Các quá trình vi sinh quan trọng liên quan đến thực phẩm

Các quá trình vi sinh quan ẩ tr ng liên quan đ n th c ph m

ự

ọ

ế

QUÁ TRÌNH LÊN MEN K KHÍ

Ỵ

u:ượ

Lên men r ế

I. 1.1. C chơ

u

1.2.Vi sinh v t lên men r ậ

ượ

ổ Ng

ườ

ườ

ng s ử

1. N m men ấ • N m men lên men n i: ể ả

i ta th d ng đ s n xu t c n và bánh mì. ấ ồ

ấ ụ

Saccharomyces cerevisiae.

Tiêu bi u là loài ể • N m men chìm:

ấ

Tiêu bi u là loài ể

Saccharomyces ellipsoideus.

N m men chìm th

ng dùng trong s n xu t bia,

ấ

ườ

ả

ấ

u vang, sâmpanh.

r ượ

u

1.2.Vi sinh v t lên men r ậ

ượ

ấ

2. N m m c ố Hi n nay ng ườ ng s d ng m t s ộ ố ử ụ

ấ ườ ố

i ta th ệ loài n m m c sau: • Aspergillus oryzae • Aspergillus awamori • Aspergillus usamii

u

1.2.Vi sinh v t lên men r ậ

ượ

3. Vi khu nẩ M t s vi khu n: ộ ố ẩ

• Sasina ventriculi, Zymononas mobylis,

ị

ngoài ra còn có vi khu n lactic d hình, vi khu n đ ẩ ẩ Clostridium ng ru t hay ộ ườ

1.3. Các y u t

nh h

ng đ n

ưở

ế

ế ố ả quá trình lên men r

uượ

a. N ng đ đ ng ộ ườ ồ

• N ng đ đ ng thích h p nh t : 8 ÷ 20%. ộ ườ ồ ấ ợ

• s n xu t c n, n ng đ đ ng t 14 ÷ 20% ấ ồ ộ ườ ả ồ ừ

• sx r ng 16 ÷ 25% ượ u vang, n ng đ đ ồ ộ ườ

• s n xu t bia, n ng đ đ ng t 9 ÷ 12%. ộ ườ ả ấ ồ ừ

1.3. Các y u t

nh h

ng đ n

ưở

ế

ế ố ả quá trình lên men r

uượ

b. Oxy

oC,

c. Đ r u ộ ượ

ổ

oC

d. Đ pHộ t đệ ộ e. Nhi n m men n i nhi ấ n m men chìm t 5 ÷ 10 ấ t đ thích h p 20 ÷ 28 ợ ệ ộ ừ

1.4. ng d ng

Ứ

ụ

• Sx r u và c n ượ ồ

• S n xu t bia ả ấ

• S n xu t r u vang và sampanh ấ ượ ả

• S n xu t bánh mỳ ấ ả

2. Lên men lactic

2.1. C ch ế ơ •

Lên men đ ng hình

ồ

2. Lên men lactic

ng axit lactic t o thành chi m h n • L ế ạ ơ

ượ 90%.

• Ch m t l ng nh pyruvat b kh cacbon ỉ ộ ượ ử ỏ ị

2 và

đ t o thành axit axetic, etanol, CO ể ạ

axeton.

2. Lên men lactic

• b. Lên men lactic d hình (không đi n ể ị

hình)

Trong tr ng h p này ch có 40% l ng ườ ợ ỉ ượ

đ ng t o thành axit lactic. Ngoài ra còn ườ ạ

có các s n ph m ph khác nh : axit ư ụ ẩ ả

axetic, etanol, axit sucxinic, CO2.

2. Lên men lactic

ặ

2.2. Vi khu n lên men lactic a. Đ c đi m • Vi khu n lên men lactic thu c hộ ọ

ẩ ể ẩ Lactobacterium

• Quá trình lên men x y ra trong môi tr ng ả ườ

ợ

oC.

pH t • Nhi t 5,5 ÷ 6 ừ t đ thích h p cho quá trình lên men ệ ộ 15 ÷ 50 ừ

2. Lên men lactic

ồ

b. Phân lo iạ • Lên men đ ng hình: + Lactobacterium casei + Streptococcus cremoris + Lactobacterium delbruckii + Lactobacterium cueumeris fermenti

2. Lên men lactic

• Lên men d hình: ị

• + Streptobacterium hassice fermentatae:

lên men chua rau c i. Khi lên men rau c i ả ả

chua t o thành axit lactic, axit axetic, r u ạ ượ

etylic và CO2.

• + Lactobacterium lycopersici

2. Lên men lactic

2.3. ng d ng Ứ ụ

a. S n xu t axit lactic ấ ả

b. Ch bi n các s n ph m s a ế ế ữ ẩ ả

c. Mu i chua rau qu ố ả

d. chua th c ăn gia súc Ủ ứ

3.Lên men butyric

• Quá trình lên men butyric là quá trình

phân gi i y m khí đ ng cho axit butyric ả ế ườ

và m t s s n ph m ph d i tác d ng ộ ố ả ụ ướ ẩ ụ

c a vi sinh v t. ủ ậ

3.1.C ch c a quá trình lên men ế ủ ơ

u etylic, r u ượ

Ngoài axit butyric còn có r ượ butylic, axeton, axit axetic…

C6H12O6  2CH3COCOOH 2CH3CHO Glucose axit pyruvic axetaldehit

axetaldola

 CH3CHOHCH2CHO  CH3CH2CH2COOH

Axit butyric

3.Lên men butyric

ậ

3.2. Vi sinh v t lên men butyric • Ch y u là các vi khu n butyric, chúng r t ẩ ấ

nhiên nh đ t, n c ư ấ ướ ự

ủ ế ph bi n trong t ổ ế b n, s a, phomat… ữ ẩ ng g p: ặ ộ ố ườ

M t s loài th • Clostridium saccharobutyricum • Clostridium pasteurianum • Clostridium butyricum.

3.Lên men butyric

ụ 3. ng d ng Ứ

ng c dùng làm h ệ

ữ

c ẹ ấ

• Trong công nghi p đ ươ ượ d ng ester nh butyrat metan có li u ư ệ ở ạ mùi táo, butyrat etan có mùi lê, butyrat amin có mùi d a… đây là nh ng ch t ấ th m dùng đ s n xu t bánh k o, n ướ ơ i khát… hoa, n c gi ứ ể ả ả ướ

3.Lên men butyric

• Quá trình lên men butyric có nhi u m t ề ặ

gây h i cho công nghi p th c ph m. ự ệ ạ ẩ

Chúng c n tr s ho t đ ng c a n m ạ ộ ở ự ủ ả ấ

men, gây mùi khó ch u và cay trong s n ị ả

ph m s a, làm h h ng đ h p rau qu ả ư ỏ ồ ộ ữ ẩ

và th t cá. ị

II. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HI U KHÍ

Ế

1. Lên men acetic

• Vi khu n lên men axetic ẩ

Có hàng ch c loài vi khu n axetic thu c h ụ ẩ ộ ọ

Acetobacter. G m các loài sau đây: ồ

• Acetobacter aceti

• Acetobacter pasteurianum

• Acetobacter xylinum

Các y u t

nh h

ế ố ả

ưở

ng đ n quá ế

trình lên men axit axetic

a. N ng đ r u ộ ượ ồ

• N ng đ r u phù h p cho quá trình lên

ồ men t ộ ượ 6÷15%, th ợ ng trung bình là 13%. ườ ừ

b. Nhi t đệ ộ

ệ ộ

oC.

t đ thích ng cho quá trình oxi hoá ứ u thành axit axetic t 30÷34 Nhi r ượ ừ

c. N ng đ axit

ồ

ộ

Quá trình lên men b c ch khi n ng đ axít đ t

ị ứ

ế

ạ

ồ

ộ

h n 8%ơ

d. Oxi

• b t bu c ph i cung c p v a đ l

ng oxi đ oxi

ủ ượ

ừ

ấ

ắ

ả

ộ

ể

hoá r

u thành axit axetic.

ượ

3 không khí

• Trong s n xu t c n cung c p 2,5m ấ ầ

ấ

ả

khi oxi hoá 1 kg r

u khan thành axit axetic.

ượ

Các y u t

nh h

ế ố ả

ưở

ng đ n quá ế

trình lên men axit axetic

e. Môi tr ng dinh d ng ườ ưỡ

• Trong 100 lít r u 10% c n c n 500g ượ ầ ồ

đ ng glucose hay tinh b t đã thu phân, ườ ộ ỷ

25g superphotphat, 25g sunfat amôn,

ngoài ra còn b sung thêm m t s ch t ộ ố ấ ổ

sinh tr ng khác. ưở

2. Lên men citric

• ố ấ ề

ả

Aspergillus ấ

Có nhi u loài n m m c có kh năng oxy hóa gluxit thành axit citric nh ư Rhizopus, Aspergillus, Penicillium. Trong đó quan tr ng nh t là ọ niger.

Các y u t

nh h

ng

ế ố ả

ưở

ng dinh d ng ườ ưỡ

ấ ườ ng, tinh b t và các ộ

• a. Môi tr • N m m c c n đ ầ ố mu i vô c . ơ

ng h p môi tr ng nhi u cabon ườ ề

ợ ng đ ng 4 ÷ 20%, nit ườ (l ơ ượ ườ ơ

ư

ố • Trong tr và ít nit 0.07%, ngoài ra còn b sung thêm nguyên ổ khoáng nh P, Fe, Zn…) thì quá trình t ố t ng h p axit citric x y ra m nh. ả ổ ạ ợ

Các y u t

nh h

ng

ế ố ả

ưở

b. pH môi tr ngườ

ợ

Aspergillus niger t o ạ 3 ÷ 4 • pH thích h p cho thành axit citric t ừ

ự ạ

ạ

ườ ề ả ỉ

• Trong quá trình lên men do s t o thành axit citric nên pH gi m m nh, vì v y c n ầ ậ ả ng cho ph i đi u ch nh pH c a môi tr ủ thích h p.ợ

Các y u t

nh h

ng

ế ố ả

ưở

ự

c. S thoáng khí • c n ph i cung c p không khí cho quá ấ ả ằ

ầ trình lên men b ng cách thông thoáng khí môi tr

ng. ườ ệ ộ t đ : t đ thích h p cho quá trình lên men ệ ộ ợ

• Th i gian lên men kho ng 7 – 10 ngày. d. Nhi • Nhi oC. t o axit citric là 31 – 37 ạ ả ờ

ủ

3. Phân h y hi u khí cenlulose ế & pectin

a. C chơ ế

• Phân h y cenlulose và các ch t pectin ủ ấ ở

đi u ki n hi u khí d ề ế ệ ướ i tác d ng c a ụ ủ

nh ng vi sinh v t có ho t tính enzyme ữ ậ ạ

pectinase và cenlulase.

b. Vi sinh v t phân gi i cenlulose và ậ ả

pectin

• Nh ng n m khác nhau, m t s vi khu n ộ ố ữ ẩ

ấ ẩ ạ

và x khu n. • Vi khu n nh y ẩ

ầ Micrococcus Hutchinonii có i hi u khí cenlulose ế ả

kh năng phân gi ả m nh mạ ẽ • m t s n m nh : ộ ố ấ ư Tricoderma.

c. ng d ng Ứ ụ

• K t qu là cenlulose và các ch t h u c ơ ấ ữ ế ả

trong đ t b vi sinh v t phân h y t o thành ậ ủ ạ ấ ị

ch t mùn ấ

i cenlulose – pectin có • Vi sinh v t phân gi ậ ả

ng đáng k các th làm gi m ch t l ả ấ ượ ể ể

ngu n nguyên li u th c ph m là th c v t ự ự ệ ẩ ậ ồ

(rau qu ). ả

4. Phân h y ch t béo và axit béo ấ

ủ

a. C chơ ế • Tác đ ng c a vi sinh v t b t đ u là s ự ộ ậ ắ ầ ủ

ấ

th y phân ch t béo thành glyxerin và axit ủ béo t ự

c nhi u vi sinh v t s d ng do. • Glyxerin đ ượ ề

i CO2 và ậ ử ụ ớ ể ị

và có th b oxy hóa hoàn toàn t H2O.

• M t s vi sinh v t xúc tác quá trình peoxyt ộ ố ậ

c t o thành. Các peoxyt c a axit béo đ ủ ượ ạ

này d dàng b oxy hóa ti p theo đ t o ể ạ ế ễ ị

thành nh ng s n ph m trung gian – oxy ẩ ữ ả

axit, aldehyt, xeton và …làm cho ch t béo ấ

có nh ng mùi v khó ch u. ữ ị ị

• Nh ng s n ph m trung gian ti p t c đ ữ

ượ ấ ủ

2 và

c ế ụ vi sinh v t s d ng trong trao đ i ch t c a ổ chúng và cu i cùng t o thành CO ạ ẩ ả ậ ử ụ ố

H2O.

b. Vi sinh v t phân h y ch t béo và ủ ậ ấ

axit béo

• Pseudomonas fluorescens • các vi khu n: ẩ Micrococcus,

Chromobacterium, Prodigioscens; x ạ khu n và m t s n m men.

• nhi u loài n m: ộ ố ấ ấ Oidium lactis, ẩ ề

Clasdosporium hebarium, Aspergilus và Penicillium.

Ứ ụ

• c. ng d ng • ấ ậ

ủ ệ ự

ướ ấ ớ ề ườ

Phân h y ch t béo do vi sinh v t trong c) x y ra nhiên ( đ t và n ả ở ấ ng xuyên và có ý nghĩa r t l n trong ấ đi u ki n t th vòng tu n hoàn v t ch t nói chung. ậ ầ

• ỡ ả ả ở

ệ

ề ể ậ ể ấ ỏ

ự ủ ặ ộ

Trong b o qu n d u m dài ngày ầ đi u ki n không cho phép vi sinh v t phát tri n thì s làm h ng ch t béo có th là do tác đ ng c a ánh sáng ho c oxy không khí.

3. QUÁ TRÌNH TH I R A

Ố Ữ

ủ

ố ữ protein d • Th i r a là quá trình phân h y các ch t ấ i tác d ng c a vi sinh v t. ủ ụ ướ ậ

c ti n hành th ườ

c, trong c đi u ki n ả ề ng xuyên ệ ế ướ • Quá trình này đ ự ượ ấ

• S n ph m th i r a có th làm ô nhi m môi ẩ ể

ng s ng và các vi sinh v t gây th i là nhiên, đ t, n trong t y m khí và hi u khí. ế ế ố ữ ả ườ ố ậ

ự ẩ

ễ tr ố nguyên nhân làm h ng th c ph m giàu ỏ protein.

• 1.C chơ ế • Giai đo n 1: ạ • S thu phân do enzyme protease ngo i ạ ỷ

ự bào.

• Quá trình thu phân t o thành các s n ạ ả

ỷ ph m trung gian khác nhau. ẩ

• Protid  peptone  polypeptit

 axit amin

• Giai đo n 2: ạ

• Các axit amin sau khi đ c t o thành do quá ượ ạ

trình th y phân trên s khu ch tán vào trong ẽ ủ ế

t bào vi sinh v t và đ ế ậ ượ c phân h y ti p ủ ế

b ng cách kh nhóm amin ho c kh nhóm ằ ử ử ặ

cacboxyl ho c đ ng th i kh c hai nhóm đ ể ờ ặ ồ ử ả

t o thành NH3, CO2 và các h p ch t h u c ấ ữ ơ ạ ợ

t ng ng. ươ ứ

ỷ ể ạ ị

• Trong protein ngoài monoaminoaxit còn có các diaminoaxit, chúng b phân hu đ t o thành diamin:

• NH2(CH2)4CHNH2COOH 

NH2(CH2)5NH2 + CO2

ch t đ c xác ch t. • Lizin  Cadaverin • Cadaverin là ch t r t đ c, còn có tên là ấ ấ ộ ế ấ ộ

• Khi phân hu protid có ch a l u huỳnh ứ ư ỷ

t o thành H2S: ạ

• HSCH2CHNH2COOH  CH3CHNH2COOH + H2S

• Xistein • Nhi u tr ườ ề ợ ạ ẫ

ng h p t o thành d n xu t c a ấ ủ H2S là các mercaptan có mùi tanh và hôi ng r t nh . th i v i m t l ỏ ấ ộ ượ ố ớ

ạ ề

ượ

• Giai đo n 3: • Trong đi u ki n hi u khí các ch t này đ c oxi ế ấ c vô c hoá hoàn toàn. S n ả

ơ

ố

ệ hoá và có th đ ể ượ ph m cu i cùng là: NH3, CO2, H2O, H2S, ẩ H3PO4.

• Trong đi u ki m y m khí các s n ph m không

ề

ệ

ế

ả

ẩ ườ

ng s tích ẽ u, amin, trong đó có nhi u

c oxi hoá hoàn toàn, trong môi tr ơ ượ

ữ

ề

đ ượ t các axit h u c , r ụ ch t đ c và gây mùi hôi th i. ố ấ ộ

2.Vi sinh v t gây ra quá trình

ậ phân gi

iả

ế

ấ

ẩ

• Vi sinh v t hi u khí ậ • Bacillus mycoides (tr c khu n đ t) ự • Bacillus subtilis: phân b r ng rãi trong thiên

ỷ

ng t n t

i t ng

ự

ẩ

ườ

ồ ạ ừ

bào riêng l

. T bào

ố ộ nhiên, phân hu protid r t ấ • Bacillus mensentericus: • Bacillus cereus: là tr c khu n th ẻ ế

t ế

• Pseudomonas fluorescens: • Cromobacterium prodigiosum

ậ ế

• Vi sinh v t y m khí • Bacillus putrificum • Clostridium sporogenes (Bacillus

sporogenes)

ộ ạ ấ ố

• m t vài loài x khu n, n m m c tham gia ẩ ư ỷ

phân hu protid nh : Penicillium, Aspergillus, Mucor, Trichoderma