Giáo trình công nghệ sinh học thực phẩm II - Chương 6

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

314
lượt xem 136
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình công nghệ sinh học thực phẩm II - Chương 6 Sản xuất axit hữu cơ

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình công nghệ sinh học thực phẩm II - Chương 6

nh ng sai khác ñáng k v t c ñ ph n ng c a enzyme: khi ch t mang và cơ ch t tích ñi n cùnh d u thì Khôngm không tan > Km tan, n u tích ñi n trái d u thì ngư c l i (Km - H ng s Michaielis) - Enzyme không tan có tính b n nhi t cao hơn enzyme tan - Enzyme không tan có s d ch chuy n pH t i ưu sang mi n ki m ho c axit hơn so v i enzyme tan. - Enzyme không tan có th i gian b o qu n lâu hơn và b n v i các ch t kìm hãm cũng như các tác nhân gây bi n tính. CHƯƠNG VI: S N XU T AXIT H U CƠ Axit h u cơ ñư c s d ng r ng rãi trong ch bi n và b o qu n th c ph m cũng như trong công ngh vi sinh v t. Chính vì th mà hi n nay axit h u cơ ñư c nghiên c u và s xu t r ng rãi. 6.1 Các phương pháp s n xu t axít h u cơ: ð s n xu t axít h u cơ ngư i ta có th dùng nhi u phương pháp khác nhau như: - Phương pháp t ng h p hoá h c - Phương pháp chi t tách t nguyên li u th c v t - Phương pháp sinh t ng h p nh vi sinh v t Trong các phương pháp này thì phương pháp sinh t ng h p nh vi sinh v t r t có ý nghĩa vì quá trình s n xu t nhanh, s d ng nguyên li u s n có r ti n và có th t o ñư c nhi u lo i axít h u cơ khác nhau. 6.2 K thu t s n xu t m t s axít h u cơ nh vi sinh v t: 6.2.1 S n xu t axít axetic: Axit axetic có th thu nh n b ng cách lên men ñư ng ho c oxy hoá rư u etylic. Sau ñây xét quá trình s n xu t axit axetic t rư u etylic. 1. Ch ng vi sinh v t: ð oxy hoá rư u etylic thành axít axetic ngư i ta có th s d ng nhi u lo i vi khu n khác nhau. Nhưng s d ng nhi u hơn c là các ch ng vi khu n: Bacterium schuzenbachi, Bacterium curvum. Các lo i vi khu n này có kh năng oxy hóa r t l n. 2. Phương trình lên men: CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + Q 3. K thu t lên men: Có th s d ng phương pháp lên men liên t c ho c gián ño n. ð quá trình lên men ti n tri n ñư c t t thì c n chú ý các ñi m sau: - Nguyên li u và h n h p dinh dư ng: có th s d ng c n thô ho c c n tinh ch ñ làm môi trư ng. Theo kinh nghi m cho th y s n xu t t c n thô thì
axit có mùi m nh hơn, tuy nhiên trong c n thô có ch a nhi u d u fuzen nên nh hư ng x u ñ n quá trình lên men. ð cho vi khu n ho t ñ ng t t thì trong môi trư ng ngoài nư c, rư u, axit axetic còn ph i có mu i khoáng, hydrat cacbon và các h p ch t ch a nitơ d h p th . - N ng ñ rư u và axit axetic: n ng ñ rư u thích h p ph thu c vào d nh vi khu n s d ng. Nói chung gi i h n cao nh t c a n ng ñ rư u là 15%. Khi trong môi trư ng lên men h t rư u thì vi khu n s s d ng axit. Do ñó, ñ tránh hi n tư ng này trong thi t b lên men luôn ñ l i m t ít rư u (0,3÷0,5%). Môi trư ng có ph n ng axit r t thích h p cho ho t ñ ng c a vi khu n axetic. Tuy nhiên khi axit tich lu nhi u s nh hư ng ñ n ho t ñ ng c a vi khu n. ð b o toàn tính thu n khi t c a vi khu n và ch ng s phát tri n c a vi sinh v t l , ñ ng th i b o ñ m cho quá trình lên men ti n tri n bình thư ng thì nên ti n hành lên men n ng ñ axit axetic kho ng 10%. - S thông khí: s oxy hoá rư u ch x y ra khi vi khu n ti p xúc tr c ti p v i oxy c a không khí. Do ñó, s có m t nhi u oxy s t o ñi u ki n thu n l i cho quá trình lên men. Theo lí thuy t thì ñ lên men 1 kg rư u khan thì c n 2,3 m3 không khí. - Nhi t ñ : nhi t ñ có ý nghĩa l n ñ i v i quá trình lên men axetic. Nhi t ñ 6÷100C là m c t i thi u ñ i v i vi khu n axetic, n u nhi t ñ th p hơn n a thì các ho t ñ ng s ng c a vi khu n s b ng ng. nhi t ñ nh hơn 12÷150C các vi khu n sinh s n ch m, còn trong kho ng 15÷340C chúng s phát tri n bình thư ng và sinh s n nhanh chóng. Khi nhi t ñ th p thì quá trình lên men s di n ra ch m ch p, ngư c l i, khi nhi t ñ quá cao thì rư u và axit axetic s b c hơi nhi u và do ñó s gây t n th t l n trong s n xu t. Nhi t ñ thích h p c a các loài vi khu n khác nhau thì không gi ng nhau. nhi t ñ 280C. Còn ð i v i Bacterium schuzenbachi thì thích h p nh t Bacterium curvum 35÷370C. nhi t ñ cao hơn thì cư ng ñ sinh s n và s t o axit b t ñ u gi m. 4. Thu nh n s n ph m: Sau khi lên men xong dung d ch axit ph i ñư c làm trong và l c. ð làm trong thư ng s d ng m t s ch t như gelatin, than ho t tính. Sau khi x lí b ng các ch t trên thì ñ yên vài ba ngày cho l ng c n và ti p theo ñưa h n h p ñi l c trong. Sau khi l c dung d ch axit r t n ng nên ph i tang tr ít nh t 2 tháng m i ñem s d ng. Mu n làm d m thì pha loãng ñ n n ng ñ yêu c u r i ñem l c trong l n n a. ð gi ñư c ch t lư ng c a d m thì có th thanh trùng ho c s d ng ch t b o qu n. Ngoài ra, trong m t s trư ng h p ñ nâng cao n ng ñ c a axit ngư i ta có th ti n hành chưng c t h n h p sau lên men ñ thu h i axít axetic.
6.2.2 S n xu t axít lactic: 1. Ch ng vi sinh v t: S d ng vi khu n lactic lên men ñi n hình và thích nghi nhi t ñ cao. Thư ng hay s d ng ch ng Lactobacillus Delbruckii. 2. Phương trình lên men: C6H12O6 2C3H6O3 + Q E. C6H12O6 2NAD+ 2NADH2 2CH3COCOOH 2CH3CHOHCOOH E. Sơ ñ 6: Cơ ch t ng h p axit lactic t bào vi sinh v t 3. K thu t lên men: ð chu n b môi trư ng lên men có th s d ng r ñư ng ho c các lo i nguyên li u khác. ð vi khu n phát tri n ñư c thì c n b sung thêm vào môi trư ng m t s các ch t dinh dư ng khác. Có th ti n hành lên men b ng phương pháp liên t c ho c gián ño n. Lên men nhi t ñ 500C và ph i n ñ nh m t cách nghiêm ng t. Gi m nhi t ñ lên men s làm cho ho t l c lên men y u và làm phát tri n các vi sinh v t l . Ngư c l i, tăng nhi t ñ s làm vô ho t enzyme và làm ch m quá trình lên men. Quá trình sinh t ng h p axít lactic thích nghi pH axít y u (6,3÷6,5). Tuy nhiên, khi lên men do tích lu axit nên làm cho n ng ñ axit c a môi trư ng tăng lên. N u ñ pH quá th p s kìm hãm s t o thành axít lactic và quá trình lên men s ng ng trư c khi t t c ñư ng chuy n thành axit lactic. Do ñó trong quá trình lên men ph i luôn luôn gi pH m c thích h p. Ngư i ta thư ng dùng các mu i canxi (CaCO3) ñ trung hoà và t o ra canxilactat (Ca(C3H5O3)2). 4. Thu nh n s n ph m: Sau khi lên men ngư i ta ti n hành x lí ñ thu h i dung d ch canxilactat và ñem k t tinh. Ti p theo làm nóng ch y các tinh th canxilactat và dùng H2SO4 ñ chuy n nó thành CaSO4 và C3H6O3 nhi t ñ 60÷700C: Ca(C3H5O3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2C3H6O3 Ti p theo ti n hành tách dung d ch axit ra kh i h n h p. Sau ñó ph i tách s t và làm trong dung d ch b ng than ho t tính r i li tâm tách t p ch t.
Mu n nâng cao hơn n ng ñ axít thì ñem dung d ch ñã làm s ch s y chân không. B ng cách như v y có th nâng cao n ng ñ axit lên ñ n 70%. 6.2.3 S n xu t axít citric: Axit citric có nhi u trong m t s lo i qu như cam, chanh, dâu tây.v.v. L n ñ u tiên axit citric ñư c s n xu t b ng cách t d ch qu chanh. Hi n nay axit citric ñư c s n xu t b ng phương pháp lên men nh tác d ng c a n m m c. Axit citric ñư c s d ng r ng rãi trong công ngh th c ph m ñ s n xu t nư c gi i khát, ñ h p, ho c ñư c s d ng trong công nghi p d t, trong ñi n nh, trong y dư c… 1. Ch ng vi sinh v t: Thư ng s d ng Asperillus niger ñ sinh t ng h p axít citric. 2. Cơ ch t ng h p: C6H12O6 ↓ CH3COCOOH oxalacetat CH3CHO + CO2 CH2COOH  ↓ CH3COOH -2H CH2COOH -2H CHCOOH +H CH2COOH -2H O→ COCOOH 2    CH2COOH CHCOOH CHOHCOOH COCOOH Axit xuxinic ax.fumaric ax.malic + CH3COOH COOH HOOCCH2C–CH2COOH OH Axit citric Sơ ñ 7: Cơ ch t ng h p axit citric t bào vi sinh v t Phương trình lên men t ng quát: C6H12O6 + 3O2 = 2C6H8O7 + 4H2O 3. K thu t lên men: Nguyên li u dùng ñ chu n b môi trư ng có th là r ñư ng, d ch thu phân tinh b t ho c có th là các lo i nguyên li u khác. Trong môi trư ng ngoài ñư ng còn c n ph i có các ch t cung c p nitơ, photpho, kali, k m và m t s nguyên t vi lư ng khác.
Quá trình tích lu axit citric thích nghi môi trư ng có pH axit. Tuy nhiên khi tích lu nhi u axit thì pH c a môi trư ng s gi m nhi u. Do v y c n có bi n pháp ñ gi pH m c thích h p. S thông khí cho môi trư ng cũng r t quan tr ng vì t t c mixen c a n m m c là lo i hi u khí ñi n hình. Trong quá trình phát tri n c a mình n m m c ñòi h i m t lư ng oxy r t l n. Nhi t ñ thích h p cho n m m c Aspergillus niger 31÷370C. nhi t ñ 34÷370C thì sinh kh i n m m c phát tri n m nh, còn 31÷320C thì axit t o nhi u. N u nhi t ñ th p hơn thì phát tri n sinh kh i b ch m và s t o thành axit citric cũng b gi m mà s tích lu axit gluconic l i tăng. Còn nhi t ñ cao hơn thì sinh kh i phát tri n nhanh nhưng quá trình t o axit b kìm hãm. 4. Thu nh n s n ph m: Dung d ch sau lên men là m t h n h p g m nhi u axit, trong ñó ch y u là các axit citric, gluconic và oxalic. Quá trình tách axit citric g m các bư c: - Trung hoà dung d ch sau lên men: C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + 6H2O Axit citric Canxi citrate 2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca(C6H11O7)2 + 2H2O Axit gluconic Canxi gluconat C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2O4 + 2H2O Axit oxalic Can xxi oxalate - Tách và r a k t t a trên thi t b l c chân không - Chuy n canxi citrate thành axit citric: Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 2C6H8O7 + 3CaSO4 Chú ý: ph i s d ng dư axit sunfuric - Tách dung d ch axit trên thi t b l c chân không. - S y dung d ch axit trên thi t b s y chân không. - K t tinh ñ thu nh n các tinh th axit - Li tâm ñ tách tinh th . Sau khi li tâm s thu nh n ñư c các tinh th axit citric có ñ m 2÷3% s ñem ñi s y khô và nư c cái trong ñó có ch a ít axit thì ñư c s d ng vào m c ñích khác. - S y tinh th : có th dùng các thi t b s y thùng quay ho c s y băng t i. S y nhi t ñ không vư t quá 350C. N u s y nhi t ñ cao hơn thì các tinh th c a axit b phá hu . Trư c khi ñưa ñi ñóng gói c n ph i cho axit qua sàn ñ lo i b nh ng t p ch t tình c rơi vào.