Đề tài: Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm

Chia sẻ: Nguyễn Thị Mỹ Hạnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

375
lượt xem 73
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ứng dụng của giấm làm gia vị đã được hàng thế kỉ. Giấm được dùng như vị thuốc, tác nhân phá hủy và chất bảo quản. Vào thời trung nguyên, những nhà luyện kim đổ giấm lên trên chì để tạo chì axetate. Thời kì Phục hưng, làm giấm là nghề đem lại lợi nhuận ở Pháp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm

Môn: Vi Sinh Vật Môi Trường Đề Tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT GIẤM Giáo Viên Hướng Dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Tâm Huyên NHÓM LÊN MEN GIẤM 1. Hoàng Tăng Nhật 2. Nguyễn Chánh Nguyên 3. Đinh Công Lợi 4. Huỳnh Minh Thiện 5. Nguyễn Xuân Dự 6.Nguyễn Hùng Minh 1
MỤC LỤC 2
Chương 1: GIỚI THIỆU Giấm là rượu đã bị chua. Giấm là dung dịch nước chứa 3% axit axetic. Giấm có th ể tính tu ổi t ừ năm 1000 tr ước công nguyên và đời xưa dùng giấm là nước uống Jessus. 1.1 Lịch sử Ứng dụng của giấm làm gia vị đã được hàng thế kỉ. Giấm được dùng như vị thuốc, tác nhân phá hủy và chất bảo quản. Vào thời trung nguyên, những nhà luyện kim đ ổ gi ấm lên trên chì để tạo chì axetate. Thời kì Phục hưng, làm giấm là nghề đem lại lợi nhuận ở Pháp. Nước này đã sản xu ất gần 150 loại giấm có mùi vị từ việc bổ sung tiêu, cỏ ba lá, hoa hồng, thìa là, và mâm xôi. S ản xuất giấm cũng được phát triển ở Anh, sinh lời đến nỗi năm 1693 Nghị viện thi ết lập thuế trên giấm – bia. Vào thời kì đầu ở Mỹ, sản xuất giấm rượu táo là nền tảng của nông nghi ệp và kinh tế hộ gia đình, được giá gấp 3 lần rượu táo thô truyền thống. Sự chuyển từ rượu hay nước trái cây sang giấm là quá trình hóa h ọc trong đó r ượu ethylic bị oxy hóa tạo axid axetic. Về mặt lịch sử, nhiều phương pháp khác đã được dùng để tạo gi ấm. Ở ph ương pháp chậm, tự nhiên vại rượu táo để mở đặt trong nhiệt độ phòng. Su ốt kho ảng vài tháng, n ước trái cây lên men thành rượu và sau đó bị oxy hóa thành axit axetic. Phương pháp Orleans (Pháp) được gọi là phương pháp liên tục. N ước trái cây đ ược thêm định kì vào những mẻ giấm nhỏ và trữ trong thùng gỗ. Khi n ước trái cây chua, ta sẽ vớt ra ở trên thùng. Cả phương pháp chậm và liên tục đều đòi hỏi vài tháng đ ể sản xu ất gi ấm. Trong s ản xuất giấm thương mại hiện nay, phương pháp thông thường và phương pháp lên men chìm được ứng dụng. Những phương pháp này dựa trên mục tiêu pha trộn nhiều oxy đến mức có thể vào sản phẩm rượu. 1.2. Tổng quan về giấm 1.2.1.Phân loại giấm Giấm có thành phần giấm cất (chưng) và giấm pha chế 3
Hình ảnh: Giấm nuôi bằng chuối Giấm cất (cũng gọi là giấm gạo) lấy lương thực, đường làm nguyên liệu chính, thông qua việc ủ vi sinh vật lên men. Thành phần dinh dưỡng của nó có axit axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối vô cơ… rất tốt cho việc trao đổi chất c ơ th ể. Còn giấm pha chế (giấm hóa học) thì lấy axit axetic tinh của thành phần hóa học làm nguyên liệu chính , thêm H2O pha loãng mà thành, không có thành phần dinh d ưỡng khác. N ếu sử dụng axit axetic công nghiệp để làm giấm dùng pha chế đ ể ăn đ ối v ới c ơ th ể là có 4
hại. Hình ảnh về giấm mật Giấm cất ở Châu Á có lịch sử lâu đời hơn 2000 năm nhiều chủng loại. Do hoàn cảnh địa lý, nguyên liệu không giống nhau, giấm ăn ở các n ước cũng không gi ống nhau. Phát triển dần theo nhu cầu người ta đã chia theo hiệu lực và công dụng c ủa gi ấm t ừ loại đơn thuần gia vị phát triển thành loại dùng để nấu nướng, loại làm ngon c ơm, lo ại giữ sức khỏe và loại nước uống - Loại nấu nướng: độ axit axetic 5% vị nồng thơm dịu, vốn có tác dụng tẩy mùi tanh, giúp tươi thịt. Đối với thịt, cá, hải sản…vô cùng thích h ợp. Nếu như dùng giấm trắng cất, vẫn không thể ảnh hưởng màu sắc thức ăn vốn có - Loại ngon cơm: Độ axit axetic 4%, vị khá ngọt thích h ợp đ ể tr ộn th ức ăn, nước chấm như trộn dưa chuột, điểm tâm…có tác dụng tươi giòn. Lo ại gi ấm này có giấm gạo hoa hồng, giấm gạo cất và giấm làm ngon cơm 5
- Loại bảo vệ sức khỏe: Độ axit axetic khá thấp khoảng 3%. Khẩu vị khá ngon, mỗi buổi sáng sớm hay sau khi ăn uống 1 thìa là tốt, có thể tăng cường thân th ể và tác dụng phòng chống bệnh, loại giấm này có hơn 10 loại. - Loại nước uống: độ axit axetic 1%. Trong quá trình lên men thêm đường, trái cây… hình thành trào lưu là nước uống axit amin. Lo ại thức uống này t ừ gi ấm gạo có vị chua ngọt, dễ uống, thường cho thêm nước trái cây như táo, lê… cho thêm đá và gas CO2 1.2.2.Thành phần dinh dưỡng của giấm: Có axit amin phong phú: 18 loại axit amin c ơ thể người không t ổng h ợp đ ược trong giấm đều có, có 8 loại acit amin thực vật cung cấp. Hàm lượng axit hữu cơ trong giấm khá nhiều, giá trị thức ăn của gi ấm gạo càng cao. Axit hữu cơ lấy axit axetic là thành phần chính còn có h ơn 10 lo ại axit lactic, axit gốc xeton, axit citric, axit axetic…Một số axit hữu c ơ này cũng là k ết qu ả c ủa vi ệc t ổng hợp và phân giải trong quá trình quá trình trao đổi chất từ 3 lo ại chất dinh dưỡng lớn protid, mỡ, đường trong quá trình phản ứng sinh học cung c ấp năng l ượng cho c ơ th ể. Việc tổng hợp axit hữu cơ làm vị axit của thức ăn chua càng thanh, d ịu ngọt, l ưu l ại lâu trong miệng (giấm hóa học không có chất hữu c ơ vào mi ệng chua, n ếm s ẽ l ưu v ị đ ắng) làm giấm càng có vị tươi và ngon. Hơn nữa giấm mà có nhiều axit h ữu c ơ có th ể tăng sự ngon miệng, giúp tiêu hóa. Trong nấu nướng thêm 1 chút gi ấm, trong gi ấm có axit hữu cơ có thể làm thành phần dinh dưỡng trong thức ăn được ch ế bi ến làm c ơ th ể càng dễ hấp thụ. Trong giấm có vitamin B1, B2, C … bắt nguồn từ k ết qu ả trao đ ổi ch ất vi sinh vật trong quá trình lên men thức ăn và nguyên liệu. Một số sinh tố dinh d ưỡng lo ại này là thành phần tạo thành men phụ của một số men trong quá trình trao đồi chất cơ thể, có tác dụng quan trọng trong cuộc sống của con người.Muối vô cơ trong gi ấm vô cùng phong phú Na, K, Ca, Fe, Cu, Zn, P… m ột số khoáng ch ất lấy t ừ nguyên li ệu gi ấm, đ ồ chứa thức ăn trong quá trao đổi chất hay tăng thêm do người gia công thêm vào. Nh ư muối có tác dụng điều hòa ngũ vị, làm cho gi ấm càng thêm mùi v ị, có tác d ụng quan trọng cân bằng môi trường axit kiềm trong cơ thể. Sắt là 1 thành ph ần t ạo thành h ồng huyết cầu giúp việc vận chuyển O2 và tạo máu cho cơ thể Nguyên tố vi lượng Ca, Fe, Cu, P… giúp quá trình sinh lý ch ống già y ếu và quá trình sinh trưởng ở tuổi dậy thì hoặc là thành phần không thể thi ếu trong vi ệc trao đ ổi chất 1.2.3 Chức năng đối với con người - Đẩy lùi và trừ bệnh tật : có axit hữu cơ nhiều xúc ti ến thay th ế đ ường và làm cho axit lactic và axit axetic tồn trữ trong c ơ bắp gây nên vi ệc phân gi ải các ch ất gây mệt mỏi nên hết bệnh. - Điều tiết độ kiềm axit dịch thể, duy trì tương đối ổn định c ủa môi trường trong cơ thể: theo các nhà dinh dưỡng học phân tích gi ấm là lo ại th ực phẩm tính 6
kiềm sinh lý, qua sự thay thế trao đổi chất trong cơ thể sản sinh phản ứng tính ki ềm. Do cơ thể mỗi ngày dùng một lượng lớn thức ăn tính axit như : thịt, cá, tr ứng… u ống một chút giấm có thể trung hòa phản ứng tính axit, từ đó duy trì cân đ ối axit ki ềm trong môi trường cơ thể . Hình: công dụng của giấm trong chế biến thức ăn - Giúp tiêu hóa, lợi cho hấp thụ: thức ăn chua có thể nâng cao đ ộ axit d ịch dạ dày, các chất trong giấm cũng như axit amin… có thể kích thích trung khu th ần kinh não của người làm cho bộ máy tiêu hóa tiết ra giúp tăng c ường ch ức năng tiêu hóa c ủa dạ dày. Đồng thời giấm có khả năng làm hòa tan các ch ất dinh d ưỡng mu ối vô c ơ phosphat, Fe, Ca… trong thức ăn càng nhi ều, nó có khả năng phòng ch ống s ự phá ho ại của vitamin C. Ở đây không những nâng cao giá trị dinh d ưỡng c ủa th ức ăn, l ại có l ợi cho tiêu hóa và hấp thu. - Phòng già yếu : giấm có khả năng ức chế và hạ thấp trong c ơ thể hình thành loại mỡ oxi hóa có tác dụng trì hoãn cơ thể già yếu. - Diệt khuẩn kháng độc : có tính diệt khuẩn mạnh, ức chế khả năng của vi trùng, ví dụ như vi trùng que bệnh thương hàn, vi trùng qua đại tràng… gặp gi ấm đi ều bị tiêu diệt hoặc ngừng phát triển. - Phòng trị cao huyết áp và sơ cứng động mạch : Đông y có tác d ụng tàn huyết làm cho mạch máu chảy bình thường, huyết áp ổn định. Tây y n ơi gi ấm có thể xúc tiến bài tiến ion Na, ức chế sự dư thừa muối trong cơ thể, từ đó ổn định huyết áp. Nói chung giấm đối với huyết áp và sơ động mạch có tác dụng trị liệu rất tốt. - Tăng cường chức năng bài tiết của thận, phòng ngừa sỏi th ận trong c ơ thể. Nước tiểu của con người thường mang tính axit, dễ dàng làm muối trong nước ti ểu 7
kết tinh thành sỏi, giấm có thể làm nước tiểu biến thành kiềm tính, có th ể phòng ch ống sỏi đồng thời làm hòa tan sỏi thận tính axit. - Phòng trị bệnh béo phì : theo nghiên cứu gi ấm chứa axit amoni, ngoài việc thúc đẩy mỡ chuyển hóa nhiều trong cơ thể người thành năng lượng tiêu hao c ủa cơ thể còn có thể làm cho việc trao đổi chất của chất dinh dưỡng như protid, đ ường hấp thụ vào… tiến hành thuận lợi, do đó có tác dụng phòng giảm béo phì tốt. - Diệt kí sinh trùng như giun đũa, giun kim. - Kháng ung thư. - Làm đẹp da : không những ức chế sắc tố da, giảm vết nhăn ở người già mà có thể tăng tuần hoàn máu cho da thay tế bào già, co rút lỗ chân lông lại, làm cho da vừa mịn vừa láng. - Làm tỉnh rượu : các chất axit trong giấm có thể cùng h ấp th ụ axit axetic cồn trong cơ thể người, phát sinh phản ứng hình thành axit axetic làm gi ảm độc tính c ồn đối với thần kinh nhờ đó đạt được công hiệu làm tỉnh rượu. 8
Chương 2 :TÁC NHÂN VI SINH VẬT Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính của quá trình lên men axetic nên còn được gọi là vi khuẩn axetic. Đây là những vi khuẩn phổ biến trong tự nhiên, có trên b ề m ặt lá, qu ả, hoa, t ạo axit axetic từ rượu etylic. 2.1 Đặc điểm hình thái Vi khuẩn axetic là vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử. Về hình dạng tế bào vi khuẩn axit axetic là trực khuẩn hình que t ới elip, kích th ước t ế bào 0.3-0.6 x 1.0-8.0μm. Các tế bào đứng tách riêng rẽ, 1 số xếp 2 tế bào, 1 số khác xếp thành chuỗi dài. Một số loại đặc biệt có tế bào hình c ầu, có lo ại hình ch ỉ. Tùy đi ều ki ện pH môi trường, nhiệt độ nuôi 1 số loài có thể có dạng hình bán nguyệt. Nhiều loài vi khu ẩn axetic khi phát triển trên môi trường thiếu thức ăn hay môi trường đã nuôi c ấy lâu (môi tr ường già) d ễ sinh ra hình thái đặc biệt (tế bào phình to hay kéo dài ra) có thể phân nhánh. Hình ảnh: Acetobacter Vi khuẩn axetic có khả năng tạo bào tử và màng nhày, m ột số có kh ả năng di đ ộng nh ờ tiên mao, 1 số không có khả năng này Trên môi trường đặc chúng phát triển thành những khuẩn lạc tròn, đều đặn, đ ường kính trung bình 3 nm. Trên môi trường lỏng vi khuẩn actic chỉ phát triển trên môi trường tạo thành những l ớp màng dày mỏng khác nhau. Một số loài tạo thành màng dày nh ư sứa (0.5mm), nh ẵn và tr ơn, khi lắc chúng chìm xuống đáy bình và thay vào đó 1 lớp màng m ỏng m ới l ại ti ếp t ục phát tri ển. 9
Dung dịch dưới màng bao giờ cũng trong suốt. Khi nuôi cấy màng người ta thấy có sợi cellulose giống như ở trong sợi bông. Loại 2 có màng m ỏng như gi ấy celophan, 1 s ố khác trên b ề m ặt của màng không nhẵn mà nhăn nheo, 1 số nữa tạo màng m ỏng dễ v ỡ bám trên thành bình và dung dịch nuôi không trong. 2.2 Đặc điểm sinh trưởng Vi khuẩn axetic phát triển tốt trên môi trường n ước bia, các môi tr ường có ch ứa cao nấm men, glucose, rượu etylic hay manitol. Phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ 25-30oC, pH 5,4-5,8. Tính chất đặc trưng của vi khuẩn axetic là khả năng oxy hóa r ượu etylic thành axit axetic ở pH 4.5. Ngoài ra còn thực hiện quá trình oxy hóa axit axetic oxy hóa lactate, chuy ển glucose thành gluconate, oxy hóa không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khác (các lo ại đ ường và dẫn xuất của chúng) để tạo thành các hợp chất ketone, hay các axit hữu cơ tương ứng. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn axetic đối với nguồn C, N và ch ất sinh tr ưởng cũng rất đa dạng. Vi khuẩn axetic sử dụng đường, etylic và các axit hữu cơ làm nguồn C, muối amon làm nguồn N. Trong quá trình phát triển vi khuẩn acetic có nhu cầu đối với 1 số axit amin nh ư valin, alanin, prolin, isolosine. Một số chất kích thích sinh trưởng như axit nicotine, axit amin, folic và biotin… có vai trò quan trọng trong sinh trưởng của vi khuẩn axetic. Một số vi khuẩn axetic có khả năng tổng hợp poly saccaride phân t ử l ớn nh ư cellulose, tinh bột, dextran… và người ta ứng dụng khả năng này trong sản xuất công nghiệp. Một số loài tổng hợp được những sợi cellulose giống như bông A. xylimum, acetigenum, viizingianum 2.3 Phân loại Năm 1950 Frateur chính thức đưa ra khóa phân loại mới dựa trên tiêu chuẩn Khả năng tạo catalase Khả năng tổng hợp các keto từ các rượu bậc cao như glycerol,manitol, sorbitol Khả năng oxy hóa axetate thành CO2 và H2O Khả năng oxy hóa glucose thành axit gluconic Khả năng sử dụng muối amon làm nguồn nitơ và sử dụng rượu etylic làm nguồn cacbon 10
Tạo sắc tố nâu Tổng hợp cellulose Trên cơ sở này, Frateur chia vi khuẩn acetid làm 4 nhóm Tên nhóm Vi khuẩn đại diện Đặc điểm Acetobacter subosydaz, Không có khả năng oxy hóa axit axetic Subosydans Acetobacter melanogennum thành CO2 và H2O Acetobacter aceti, Acetobacter Mezoxydans Có đầy đủ các đặc điểm trên xylinum, Acetobacter mezoxydan Acetobacter ascendans Oxydans Acetobacter ransens Không có khả năng tạo các hợp chất keto Actobacter lovaniens Acetobacter peroxydans Không chứa catalase, không oxy hóa Peroxydans Acetobacter paradoxum glucose Bảng 1.1 Phân loại vi khuẩn axit theo Frateur 2.4 Một số vi khuẩn thường sử dụng trong lên men giấm Để quá trình lên men giấm đạt hiệu quả cao, lựa chọn những chủng vi khuẩn thỏa điều kiện: - Phải oxy hoá etylic tốt nhất. - Tạo giấm có nồng độ axit axetic cao, chịu được độ cồn và axit cao. - Các tính chất ban đầu được giữ nguyên trong suốt quá trình lên men. - Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo quản giống đơn gi ản không t ốn kém nhiều phù hợp với điều kiện Việt Nam. Người ta thường sử dụng những giống sau: - A.suboxydans Vi khuẩn A.suboxydans được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất vitamin C. Chúng có khả năng chịu đựng được nồng độ cồn rất cao. Nếu trong môi trường, ta cho thêm một lượng nhỏ các chất dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể chuyển hóa Vikhuẩn:A.suboxydans hoàn toàn cồn thành axit axetic. Lượng axit axetic tạo được từ quá trình lên men có thể lên đến 13%. 11
Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn này tiến hành lên men là 28-30 oC. Thời gian lên men xảy ra rất nhanh, chỉ cần 48h, lượng axit axetic có thể đạt được đến 13% Trong quá trình lên men cần phải thông khí liên tục vì vi khuẩn này c ần l ượng oxy rất nhiều cho quá trình chuyển hóa cồn thành axit axetic và cho quá trình phát triển. - A. aceti: Trực khuẩn ngắn có dạng hình que kích thước 0,4-0,8μm và 1-1,2μm, không di động thường xếp thành chuỗi dài. Gram âm, màu vàng với thuốc nhuộm iod. Chúng tạo thành khuẩn lạc to, sáng trên gellatin với dịch lên men chứa 10% đường saccharose, tạo thành màng dày nhẵn, không được nâng lên theo thành bình, có khả năng phát triển trên môi trường có nồng độ rượu khá cao (11%), có khả năng tích lũy 6% axit axetic. Nhiệt độ thích hợp phát triển 34oC. Nếu nhiệt độ cao quá 43oC sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. Thường phát triển trên bia. Vi khuẩn: A. aceti - A. xylinum Trực khuẩn dạng hình que 2 μm, đứng riêng rẽ hay xếp thành chuỗi không di động. Các tế bào được bao bọc bởi chất nhầy, tạo váng nhẵn khá dày, bắt màu xanh với thuốc nhuộm iod và H2SO4 (phản ứng của hemicellulose) vì váng có chứa hemicellulose, có thể oxy hóa rượu tạo 4.5% axit axetic trong môi trường, ngoài ra chúng còn có khả năng oxy hóa tiếp axit axetic thành CO2 và H2O. Vi khuẩn :A. xylinum - A. pasteurianum Trực khuẩn ngắn, hình thái gần giống A. aceti, nhưng khi ta nhuộm chúng với iot, tế bào sẽ cho màu xanh. Khả năng chịu nổng độ cồn của chúng thấp hơn của A. aceti. Trong điều kiện môi trường phát triển thuận lợi, chúng có khả năng tạo được 5-6% axit axetic. 12
- A. orleaneuse Hình thái vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên, nhưng lại có kích th ước nh ỏ h ơn nhi ều. Đặc biệt hai đầu của tế bào thường nhỏ lại. Nhiều trường hợp người ta lẫn l ộn vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí Clostridium. Trong dịch nước cấy, chúng thường tạo ra một váng rất mỏng trên bề mặt. Váng vi khuẩn thường rất chắc, khi nhu ộm v ới iot, t ế bào sẽ chuyển sang màu vàng. Vi khuẩn này chịu đựng được lượng c ồn đên12%V, và trong điều kiện lên men thích hợp, chúng có thể tạo ra được 9,5% axit axetic. Vi khuẩn này thuộc vi khuẩn hình que, nhưng kích thước của chúng dài h ơn các giống đã trình bày ở trên. Chúng không tạo bào tử, không có kh ả năng chuy ển đ ộng và thuộc vi khuẩn gram (-). Khi phát triển ở môi trường lỏng, chúng tạo ra lớp màng dày nhưng không ch ắc. Ở các nước Trong điều kiện môi trường thuận lợi, chúng có khả năng tạo được 11-12% axit axetic. - A. curvum Trong môi trường lên men thuận lợi, vi khuẩn này có thể tạo ra được 10-11% axit axetic. Vi khuẩn A. curvum tạo váng rất chắc trên bề mặt môi trường. Nhiệt độ lên men tối ưu của vi khuẩn này là 35-37oC. 2.5 Anh hưởng của các điều kiện môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men axetic 2.5.1 Anh hưởng độ thoáng khí Lượng oxy cần thiết lớn gấp 2 lần lượng oxy lý thuyết, càng thoáng khí năng su ất càng cao. Ở phương pháp chậm do bề mặt tiếp xúc giữa tế bào và không khí bị hạn chế bở sự bao phủ bề mặt dịch lên men của lớp váng giấm và độ dày lớp dung dịch. Vì v ậy mà quá trình lên men kéo dài 3-5 tuần, nồng độ giấm thu được 3-7% axetic. Ph ương pháp tu ần hoàn t ạo b ề m ặt tiếp xúc lớn, quá trình giảm 5-7 ngày, phương pháp chìm thời gian 72-96h, n ồng đ ộ gi ấm 7- 14%. 2.5.2 Anh hưởng nhiệt độ Acetobacter thuộc nhóm ưa ấm, nhiệt độ thích hợp cho chúng là từ 25-32 oC. Nhiệt độ thấp quá trình lên men xảy ra chậm, nhiệt độ cao ức chế hoạt động và đ ến mức độ nào đó sẽ đình chỉ sự sinh sản của tế bào làm tăng sự tổn thất của vi khuẩn và hiệu suất của quá trình lên men giảm do sự bay hơi của axetic và etylic. Nhi ệt đ ộ thích hợp cho quá trình sản xuất giấm 22-35oC, nhiệt độ tối ưu là 18-24oC, 27-32oC. 2.5.3Anh hưởng của các nguồn C, N, P và các nguyên tố vi lượng 13
a. Sự axit hóa của dịch lên men Trong sản xuất giấm người ta thường cho vào cơ chất ban đầu 1 lượng giấm nhất định để axit hóa môi trường nhằm:  Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật các loại  Đưa vào dịch lên men một lượng tế bào nhất định Độ axit ban đầu 2-6%. Hàm lượng cao hạn chế sự sinh trưởng của vi khuẩn và giảm khả năng lên men. Nồng độ axit axetic 8% ức ch ế ho ạt đ ộng c ủa vi khuẩn rất lớn. b. Hàm lượng etylic trong dịch lên men Etylic là chất sát khuẩn với vi khuẩn axetic được sử dụng như c ơ chất. Hàm lượng rượu 2-10% thể tích, cao hơn làm giảm năng suất lên men. Để tránh hiện tượng oxy hoá tiếp tục axit axetic thành CO2 và H2O c ần có 1 lượng rượu sót trong sản phẩm từ 0.2-0.5%, lượng rượu sót có tác d ụng ức chế sự tổng hợp enzyme oxy hóa axit axetic và muối axetate. c. Các chất C, N, P và nguyên tố vi lượng Để quá trình oxy hóa xảy ra nhanh trong dịch lên men c ần b ổ sung 1 s ố muối khoáng (NH4)2SO4, KH2PO4, CaHPO4, FeCl3… tùy theo nhu cầu cụ thể từng loài. Ngoài ra trong môi trường dinh dưỡng còn được bổ sung vitamin, ch ất kích thích sinh trưởng như pepton, cao nấm men… Trong môi trường dinh dưỡng còn được bổ sung sake, muối đậu nành, axit lactic, glycerine. 14
Chương 3: BẢN CHẤT SINH HÓA Lên men axetic là quá trình oxy hóa rượu thành axit axetic, nh ờ vi khuẩn axetic, trong đi ều ki ện hiếu khí. Phương trình tổng quát: C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 117 Kcal Phản ứng xảy ra trong tế bào của vi khuẩn. Muốn phản ứng được xảy ra, C 2H5OH va O2 phải được thẩm thấu vào trong tế bào. Khi đó các enzyme oxy hóa có trong t ế bào c ủa vi khu ẩn tham gia oxy hóa rượu tạo thành CH 3COOH. CH3COOH được tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào và tan trong dung dịch môi trường. Ethanol C2H5OH CH3COOH CH3COOH O2 Môi trường Tế bào Hình 3.1 Quá trình oxy hóa rượu thành axit axetic Trong sự oxy hóa ethanol thành axit axetic, chuyển hóa th ực chất là 1 s ự s ử d ụng c ơ ch ất. Ở đây NADPH2 xuất hiện được chuyển hóa qua chuỗi hô hấp để thu năng lượng, song c ơ chất không bị phân giải hoàn toàn do vậy quá trình cũng còn được gọi là sự oxy hóa không hoàn toàn. Loại chuyển hóa này có thể trải qua nhiều bước. Các đại diện của vi khuẩn axetic (Acetobacter, gluconobacter) oxy hóa không chỉ etanol mà cả 1 phổ rộng các rượu bậc 1, 2 cũng như các polyol. Người ta phân bi ệt các loài vi khu ẩn mà s ản phẩm của chúng được giữ lại được gọi là các loài oxy hóa thấp (suboxidant), thu ộc v ề nhóm này có vi khuẩn acetic tạm thời sau đó lại bị oxy hóa ti ếp đ ược xếp vào nhóm oxy hóa cao (peroxidant) chẳng hạn A.peroxidans, A. pasteurianum, giữa 2 nhóm này có sự chuyển tiếp. Sản xuất giấm 15
Các phản ứng được dùng để sản xuất giấm ăn nhờ A. suboxidans CH3CH2OH CH3CHO + 2H Sau sự hydrate hóa acetaldehyde sẽ diễn ra 1 loại H2 lần thứ 2 CH3CH(OH)2 CH3COOH + 2H Hidro được NADP nhận và qua các citochrome được chuyển đến O 2 là chất nhận điện tử cuối cùng. 16
Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT AXIT AXETIC 4.1.Những yêu cầu kỹ thuật 4.1.1.Nồng độ axetic Axit axetic sinh ra sẽ gây ảnh hưởng ức chế đến sinh lý c ủa vi khu ẩn axetic. Nếu nồng độ của axit axetic đạt 8% sẽ ức chế hoạt động của vi khuẩn và n ếu n ồng đ ộ axit axetic 12-14% sẽ ức chế toàn bộ của vi khuẩn. 4.1.2.Nồng độ rượu Tùy từng loại mà chúng có khả năng tồn tại ở những n ồng đ ộ r ượu khác nhau. Thông thường người ta sử dụng nồng độ rượu từ 11-13%. Nếu trong môi tr ường không có rượu thì vi khuẩn tiếp tục oxy hóa axit axetic để thu nhận năng l ượng dùng cho s ự sống. Vì thế đây là một quá trình có hại. Trong sản xuất, người ta th ường gi ữ lại đ ộ rượu trong môi trường là 0,3-0,5%. 4.1.3.Nhiệt độ Tùy theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxy hóa. Nh ưng trong s ản xuất, người ta dùng những loài vi sinh vật thích ứng cho quá trình oxy hóa là 30-40oC. 4.1.4.Độ thoáng khí Oxy là một yếu tố quan trọng cho quá trình lên men giấm. Quá trình oxy hóa ch ỉ xảy ra khi trong môi trường vi khuẩn được tiếp xúc với không khí. Càng đ ược thoáng khí khả năng oxy hóa càng tốt. Trong môi trường dinh dưỡng, ngoài rượu ra cần có các ch ất vô c ơ, gluxit và các hợp chất hữu cơ chứa nito dễ hấp thụ. Khi sử dụng m ột hectolit r ượu c ần 25g supepphosphat, 25g sunphat amon, 0,9g K2CO3 và 500g glucose hoặc tinh bột được thủy phân. 17
4.2 Qui trình làm giấm RƯỢU TRẮNG NƯỚC TRỘN ĐỀU ĐƯỜNG GIỐNG VI SINH LÊN MEN VẬT BẢO QUẢN SẢN PHẨM LÃO HOÁ ĐÓNG CHAI 18
4.3 .Các phương pháp lên men 4.3.1.Phương pháp lên men chậm NƯỚC NHO AXIT AXETIC THÙNG GỖ 250- ACETOBACTER 300L ORLEANEUSE LÊN MEN SẢN PHẨM Phương pháp này được người Pháp thực hiện từ rất lâu và được coi nh ư là phương pháp truyền thống của người Pháp. Nguyên liệu dùng để sản xuất axit axetic là n ước nho. Gi ống vi khuẩn axetic được sử dụng cho quá trình sản xuất là Acetobacter orleaneuse. Người ta thường cho vào thùng lên men bằng gỗ có dung tích 250-300 l b ằng g ỗ sồi hình tang trống 1/5 thể tích lượng axit axetic và sau đó cho vào thùng dung d ịch n ước ép nho sao cho toàn bộ khối lượng đạt ½ thể tích thùng lên men ( hoặc 2/3 thể tích thùng lên men). Sở dĩ người ta cho axit axetic trước để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, mặt khác để ngăn ngừa các vi khuẩn khác phát triển, không bị nhiễm. Tiến hành quá trình lên men ở nhiệt độ thường. Sau m ột th ời gian, trên b ề m ặt sẽ tạo thành váng chứa nhiều axit axetic. Vì thế mà quá trình oxy hóa x ảy ra ch ậm và kết thúc sau vài tuần. Khi kiểm tra rượu còn lại 0.3-0.5% sẽ lấy giấm ra, cho dịch dinh dưỡng mới vào. Nếu để lâu, chất lượng giấm bị giảm nhanh do quá trình oxy hóa gi ấm xảy ra tiếp tục. Giấm thu đuợc thường có lượn axit 5-6%. Muốn đ ể lâu ph ải đem thanh trùng Pasto. 19
4.3.2. Phương pháp lên men nhanh AXIT AXETIC 3- 5% Phương pháp này do người Đức thực hiện theo qui mô công nghiệp. LỚP PHOI BÀO Thiết bị lên men là một thùng gỗ cao 2,5-6m, có đường kính 1,2-3m. T ỷ l ệ NƯỚC VÔ TRÙNG GIỐNG VK AXETIC DÒNG MÔI THỔI KHÍ TỪ TRƯỜNG TỪ DƯỚI LÊN TRÊN XUỐNG đường kính đáy so với chiều cao khoảng ½ là thích hợp nhất. Trong thùng đ ược ch ất OXY HÓA RƯỢU CH3COOH đầy phoi bào hay lõi bắp. Phoi bào hay lõi bắp được xem như chất mang, gi ữ vi sinh vật ĐÁY THIẾT BỊ LÊN MEN trong quá trình lên men, nhờ đó mà vi sinh vật không đi theo vào s ản phẩm cu ối cùng. THU NHẬN Ngoài ra, ở đáy thiết bị, người ta cho lắp một hệ thống phân ph ối, không khí đ ưa t ừ dưới lên. Môi trường được đưa vào từ trên xuống. Đầu tiên, người ta dùng axit axetic có n ồng độ 3-5% chảy qua l ớp phoi bào hay lõi bắp để vừa có mục đích thanh trùng vừa có tác dụng axit hóa v ật li ệu ch ất mang đ ể vi sinh giống dễ thích nghi trong quá trình lên men. Sau đó, dùng n ước vô trùng r ửa qua và n ạp giống vi khuẩn axetic vào. Vi khuẩn axetic sẽ bám vào phoi bào hay lõi b ắp. Ti ếp đó người ta cho dòng môi trường từ trên xuống qua hệ thống phân ph ối như m ột vòi hoa 20