngang vaø sôïi naám khoâng coù maøng ngaên ngang; trong tröôøng hôïp sau, toøan boä heä sôïi naám chæ laø 1 teá baøo phaân nhaùnh raát phöùc taïp. Chieàu roäng cuûa sôïi naám thay ñoåi töø 5-50μm. Moät soá sôïi naám sinh tröôûng baèng caùch ñaâm saâu vaøo trong cô chaát vaø huùt chaát dinh döôõng ôû trong ñoù (khuaån ty cô chaát), trong khi ñoù moät phaàn heä sôïi naám phaùt trieån treân beà maët cuûa cô chaát (khuaån ty kyù sinh), phaàn sôïi naám naèm ngoaøi naøy nhieàu hay ít tuøy theo loaøi vaø moâi tröôøng. ÔÛ nhieàu loaøi, caùc sôïi cuûa heä sôïi naám naèm beân ngoaøi cô chaát laø cô quan sinh saûn. ÔÛ moät soá naám khaùc, sôïi naám ñan keát laïi daøu ñaëc vôùi nhau vaø taïo thaønh quaû theå. Caáu taïo teá baøo cuûa naám khoâng khaùc vôùi caáu taïo cuûa caùc sinh vaät khaùc. Maøng teá baøo caáu taïo bôûi cellulose; ôû nhieàu loaïi naám, trong maøng teá baøo coù chöùa kitin. Trong teá baøo chaát coù khoâng baøo vaø caùc chaát khaùc. Caùc chaát döï tröõ thöôøng gaëp ôû naám laø glycozen, haït volutin vaø caùc gioït môõ. Teá baøo naám coù 1,2 hoaëc nhieàu nhaân. ÔÛ naám, hieän töôïng nhieàu nhaân raát phoå bieán. 2-Sinh saûn cuûa naám Moät ñaëc ñieåm cuûa naám laø coù nhieàu hình thöùc sinh saûn vaø nhieàu cô quan sinh saûn. Naám sinh saûn chuû yeáu baèng baøo töû, töø baøo töû moïc ra sôïi naám vaø sau ñoù laø heä sôïi naám. Maëc duø vaäy, baát cöù moät ñoïan sôïi naám hoaëc moät maûnh naøo cuûa heä sôïi cuõng coù theå duøng ñeå sinh saûn ñöôïc, caùc ñoïan naøy khi rôi treân moâi tröôøng dinh döôõng thì phaùt trieån vaø taïo thaønh moät heä 7 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn sôïi naám môùi. Trong phoøng thí nghieäm thöôøng duøng phöông phaùp naøy ñeå nhaân gioáng vaø phaân laäp. Moät soá naám sinh saûn baèng oidi (baøo töû boät). Trong tröôøng hôïp naøy, sôïi naám bò caét ra thaønh töøng phaàn nhoû ñôn baøo vaø moãi moät teá baøo ñoù coù theå phaùt trieån thaønh moät heä naám môùi. Sôïi naám bò caét ra, töø ngoïn xuoáng, vaø hieän töôïng ñoù coù theå tieán haønh ôû toøan boä heä sôïi naám. Trong sinh saûn voâ tính cuûa naám coù 2 loaïi baøo töû : baøo töû ngoaøi (exospore) vaø baøo töû trong (endospore), baøo töû ngoaøi goïi laø haït ñính (ñính baøo töû, conidi) vaø sôïi naám mang caùc haït ñính goïi laø cuoáng haït ñính. Cuoáng haït ñính tröïc tieáp bò thaét laïi vaø sinh ra haït ñính, hoaëc coù caùc teá baøo ñaëc bieät naèm ôû ñaàu cuoáng phaân chia sinh ra caùc haït ñính. Haït ñính naèm ñôn ñoäc treân cuoáng hoaëc tuï laïi thaønh nhoùm hay thaønh chuoãi, v.v… 8 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn ÔÛ caùc loaøi naám khaùc, baøo töû laïi ñöôïc hình thaønh trong caùc teá baøo rieâng bieät naèm ôû ñaàu sôïi naám. Nhöõng baøo töû ñoù thöôøng coù kích thöôùc lôùn, hình caàu, goïi laø boïc baøo töû (sporangium) hay baøo töû nang, sôïi naám mang goïi cuoáng boïc baøo töø (cuoáng baøo töû nang). Cuoáng boïc baøo töø thöôøng phaùt trieån trong boïc baøo töû laøm thaønh moät truï coù nhieàu hình daïng khaùc nhau, goïi laø loõi (columelle) hay nang truï Trong sinh saûn höõu tính, naám taïo ra nang (asque) mang nang baøo töû (ascospore), vaø ñaûm (basidi) mang ñaûm baøo töû (basisospore), ñoù laø nhöõng cô quan sinh saûn ñaëc bieät. Ñoâi khi nang vaø ñaûm xeáp ñôn ñoäc treân sôïi naám, nhöng thöôøng laøm thaønh töøng nhoùm hoaëc töøng lôùp trong quaû theå. Veà hình daïng, maøu saéc vaø caáu taïo quaû theå thöôøng raát khaùc nhau. Moät soá naám thöôøng coù theå sinh saûn baèng caùch voâ tính vaø höõu tính. Moät soá khaùc khoâng coù khaû naêng sinh saûn höõu tính, ñoù laø nhöõng naám baát toaøn. Trong chu kyø sinh saûn cuûa nhieàu loaøi naám, ngoaøi caùc hình thöùc sinh saûn treân, coøn hình thaønh theâm haïch naám (sclecotium) vaø baøo töû maøng daày (chlamydospore). Haïch naám do sôïi naám keát chaët laïi raén chaéc vaø thöôøng coù maøu ñen ôû maët ngoaøi. Chuùng coù nhieàu hình daïng vaø kích thöôùc khaùc nhau, chöùa nhieàu chaát döï tröõ, ít nöôùc. Baøo töû maøng daày laø nhöõng ñoaïn sôïi naám xeáp chaëc laïi, coù maøng raát daøy. Haïch naám vaø baøo töû maøng daøy laø giai ñoïan nghó cuûa naám, ôû giai ñoïan naøy cbuùng coù theå vöõng beàn ñoái vôùi taùc duïng cuûa caùc ñieàu kieän khoâng lôïi cuûa moâi tröôøng beân ngoøai. Khi rôi vaøo choã coù ñieàu kieän chuùng laïi phaùt trieån toát, chuùng naûy maàm vaù phaùt trieån thaønh heä sôïi naám môùi hoaëc phaùt trieån thaønh cô quan sinh saûn 9 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn II-NHÖÕNG LOAØI NAÁM THÖÔØNG DUØNG 1. Rhizopus : Rhizopus coù nhieàu loaïi: Rhi. japonicus, Rhi. Orysee, Rhi. pekaII, Rhi. Tonkinensis… Rhizopus coù ñaëc ñieåm sinh tröôûng baèng “giaû chi” ñeå lan roäng treân beà maët. ÔÛ nhöõng ñieåm tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng ñaëc, thaønh oáng nghieäm… coù moät chuøm reã giaû. ÔÛ choã coù giaû caên, thaân boø tieáp tuïc phaùt trieån vaø sinh ra caùc cuoán töû nang chöùa nhieàu baøo töû. Baøo töû sinh ra töø nang truï ôû baàu cuoáng. Vì moät phaàn nang truï tieáp xuùc vôùi vaùch nang, do ñoù khi soi kính, nöûa döôùi cuûa nang loän ngöôïc nhö caùi oâ maø cuoáng nang truï laø caùn oâ. Luùc non, baøo töû nang traéng, luùc giaø maøu ñen, beân trong coù nhieàu baøo töû. Baøo töû hình tröùng hay hình baùn caàu, maët thöôøng coù neáp nhaên, kích thöôùc 5 8μm.Nhieät ñoä phaùt trieån thích hôïp 32-340C. Rhizopus sinh saûn höõu tính baèng tieáp hôïp nhöng ít gaëp. Chuû yeáu sinh saûn dinh döôõng baèng haäu baøo töû, khuaån ty vaø sinh saûn voâ tính baèng baøo töû noäi sinh. Nhìn beà ngoaøi deã nhaàm laãm Rhizopus vôùi Absidi. Absidi khaùc vôùi Rhizopus ôû choã : baøo töû nang hình quaû leâ vaø giaû caên moïc ôû giöõa thaân boø, khoâng cuøng goác cuoáng baøo töû nang. 10 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn Rhizopus, Absidi thöôøng thaáy treân cuû, haït aåm, baùnh mì, côm, xoâi …ñeå trong khoâng khí vaøi ngaøy. Baèng maét thöôøng thaáy khuaån ty cuûa chuùng nhö nhöõng “taám” maïng nheän, baøo töû nang luùc non traéng, khi giaø ñen nhaït coù nhöõng chaám nhoû. Baøo töû deã bay trong khoâng khí, gaëp ñieàu kieän thuaän lôïi seõ naûy maàm. Rhizopus thöôøng ñöôïc nuoâi caáy, phaùt trieån treân moâi tröôøng dòch theå giaøu dinh döôõng vaø coù thoâng khí, heä enzym amylase töông ñoái hoøan chænh, neân thöôøng ñöôïc duøng trong saûn xuaát röôïu theo phöông phaùp amilose vaø nuoâi caáy naám moác loûng (phöông phaùp beà saâu). 2. Mucor Mucor vaø Rhizopus raát gioáng nhau. Song coù theå phaân bieät giöõa Mucor vaø Rhizopus ôû 3 ñieåm : Mucor khoâng coù theå giaû caên, cuoáng baøo töû nang coù theå sinh ra ôû baát kyø choã naøo coù nang truï khoâng coù hình baùn caàu, khoâng saùt vôùi vaùch baøo töû nang Khuaån ty cuûa Mucor coù 2 loaïi (+) vaø (-) maøu traéng phaân nhaùnh, gioáng nhau veà hình thaùi, khaùc nhau veà sinh lyù. Töø moät loïai khuaån ty coù theå sinh saûn voâ tính. Töø 2 loaïi khuaån ty coù theå sinh saûn höõu tính theo kieåu tieáp hôïp ñeå cho baøo töû nang ña haïch, veà sau laø caùc baøo töû noäi sinh. 11 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn Trong saûn xuaát thöôøng gaëp caùc loaïi : Mucor rouxii, Mucor mucedo, Mucor javanicus, Mucor hydrophilus… Nhöng söû duïng phoå bieán trong saûn xuaát röôïu ôû nöôùc ta laø Mucor rouxii. ÔÛ Mucor rouxii, ngoaøi heä men amylase coøn coù enzym röôïu hoùa neân trong ñieàu kieän yeám khí, enzym cuûa Mucor rouxii coù theå bieán ñöôøng thaønh röôïu. Hieän töôïng naøy raát hay gaëp trong quaù trình saûn xuaát naám moác beà maët treân moâi tröôøng chaát raén coù tinh boät giöõ ôû nhieät ñoä cao (39-400C). Mucor rouxii phaùt trieån maïnh treân moâi tröôøng thaïch Csepek, khuaån ty phaân nhaùnh nhieàu, khoâng vaùch ngaên, ña nhaân, khuaån laïc cao, khoâng neáp nhaên, baùn vaøo naép hoäp loàng (petrie). Ñaëc bieät cuoáng baøo töû nang phaân nhaùnh khoâng coù thöù töï nhaát ñònh. Baøo töû nang thöôøng troøn, ñöôøng kính 60-80 μm. Nang truï 20-25 μm. Baøo töû troøn, ñöôøng kính 6-7 μm. Khuaån ty luùc non maøu traéng, giaø coù maøu xaùm nhaït. Baøo töû nang töø maøu traéng chuyeån daàn sang maøu hôi vaøng, ñoû xaùm, ñen, laøm cho maøu khuaån laïc xaùm daàn. Maët döôùi khuaån laïc khoâng coù neáp nhaên, khoâng maøu. 3. Aspergilus Aspergilus coù theå tìm thaáy deã daøng ôû khaép moïi nôi, treân moïi cô chaát. Vaøo khoaûng naêm 1877, ôû Nhaät, ngöôøi ta ñaõ phaùt hieän vaø söû duïng Aspergilus vaøo saûn xuaát röôïu, phaân giaûi acid… Aspergilus goàm raát nhieàu loaïi, nhöng trong coâng nghieäp saûn xuaát röôïu thöôøng duøng caùc loaïi : Asp.flavus, Asp.orysee, Asp.batatae, Asp.awamorii, Asp.niger,Asp.usami… 12 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn Aspergilus coù ñaëc ñieåm sau : khuaån ty khoâng maøu hay vaønh nhaït. Coù 2 loaïi : khuaån ty kyù sinh phaùt trieån treân maët moâi tröôøng vaø khuaån ty dinh döôõng aên saâu vaøo trong moâi tröôøng. Khuaån ty phaân nhieàu nhaùnh, coù nhieàu ngaên teá baøo moãi teá baøo coù moät nhaân. Nang vaø nang baøo töû laø quaû theå maøu vaøng kim. Khi Aspergilus hình thaønh ñính baøo töû deã phaân bieät vôùi caùc moác khaùc. Cuoáng ñính baøo töû daøi vaø thaúng, khoâng phaân nhaùnh maø ñaàu phình to taïo thaønh chop nang. Teá baøo sinh cuoáng ñính baøo töû phaân bieät vôùi caùc teá baøo khaùc goïi laø teá baøo chaân. Choùp nang coù theå hình caàu, hình chuøy, hình baùn caàu… Xung quanh ñaàu coù nhieàu cuoáng nhoû. Tuøy loaøi maø cuoáng nhoû coù 1 hay 2 taàng. Theo Thom vaø Raper (1945), goïi chuùng laø cuoáng nhoû sô sinh vaø cuoáng nhoû thöù sinh. Taát caû cuoáng nhoû ñeàu coù hình chai. Ñính baøo töû xeáp thaønh chuoãi daøi, caøng gaàn baøo töû caøng lôùn daàn. Nhöõng chuoãi ñính baøo töû xeáp ñoái xöùng toûa troøn treân choùp nang. Ñính baøo töû thöôøng coù hình caàu ñôn baøo, ña nhaân, beà maët xuø xì. Do cuoáng ñính baøo töû vaø baøo töû coù maøu saéc, phaùt trieån maïnh, neân maøu cuûa chuùng trôû neân maøu cuûa khuaån laïc. Maøu khuaån laïc Aspergilus raát khaùc nhau : ñen, ghi, naâu, vaøng, vaøng luïc, luïc vaøng, luïc, traéng… 13 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn Maøu saéc coù thay ñoåi tuøy ñieàu kieän moâi tröôøng, thôøi gian nuoâi caáy… treân moâi tröôøng nhaát ñònh (ví duï moâi tröôøng Csepek); maøu khuaån laïc laø moät daáu hieäu ñeå phaân loaïi. Asp raát nhaïy ñoái vôùi nguyeân toá vi löôïng, taïo ra maøu saéc ñaëc bieät cuûa khuaån laïc. Mulder ñaõ xaùc ñònh : Asp. Niger coù maøu saãm nhaát khi moâi tröôøng coù Cu2+ vôùi noàng ñoä 0,00025%; ôû noàng ñoä thaáp hôn, maøu khuaån laïc nhaït daàn. Khi khoâng coù ñoàng, ñính baøo töû coù maøu vaøng (bình thöôøng laø ñen hay naâu)  Aspergilus Orysee : nuoâi treân thaïch Csepek thì treân vuøng baøo töû coù maøu vaøng luïc troäi veà maøu vaøng. Vuøng khoâng coù baøo töû heïp vaø traéng. Khuaån laïc khoâng coù neáp nhaên hoaëc khoâng roõ reät. Baøo töû nang ñaàu troøn 40-60 μm, cuoáng ñính baøo töø daøi 0,8-1,5mm, ñöôøng kính 8-12 μm, coù theå thaáy baèng maét thöôøng. Ñính baøo töû hình baàu duïc hay quaû leâ, kích thöôùc 4-6×5-7 μm. Teá baøo chai ñaëc tröng cuûa Aspergilus deã thaáy. Baøo töû nang luùc non traéng, luùc giaø vaøng luïc, caøng giaø maøu caøng saãm. Ñính baøo töû traàn deã bay. Moác naøy sinh ra caùc enzym amylase, invectase, maltase, protease vaø catalase. Hoaït tính men amylase, protease raát cao. Moác naøy phaùt trieån trong khoaûng nhieät ñoä 15 - 400C, toái thích 30 - 320C. Moác naøy ñöôïc söû duïng nhieàu roäng raõi trong coâng nghieäp saûn xuaát röôïu, töông, chao, thuoäc da, nöôùc chaám leân men v.v…  Aspergilus Flavus : nuoâi treân thaïch Csepek thì maët treân vuøng baøo töû coù maøu luïc vaøng, troäi veà maøu luïc. Khuaån laïc thaáp, ñính baøo töû naèm saùt maët thaïch, do cuoáng ngaén. Maët döôùi khuaån laïc thöôøng khoâng maøu, ñoâi khi vaøng nhaït. Baøo töû nang ñaàu troøn 40 - 60 μm. Cuoáng ñính baøo töû ngaén 0,3 - 0,5mm. Ñính baøo töû troøn hay baàu duïc 3,5 - 5 μm. Teá baøo chaân roõ deã thaáy. Baøo töû deã bay. Aspergilus orysee raát gioáng Asp. Flavus, chæ khaùc laø kích thöôùc lôùn hôn, khuaån laïc coù maøu troäi hôn veà maøu vaøng. Moác naøy sinh ra heä enzym gioáng 14 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn A.Orysee, ñaëc bieät laø protease raát hoaït ñoäng vaø cheá phaåm tinh khieát cuûa enzym naøy ñöôïc duøng laøm taùc nhaân oån ñònh bia. ÔÛ moät soá moâi tröôøng coù chaát beùo (treân laïc), moác naøy coù theå sinh ra ñoäc toá aflatoxin. Coù moät soá taùc giaû xeáp hai gioáng moác naøy thuoäc nhoùm A.orysee-flavus.  Aspergillus niger : thöôøng goïi laø moác ñen. Treân moâi tröôøng thaïch Csepek, khuaån laïc troøn, xoáp, vuøng baøo töû maøu naâu ñen hoaëc ñen. Khuaån laïc coù neáp nhaên roõ. Vuøng giöõa khuaån laïc sau 3 - 4 ngaøy (2 4mm) cao hôn xung quanh. Maët döôùi thöôøng khoâng maøu, ñoâi khi vaøng nhaït, thaáy roõ neáp nhaên töø taâm khuaån laïc ñi ra. Baøo töû nang ñaàu troøn, khaù lôùn (100 - 160 μm). Cuoáng ñính baøo töû daøi 0,5 - 1,5mm hoaëc hôn, ñöôøng kính 7 - 17 μm, thaáy roõ baèng maét thöôøng. Cuoáng nhoû hay theå hình chai, coù hai lôùp hình laêng truï. Lôùp ñaàu daøi lôùn 15 - 25×3 - 4 μm. Ñính baøo töû troøn, ñöôøng kính 3 - 4 μm. Teá baøo chaân deã nhaän thaáy. Moác sinh ra enzym amylase, invectase, maltase, protease, pectinase, glucooxydase. Moác naøy ñöôïc duøng trong saûn xuaát röôïu , saûn xuaát acid citric, acid fumaric. Protease do moác naøy hoïat ñoäng ôû pH 2,5 - 3,5 coøn ôû protease cuûa A. orysee khoâng hoaït ñoäng ôû vuøng pH naøy. Treân theá giôùi, 90% saûn löôïng acid citric ñöôïc saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men.  Aspergillus usami (söû duïng ôû nhaø maùy röôïu Haø Noäi) laø chuûng niger ñaõ ñöôïc ñoät bieán baèng tia phoùng xaï Coban 60. Qua nghieân cöùu chuùng toâi nhaän thaáy Asp.Usami cuûa nhaø maùy röôïu coù nhöõng ñaëc ñieåm:  Ñính baøo töû to, khi giaø coù maøu hôi naâu ñen  Nhieät ñoä thích hôïp 33 - 340C, ñoä aåm 90 - 100% 15 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn  Heä men amylase töông ñoái ñaày ñuû, nuoâi treân moâi tröôøng raén (caùm, traáu, boät ngoâ) trong ñieàu kieän thích hôïp, chæ sau 36 - 40 giôø, khaû naêng tích luõy men cao nhaát. Ngoaøi tích luõy amylase, Asp.usami coøn sinh ra moät löôïng acid khaù lôùn (2 3% trong moâi tröôøng), vì vaäy amylase cuûa Asp.usami coù theå thuûy phaân tinh boät ôû pH 4 - 4,5. Maët khaùc amylase cuûa Asp.usami vaãn giöõ ñöôïc hoaït tính ôû nhieät ñoä cao 600C ± 10C. Asgergillus awamori vaø Asgergillus usami gaàn vôùi A.niger coù khaû naêng sinh ra nhieàu dextrinase vaø glucomylase, amylase sinh ra ít hoaëc trung bình. Moác naøy ñöôïc duøng nhieàu trong coâng nghieäp röôïu ñeå ñöôøng hoùa tinh boät. III- NUOÂI CAÁY MOÁC ÑÖÔØNG HOÙA : CAÙC CHEÁ PHAÅM ENZYM ÑÖÔØNG HOÙA Nuoâi caáy moác ñeå saûn xuaát töông hoaëc xì daàu ôû caùc nöôùc phöông Ñoâng coù töø thôøi coå xöa. Naêm 1884 J.Takamine (Nhaät Baûn) ñaõ nuoâi caáy A.orysee treân gaïo, sau ñoù thay gaïo baèng caùm mì vaø thu cheá phaåm enzym baèng caùch chieát qua nöôùc roài keát tuûa baèng coàn. Naêm 1915 moác naøy ñöôïc 16 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn duøng roäng raõi trong saûn xuaát röôïu ôû Myõ theo quy trình coâng ngheä cuûa Takamine vaø ñöôïc duøng phoå bieán treân theá giôùi ñeå ñöôøng hoùa caùc nguoàn nguyeân lieäu tinh boät tröôùc khi leân men röôïu cho ñeán nay. Hieän nay trong coâng nghieäp röôïu thöôøng duøng caùc chuûng khaùc nhau cuûa moác nhoùm A.orysee, A.niger, A.awamoni, A.usami, A.batatae theo hai phöông phaùp nuoâi caáy beà maët vaø nuoâi caáy chìm.  Phöông phaùp nuoâi caáy beà maët : Khuaån ty theå cuûa naám moác taïo thaønh moät lôùp moûng treân beà maët moâi tröôøng nuoâi caáy, lôùp khuaån ty coù theå daøy töø 3 - 5cm ; ñoái vôùi moâi tröôøng raén, khuaån ty theå xuyeân saâu vaøo nhöõng choã hoång cuûa moâi tröôøng. Trong coâng nghieäp saûn xuaát röôïu, chæ aùp duïng phöông phaùp nuoâi caáy naám moác beà maët treân moâi tröôøng dinh döôõng chaát raén, coù thoâng khoâng khí hoaëc khoâng thoâng khí. Ñoái vôùi phöông phaùp nuoâi caáy beà maët treân moâi tröôøng loûng, chæ aùp duïng trong coâng nghieäp saûn xuaát acid citric.  Phöông phaùp nuoâi caáy naám moác beà saâu: Naám moác nuoâi caáy trong moâi tröôøng dinh döôõng dòch theå, coù thoâng khoâng khí. Khuaån ty theå hình thaønh ñöôïc phaân boá vaø lô löûng trong moâi tröôøng. Ñaëc bieät, trong quaù trình nuoâi caáy, men amylase ñöôïc khuyeách taùn ra moâi tröôøng. Phöông phaùp nuoâi caáy beà maët naám moác ñöôøng hoùa thöôøng duøng caùm mì laøm cô chaát. Caùm mì caàn phaûi lôùn vaø coù hôn 20% tinh boät. Caùm ñöôïc theâm 1 ít formalin vaø acid clohydric ñeå taêng hieäu quaû thanh truøng döôùi aùp löïc hôi nöôùc noùng 1 atm trong khoaûng 1-2 giôø. Noùi chung nuoâi caáy moác ñöôøng hoùa theo phöông phaùp ñöôøng hoùa goàm 4 giai ñoaïn:  Chuaån bò gioáng vaø nhaân gioáng ñeå thu ñöôïc moác trung gian;  Chuaån bò vaø thanh truøng moâi tröôøng nuoâi caáy; 17 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn  Nuoâi caáy moác treân khay, maønh, nong, nia… treân caùc giaù trong caùc buoàng nuoâi moác coù nhöõng ñieàu kieän thích hôïp ñeå moác sinh ra enzym toái ña;  Ñaäp nhoû, saáy vaø ñoùng goùi moác caùm khoâ Moác gioáng A. awamori ñöôïc giöõ trong phoøng thí nghieäm treân moâi tröôøng thaïch – malt ôû choã toái 180C. Cöù 3 thaùng 1 laàn caáy truyeàn treân moâi tröôøng nöôùc malt coù 7% chaát khoâ vôùi 3% thaïch vaø 0,09% acid citric. Moác tröôùc khi ñöa vaøo saûn xuaát ñöôïc caáy treân moâi tröôøng thaïch – malt 7 - 8 ngaøy roài chuyeån vaøi bình tam giaùc 500ml coù 10g caùm mì ñöôïc laøm aåm baèng 6ml nöôùc ñaõ acid hoùa qua thanh truøng 1 giôø. Nuoâi ôû buoàng aám 300C trong 3 ngaøy, sau ñoù chuyeån sang nuoâi ôû khay nhoâm hoaëc maønh vôùi ñieàu kieän töông töï ñeán khi moác sinh baøo töû nhieàu. Moác caùm thu ñöôïc naøy goïi laø moác trung gian duøng ñeå caáy troän vaøo moâi tröôøng saûn xuaát tieáp theo. Moâi tröôøng saûn xuaát cuõng ñöôïc chuaån bò töông töï vaø san ñeàu treân caùc khay hoaëc maønh, nong… Chieàu daøy lôùp moâi tröôøng 2,5 - 3cm. Tyû leä moác caáy chuyeàn tieáp khoaûng 0,2 - 0,4%. Nuoâi moác treân khay trong caùc buoàng 28 - 320C coù thoâng gioù vaø giöõ ñoä aåm khoâng khí 90 - 95%. Thôøi gian nuoâi moác töø 24 - 26 ñeán 30 - 36 giôø vaø keát thuùc khi moác saép ñeán giai ñoaïn baøo töû. Trong quaù trình nuoâi caàn laät vaø beû nhoû caùm vì heä sôïi moác phaùt trieån laøm cô chaât keát thaønh baùnh. Moác caùm sau khi nuoâi caáy coù ñoä aåm 40 - 50% caàn phaûi saáy khoâ khoâng quaù 450C ñeán khi ñoä aåm coøn 10 - 12%, nghieàn nhoû. Moác caùm khoâ ñöïng trong caùc bao hoaëc thuøng kín, baûo quaûn ôû choå maùt (döôùi 200C) vaø ñeå duøng daàn. Cuõng coù theå duøng moác caùm coù ñoä aåm 45 - 50%(chöa saáy) vaøo ñöôøng hoùa tröïc tieáp. 18 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn Qua nghieân cöùu vaø thöïc teá thaáy duøng caùm mì laøm cô chaát raén nuoâi caáy moác ñöôøng thu ñöôïc keát quaû cao nhaát. Tröôøng hôïp khoâng coù caùm mì coù theå thay baèng caùc moâi tröôøng coù caùc thaønh phaàn sau:  Moâi tröôøng boät ngoâ : boät ngoâ nhoû mòn, vaøng – 75%; traáu nhoû coù 1/8 - 1/10 voû luùa - 25%; (NH4)2SO4 - 0,5%  Moâi tröôøng caùm boåi: caùm gaïo coù 0,5% (NH4)2SO4 Quaù trình nuoâi caáy moác treân nhöõng moâi tröôøng naøy töông töï nhö treân moâi tröôøng caùm mì. Phöông phaùp nuoâi caáy chìm thöôøng duøng caùc moác A.niger, A.usami, A.batatae-61. Quaù trình nuoâi caáy goàm caùc giai ñoïan :  Chuaån bò gioáng vaø nhaân gioáng  Pha cheá moâi tröôøng dinh döôõng  Nuoâi caáy moác trong thuøng men, thu dòch men coù hoaït löïc cao. Moác gioáng duøng töø oáng nghieäm hoaëc töø moác caùm trong caùc bình tam giaùc nhaân gioáng nhö trong phöông phaùp beà maët. Nhaân gioáng coù theå qua caáp 1 ôû trong bình tam giaùc vaø caáp 2 trong caùc thuøng nhaân gioáng coù suïc khí. Moâi tröôøng nhaân gioáng goàm: dòch loïc baõ röôïu töø caùc nguyeân lieäu tinh boät ñöôïc boå sung 1,5 boät mì hoaëc boät ngoâ (coù khi duøng 2 - 3% caùm); 0,5 cao ngoâ; 0,5% KNO3; 0,1 - 0,2% MgO hoaëc 0,2% Ca2CO3; pH=5,6 - 5,8. Moâi tröôøng than truøng 1 - 1,5 atm/giôø. Trong moãi bình tam giaùc 750 coù 130 - 150 ml moâi tröôøng. Nhaân gioáng trong bình tam giaùc treân maùy laéc 200 - 220 v/phuùt ôû 30 - 320C khoaûng 72 giôø, sau ñoù nhaân gioáng tieáp trong caùc noài 2 voû coù khuaáy vaø suïc khí (40 - 60 m3/h) ôû 30 - 320C khoaûng 24 30 giôø. Moâi tröôøng dinh döôõng nuoâi moác ñeå sinh enzym nhö sau:  Dòch loïc baõ röôïu 97,8% 19 Ứng dụng VSV trong sản xuất cồn  Boät 1,5 - 2%  Cao ngoâ 0,5%  MgO hoaëc CaCO3 0,2%  pH 5,6 - 5,8% Trong moâi tröôøng caàn coù 1,2 - 1,7g% chaát khöû (khoâng tính pentose) vaø N toång: 220 - 280 mg% Moâi tröôøng thanh truøng ôû 1,5 - 2 atm khoaûng 45 - 60 phuùt. Tieáp theo tyû leä 1 - 5% (ñoái vôùi A.batatae chæ caàn 1%) Quaù trình nuoâi moác caàn phaûi suïc khí (15 - 20 m3/giôø) vaø khuaáy, coù theå trong 18 giôø ñaàu khoâng caàn khuaáy vì moác môùi phaùt trieån, ñoä nhôùt thaáp, vì vaäy chæ caàn suïc khí cuõng ñuû troän moâi tröôøng. Thôûi gian nuoâi caáy khoaûng 60 - 72 giôø ôû 30 - 320C. Dòch men sau khi nuoâi caáy ñöôïc theâm 0,25 formalin laøm chaát baûo veä vaø duøng ñeå ñöôøng hoùa dòch chaùo ôû nhieät ñoä 56 - 570C vôùi tyû leä 75 - 100% (tuøy thuoäc vaøo hoaït löïc enzym). Ñoái vôùi naám men leân men caùc dòch ñöôøng töø tinh boät trong moâi tröôøng caàn phaûi coù caùc hôïp chaát nitô deã ñoàng hoùa. Trong tröôøng hôïp duøng moác ñöôøng hoùa laø A.awamori chæ coù caùc enzym amylase (coøn protease hoaøn toaøn khoâng coù). Vì vaäy, trong dòch ñöôøng hoùa khoâng coù caùc hôïp chaát nitô deã ñoàng hoùa ñoái vôùi naám men. Caùc hôïp chaát nitô naøy laø hoãn hôïp caùc acid amin ñaõ ñöôïc thuûy phaân töø protein döôùi taùc duïng cuûa enzym protease. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy coù theå duøng hoãn hôïp cheá phaåm enzym A.orysee nuoâi caáy theo phöông phaùp beà maët giaøu protease vaø cuûa A.awamori nuoâi caáy theo phöông phaùp chìm. Söû duïng hoãn hôïp naøy cho pheùp giaûm löôïng cheá phaåm caàn thieát xuoáng 2 laàn vaø naâng cao ñöôïc hieäu suaát leân men noùi chung. Ngöôøi ta coøn duøng hoãn hôïp A.orysee nuoâi caáy beà maët vaø A.usami-45 hoaëc A.batatae nuoâi caáy chìm cuõng cho keát quaû toát. 20
- Xem thêm -