Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng trái thanh long (Hylocereus undatus) để chế biến nước uống lên men

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:156

Thêm vào BST

Báo xấu

329
lượt xem 64
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng trái thanh long (Hylocereus undatus) để chế biến nước uống lên men nghiên cứu về việc xử lý và chế biến trái thanh long thành dịch quả làm môi trường nuôi cấy nấm men; phân lập, tuyển chọn các chủng nấm men phù hợp với yêu cầu chế biến đồ uống lên men từ dịch trái thanh long,... Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu sử dụng trái thanh long (Hylocereus undatus) để chế biến nước uống lên men

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LEÂ THÒ KIEÀU OANH NGHIEÂN CÖÙU SÖÛ DUÏNG TRAÙI THANH LONG (Hylocereus undatus) ÑEÅ CHEÁ BIEÁN NÖÔÙC UOÁNG LEÂN MEN LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ SINH HOÏC THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH - 2005
LÔØI CAÛM ÔN Em xin traân troïng baøy toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán coâ Traàn Thò Thanh – caùn boä giaûng daïy cuûa tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Thaønh phoá Hoà Chí Minh ñaõ taän tình giuùp ñôõ, höôùng daãn vaø truyeàn ñaït cho em nhieàu kinh nghieäm quyù baùu trong suoát quaù trình thöïc hieän luaän vaên naøy. Em xin chaân thaønh caûm ôn quyù thaày coâ Khoa Sinh vaø caùn boä giaûng daïy lôùp cao hoïc khoùa 13 chuyeân ngaønh Vi sinh vaät ñaõ taän taâm giaûng daïy vaø truyeàn ñaït cho em nhieàu kieán thöùc quyù baùu trong suoát khoùa hoïc. Em xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán caùc thaày coâ, caùn boä phuï traùch phoøng thí nghieäm sinh lyù-sinh hoùa- vi sinh ñaõ nhieät tình giuùp ñôõ vaø taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho em hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy. Caûm ôn caùc baïn cuøng khoùa ñaõ ñoùng goùp nhieàu yù kieán, giuùp ñôõ ñoäng vieân trong suoát thôøi gian qua. Con xin chaân thaønh kính toû loøng bieát ôn boá meï vaø anh Leâ Kim Nhaät ñaõ ñoäng vieân an uûi vaø laø choã döïa tinh thaàn cuõng nhö vaät chaát taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå hoaøn thaønh luaän vaên naøy. Hoïc vieân Leâ Thò Kieàu Oanh
MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan I Mục lục II Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt VI Danh mục các bảng VII Danh mục các hình X Danh mục các đồ thị XI MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………1 PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………… 3 Chương 1: Nấm men và lên men etylic.................................................................. 3 1.1 Đặc điểm hình thái nấm men ..................................................................... 3 1.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa ......................................................................... 3 1.3 Phân loại nấm men .................................................................................. 12 Chương 2: Ứng dụng của nấm men trong công nghiệp chế tạo đồ uống lên men 23 2.1 Đồ uống có độ rượu nhẹ ........................................................................... 23 2.2 Đồ uống có độ rượu cao ........................................................................... 32 2.3 Thực trạng chế biến thức uống lên men ở Việt Nam ............................... 33 Chương 3: Những hiểu biết về trái thanh long.................................................... 36 3.1 Đặc điểm của cây, trái thanh long ............................................................ 36 3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng trái thanh long ......................................... 37 3.3 Những khó khăn khi sử dụng trái thanh long chế biến thành nước uống lên men .......................................................................................... 39 PHẦN II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………….40 Chương 4: Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị .......................................................... 40 4.1 Nguyên liệu .............................................................................................. 40 4.2 Hóa chất ................................................................................................... 41 4.3 Thiết bị...................................................................................................... 41
4.4 Các loại môi trường nghiên cứu ............................................................. 41 Chương 5: Các phương pháp nghiên cứu ............................................................ 45 5.1 Các phương pháp vi sinh vật ................................................................... 45 5.2 Các phương pháp hóa lý .......................................................................... 51 5.3 Các phương pháp toán học ....................................................................... 55 5.4 Phương pháp đánh giá cảm quan.............................................................. 55 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................................. 56 Chương 6: Kết quả xử lý và chế biến trái thanh long thành dịch quả làm môi trường nuôi cấy nấm men 56 6.1 Khảo sát thành phần dịch trái thanh long Bình Thuận ............................ 56 6.2 Chế biến và xử lý trái thanh long làm môi trường nuôi cấy nấm men .... 58 Chương 7: Phân lập, tuyển chọn các chủng nấm men phù hợp với yêu cầu chế biến đồ uống lên men từ dịch trái thanh long ............................ 63 7.1 Phân lập và thuần khiết các chủng nấm men có nguồn gốc khác nhau ................................................................................................................ 63 7.2 Tuyển chọn các chủng nấm men phù hợp với yêu cầu chế biến đồ uống lên men từ dịch trái thanh long ................................................. 65 Chương 8: Nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của chủng nấm men LT2 ............................................................................................. 78 8.1 Đặc điểm hình thái.................................................................................... 78 8.2 Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng nấm men LT2 ............. 81 8.3 Khảo sát khả năng tạo chất kháng sinh của chủng nấm men LT2 ........... 85 8.4 Tìm hiểu khả năng kháng một số kháng sinh của chủng LT2 ................... 88 8.5 Định danh ................................................................................................. 90 Chương 9: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 trong quá trình nhân giống ................................................................................................. 93 9.1 Xác định thời gian sinh trưởng và chế độ lắc thông khí thích hợp đối với chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 trong quá trình nhân giống....................................................................................................... 93
9.2 Ảnh hưởng của pH ban đầu ...................................................................... 95 9.3 Ảnh hưởng của hàm lượng đường............................................................ 96 9.4 Sử dụng dịch ép trái thanh long làm môi trường nhân giống................... 98 Chương 10: Khảo sát khả năng sử dụng chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 lên men tạo nước giải khát từ dịch trái thanh long................ 105 10.1 Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên quá trình lên men etylic ở môi trường dịch trái thanh long của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ....................................................................................... 105 10.2 Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên quá trình lên men etylic ở môi trường dịch trái thanh long của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ....................................................................................... 110 Chương 11: Khảo sát động thái lên men rượu của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 trong quá trình lên men tạo nước giải khát từ dịch trái thanh long ...................................................................... 115 11.1 Khảo sát giai đoạn lên men hiếu khí .................................................... 115 11.2 Khảo sát giai đoạn lên men kị khí ....................................................... 117 11.3 Khảo sát lên men kị khí ở nhiệt độ thấp ............................................... 120 11.4 Hoàn thiện sản phẩm ........................................................................... 122 11.5 Xây dựng quy trình chế tạo nước uống lên men từ trái thanh long ở quy mô phòng thí nghiệm..................................................................... 129 PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................ 132 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT C: Cacbon [C]: Nồng độ glucose CP: Centipoise N: Nitơ Pthô: Protein thô Sac: Saccharomyces cerevisiae TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TL: Thanh long TL450, TL465, TL580: lượng dịch thu được lần lượt là 450, 465, 480ml/1kg trái thanh long được trích ly bằng nhiệt độ cao. V/p: Vòng/phút
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long Bình Thuận .......... 37 Bảng 6.1 Thành phần hóa học dịch trái thanh long Bình Thuận .............. 56 Bảng 6.2 Thành phần một số dịch quả được sử dụng trong sản xuất rượu vang.................................................................................. 57 Bảng 6.3 Dịch trái thanh long (100ml) được xử lý bằng Ca(OH)2 và lòng trắng trứng gà ................................................................... 61 Bảng 7.1 Đặc điểm hình thái của các chủng nấm men ............................. 64 Bảng 7.2 Khả năng tạo hương thơm của các chủng nấm men ................. 66 Bảng 7.3 Khả năng kết lắng của các chủng nấm men ............................. 67 Bảng 7.4 Hoạt lực lên men của các chủng nấm men trên môi trường sirô (MT12) và môi trường dịch trái thanh long qua lọc (MT13) ..................................................................................... 69 Bảng 7.5 Khảo sát hoạt lực lên men và đánh giá cảm quan sản phẩm lên men của các chủng nấm men đơn lẻ và tổ hợp các chủng nấm men trên môi trường dịch trái thanh long qua lọc (MT13) ............................................................................... 71 Bảng 7.6 Tuyển chọn các chủng nấm men có khả năng lên men mạnh trên môi trường thanh long thích hợp............................. 73 Bảng 7.7 Hoạt lực lên men của chủng nấm men LT2 trên các loại môi trường nước trái thanh long đã xử lý ……………...…………………..........................................76 Bảng 8.1 Đặc điểm hình thái của chủng nấm men LT2 ............................. 79 Bảng 8.2 Khả năng lên men các loại đường của chủng nấm men LT2 ...... 83 Bảng 8.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự sinh trưởng của nấm men LT2 ............................................................................................. 83 Bảng 8.4 Ảnh hưởng của pH ban đầu lên sự sinh trưởng của chủng nấm men LT2 84 Bảng 8.5 Khả năng chịu nồng độ cồn của chủng nấm men LT2 .......... 85
Bảng 8.6 Khả năng tạo chất kháng sinh kháng các vi khuẩn kiểm định của chủng nấm men LT2 ................................................. 86 Bảng 8.7 Khả năng kháng một số kháng sinh của chủng nấm men LT2 ............................................................................................. 88 Bảng 8.8 Đặc điểm sinh học và phân loại của chủng nấm men LT2 và chủng Saccharomyces cerevisiae 91 Bảng 9.1 Sự thay đổi mật độ tế bào theo thời gian nhân giống của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ..................................... 94 Bảng 9.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến quá trình tăng sinh khối chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ................................................95 Bảng 9.3 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến quá trình tăng sinh khối của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2........................97 Bảng 9.4 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long.........................................99 Bảng 9.5 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long..............................................100 Bảng 9.6 Ảnh hưởng của (NH4)2SO4 đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long..............................................101 Bảng 9.7 Ảnh hưởng của nguồn nitơ là hỗn hợp (NH4)2SO4 và pepton hoặc cao nấm men đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long .............................................103 Bảng 10.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ...............................................106 Bảng 10.2 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ....................................107 Bảng 10.3 Ảnh hưởng của hàm lượng giống đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ..............................109 Bảng 10.4 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ..............................111
Bảng 10.5 Ảnh hưởng của hàm lượng hỗn hợp (NH4)2SO4 và vitamin B1 đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ...............................................113 Bảng 11.1 Quá trình lên men tạo nước giải khát từ dịch trái thanh long trong điều kiện hiếu khí ........................................... 116 Bảng 11.2 Khảo sát thời gian lên men kị khí ở 300C của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 trên môi trường dịch trái thanh long ............................................................................. 119 Bảng 11.3 Khảo sát thời gian lên men kị khí ở 100C của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 trên môi trường dịch trái thanh long ............................................................................... 121 Bảng 11.4 Kết quả phân tích các chỉ tiêu về chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ dịch trái thanh long ........................... 123 Bảng 11.5 Một số chỉ tiêu chất lượng nước thanh long lên men sau thời gian bảo quản .................................................................. 124
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 4.1 Trái thanh long ruột trắng Bình Thuận ...................................... 40 Hình 8.1 Hình thái khuẩn lạc của chủng nấm men LT2 ............................ 78 Hình 8.2 Hình thái tế bào nấm men LT2 (×100) ....................................... 79 Hình 8.3 Nang bào tử của nấm men LT2 (×100)....................................... 80 Hình 8.4 Khuẩn ty của chủng nấm men LT2 (×40) ................................... 81 Hình 8.5 Khả năng đồng hóa các nguồn nitơ vô cơ của chủng nấm men LT2 ................................................................................... 82 Hình 8.6 Chủng nấm men LT2 kháng E. coli và Bacillus pimitilis ........... 87 Hình 8.7 Chủng nấm men LT2 kháng Salmonella typhimurium và Klebsiella ................................................................................. 87 Hình 8.8 Chủng nấm men LT2 kháng Serratia sp. và Streptococcus sp………………………………………………………………………87 Hình 8.9 Khả năng kháng chloramphenicol và ceftazidime ..................... 89 Hình 8.10 Khả năng kháng gentamycin và kanamycin ............................ 89 Hình 8.11 Khả năng kháng neomycin và acid nalidixic ........................... 89 Hình 11.1 Sản phẩm nước thanh long lên men..................................... ..127
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 7.1 Khả năng kết lắng của các chủng nấm men .......................... 67 Biểu đồ 7.2 Hoạt lực lên men của các chủng nấm men trên môi trường sirô (MT12) và môi trường dịch trái thanh long qua lọc (MT13) ................................................................... 69 Biểu đồ 7.3 Hoạt lực lên men của chủng nấm men đơn lẻ và tổ hợp các chủng nấm men trên môi trường dịch trái thanh long qua lọc (MT13) ........................................................... 72 Biểu đồ 7.4 Hoạt lực lên men của chủng nấm men LT2 trên môi trường dịch trái thanh long qua lọc (MT13) và môi trường dịch trái thanh long không lọc (MT14)................... 74 Biểu đồ 7.5 Hoạt lực lên men của chủng nấm men LT2 trên các loại môi trường nước trái thanh long đã xử lý ........................... 76 Biểu đồ 9.1 Động thái sinh trưởng của Saccharomyces cerevisiae LT2 ......................................................................................... 94 Biểu đồ 9.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến quá trình tăng sinh khối Saccharomyces cerevisiae LT2 .............................................. 96 Biểu đồ 9.3 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến quá trình tăng sinh khối của Saccharomyces cerevisiae LT2 ........................ 97 Biểu đồ 9.4 Ảnh hưởng của (NH4)2SO4 đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long ........................................... 102 Biểu đồ 9.5 Ảnh hưởng của nguồn nitơ là hỗn hợp (NH4)2SO4 và pepton hoặc cao nấm men đến quá trình nhân giống trên môi trường dịch trái thanh long .......................................... 103 Biểu đồ 10.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2.................................. 106
Biểu đồ 10.2 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2.................................. 108 Biểu đồ 10.3 Ảnh hưởng của hàm lượng giống đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ................... 109 Biểu đồ 10.4 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ................... 111 Biểu đồ 10.5 Ảnh hưởng của hàm lượng hỗn hợp (NH4)2SO4 và vitamin B1 đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae LT2 ........................................... 113 Biểu đồ 11.1 Động thái quá trình lên men tạo nước giải khát từ dịch trái thanh long trong điều kiện hiếu khí............................... 116 Biểu đồ 11.2 Hàm lượng chất khô trong giai đoạn lên men kị khí......... 119
MÔÛ ÑAÀU Ñoà uoáng leân men ñaõ ñöôïc con ngöôøi bieát ñeán vaø söû duïng caùch ñaây vaøi theá kyû. Daàn daàn söï tieán boä cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, ñaëc bieät khi ngaønh coâng ngheä thöïc phaåm vaø coâng ngheä vi sinh ngaøy caøng phaùt trieån thì caùc saûn phaåm veà ñoà uoáng ñöôïc caûi tieán khoâng ngöøng veà chaát löôïng vaø caû veà chuûng loaïi nhaèm ñaùp öùng thò hieáu ngöôøi tieâu duøng. Hôn nöõa, con ngöôøi ngaøy caøng hieåu roõ hôn giaù trò dinh döôõng vaø hieäu quaû kinh teá lôùn lao cuûa caùc saûn phaåm veà ñoà uoáng maø giôø ñaây chuùng coù maët ôû haàu heát caùc nöôùc treân theá giôùi. Ñoà uoáng leân men thöôøng söû duïng nguoàn nguyeân lieäu tinh boät hoaëc töø caùc loaïi traùi caây. Trong taát caû caùc loaïi ñoà uoáng, ñoà uoáng leân men töø traùi caây raát ñöôïc quan taâm bôûi ngoaøi höông vò thôm ngon töï nhieân noù coøn chöùa caùc chaát dinh döôõng nhö caùc loaïi muoái khoaùng, ñöôøng, vitamin…chöùa saün trong traùi caây. Vieät Nam vôùi ñaëc ñieåm laø nöôùc noâng nghieäp nhieät ñôùi thích hôïp cho vieäc troàng caùc loaïi caây aên quaû neân coù nguoàn nguyeân lieäu raát phong phuù thuaän lôïi cho vieäc saûn xuaát caùc loaïi ñoà uoáng leân men. Trong caùc loaïi quaû hieän coù cuûa Vieät Nam, traùi thanh long ôû caùc tænh cuûa mieàn Nam coù saûn löôïng lôùn vaø chaát löôïng cao nhöng hieän nay traùi thanh long chæ môùi ñöôïc söû duïng laøm thöùc aên traùng mieäng, cheá bieán coctail, thôø cuùng vaø xuaát khaåu traùi töôi [17] [20]. Ñeå goùp phaàn laøm ña daïng hoùa caùc saûn phaåm ñoà uoáng leân men vaø söû duïng coù hieäu quaû hôn nguoàn ñaëc saûn doài daøo laø traùi thanh long ôû caùc ñòa phöông, chuùng toâi ñeà xuaát moät höôùng môùi nghieân cöùu söû duïng traùi thanh long vôùi ñeà taøi “Nghieân Cöùu Söû Duïng Traùi Thanh Long (Hylocereus undatus) Ñeå Cheá Bieán Nöôùc Uoáng Leân Men”. Muïc tieâu cuûa ñeà taøi: cheá bieán traùi thanh long laøm nöôùc uoáng leân men nhaèm laøm ña daïng hoùa caùc saûn phaåm töø traùi thanh long vöøa coù giaù trò giaûi khaùt, boå sung dinh döôõng vöøa coù taùc duïng trò lieäu. 1
Nhieäm vuï cuûa ñeà taøi: 1. Phaân laäp caùc chuûng naám men ñeå laøm nguoàn gioáng naám men cho quaù trình tuyeån choïn. 2. Tuyeån choïn caùc chuûng naám men thích hôïp vôùi yeâu caàu leân men dòch traùi thanh long. 3. Nghieân cöùu moät soá ñaëc ñieåm hình thaùi, sinh lyù, sinh hoùa cuûa chuûng naám men choïn ñöôïc, treân cô sôû ñoù tieán haønh ñònh danh. 4. Nghieân cöùu moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình sinh tröôûng, phaùt trieån vaø leân men cuûa chuûng ñaõ choïn treân moâi tröôøng dòch traùi thanh long ñeå taïo nöôùc giaûi khaùt leân men ñaït chaát löôïng cao. 5. ÖÙng duïng chuûng naám men choïn ñöôïc ñeå leân men taïo nöôùc giaûi khaùt treân moâi tröôøng dòch traùi thanh long. 2
PHAÀN I: TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU CHÖÔNG 1: NAÁM MEN VAØ LEÂN MEN ETYLIC 1.1 Ñaëc ñieåm hình thaùi naám men Teá baøo naám men coù nhieàu hình daïng khaùc nhau: hình troøn, hình tröùng nhö Saccharomyces cerevisiae, hình elip nhö Saccharomyces ellipsoideus, hình quaû chanh nhö Saccharomyces apiculatus, ñoâi khi coù hình chai nhö Saccharomyces Ludwigu hoaëc hình oáng daøi nhö Pichia. Moät soá teá baøo naám men coù hình daøi, noái tieáp nhau taïo thaønh daïng sôïi goïi laø khuaån ty giaû nhö Endomyces, Endomycopsis, Candida… Nhieàu loaøi naám men chæ taïo khuaån ty giaû khi soáng trong moâi tröôøng thieáu oxy [32]. Noùi chung hình daùng cuûa teá baøo naám men ôû caùc loaøi khaùc nhau thì khaùc nhau, trong cuøng moät loaøi hình daùng cuûa teá baøo coù theå thay ñoåi tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän moâi tröôøng, ñieàu kieän nuoâi caáy vaø tuoåi cuûa teá baøo. Teá baøo naám men coù kích thöôùc trung bình 3-5× 5-10μm, kích thöôùc cuûa teá baøo naám men thay ñoåi nhieàu tuøy thuoäc vaøo loaøi, gioáng vaø ñieàu kieän cuûa moâi tröôøng soáng …[64]. Trong moâi tröôøng loûng coù nhieàu loaøi naám men coù khaû naêng sinh ra moät lôùp maøng bao boïc nhö taám voan moûng nhö ôû Saccharomyces hoaëc daøy ôû Drojdiile micodermice. Treân moâi tröôøng ñaëc, khuaån laïc naám men coù nhieàu hình daïng khaùc nhau, maøu traéng ñuïc, vaøng hoaëc hoàng nhaït. Teá baøo naám men trong töï nhieân coù theå ñöùng rieâng leû hoaëc sau khi naûy choài vaãn dính vôùi nhau taïo thaønh chuoãi [32]. 1.2 Ñaëc ñieåm sinh lyù, sinh hoùa Naám men laø nhoùm vi sinh vaät coù caáu taïo ñôn baøo, khoâng di ñoäng vaø sinh saûn chuû yeáu baèng caùch naûy choài [34], soáng dò döôõng [54]. Naám men coù khaû naêng sinh saûn raát nhanh vaø taïo ñöôïc löôïng lôùn sinh khoái trong thôøi gian ngaén. Sinh khoái naám men raát giaøu protein, vitamin vaø lipid. 3
Ñeå quan saùt hình thaùi vaø ño kích thöôùc teá baøo naám men ngöôøi ta thöôøng söû duïng moâi tröôøng maïch nha dòch theå nuoâi trong 3 ngaøy ôû 25-300C. Moät soá teá baøo naám men coù hình daøi, noái tieáp nhau taïo thaønh daïng sôïi goïi laø khuaån ty giaû. Nhieàu loaøi naám men chæ taïo khuaån ty giaû khi soáng trong moâi tröôøng thieáu O2. Muoán quan saùt khuaån ty giaû, ngöôøi ta caáy nhöõng ñöôøng ngaén naám men treân moâi tröôøng thaïch ñóa sau ñoù ñaäy laù kính noåi leân ñöôøng caáy vaø nuoâi ôû 25-300C trong 3-4 ngaøy. Nhieàu loaøi naám men coù khaû naêng sinh baøo töû tuùi. Naám men thöôøng taïo baøo töû tuùi sau 5-7 ngaøy nuoâi caáy treân moâi tröôøng thaïch-maïch nha [6]. 1.2.1 Leân men etylic [31] [32] Leân men röôïu laø quaù trình hoâ haáp kò khí, trong ñoù ñöôøng bò phaân giaûi thaønh röôïu (C2H5OH) vaø CO2 döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät, ñaëc bieät naám men. Phöông trình phaûn öùng toång quaùt: n a ám m e n C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 113,4 KJ Glucose etylic 1.2.1.1 Caùc giai ñoaïn leân men röôïu Coù theå chia quaù trình leân men röôïu thaønh 2 giai ñoaïn: Giai ñoaïn taêng sinh khoái naám men: Giai ñoaïn naøy naám men naûy choài vaø phaùt trieån maïnh ñeå taêng sinh khoái vì trong moâi tröôøng ñaày ñuû chaát dinh döôõng vaø O2. Giai ñoaïn leân men: Khi thieáu O2, naám men baét ñaàu bieán ñoåi ñöôøng thaønh röôïu vaø CO2 . Quaù trình naøy thöïc chaát raát phöùc taïp, goàm nhieàu phaûn öùng hoaù hoïc lieân tieáp ñeå taïo thaønh etanol. Coù theå chia thaønh 5 giai ñoaïn chính: Giai ñoaïn phosphorin hoùa D-glucose + ATP Mg2+ D-glucose 6 phosphat + ADP hexokinase D-glucose 6 phosphat phosphohexoizomerase D-fructose 6 phosphat 4
D-fructose 6 phosphat + ATP phosphofructokinase D-fructose 1,6 diphosphat Giai ñoaïn caét ñoâi maïch : D-fructose 1,6 diphosphat aldolase dioxyacetophosphat + D-glyceraldehyd 3 phosphat Trong teá baøo dioxyacetophosphat coù theå bieán ñoåi hoaøn toaøn thaønh glyceraldehyd 3 phosphat Dioxyacetophosphat D-glyceraldehyd 3 phosphat Giai ñoaïn oxy hoùa: D-glyceraldehyd 3 phosphat + NAD dehydrogenase 1,3-diphosphoglycerat + NADH2 1,3-diphosphoglycerat + ADP 3-phosphoglycerat + ATP 3-phosphoglycerat phosphoglyceromatase 2-phosphoglycerat 2-phosphoglycerat enolase phosphoenol pyruvat + H2O Giai ñoaïn taïo piruvat: Phosphoenol pyruvat + ADP pyruvatkinase pyruvat + ATP Giai ñoaïn piruvat taïo thaønh etanol Pyruvat pyruvatdecacboxylase acetaldehyd + CO2 Acetaldehyd + NADH2 alcoldehydrogenase etanol + NAD Keát thuùc quaù trình treân ta thu ñöôïc röôïu etylic, ngoaøi ra coøn thu ñöôïc hoãn hôïp caùc saûn phaåm phuï khaùc (nguoàn goác laø amin vaø caùc chaát khaùc). Do ñoù caùc ñoà uoáng leân men coù giaù trò dinh döôõng cao. 1.2.1.2 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men etylic 5
Naám men ñoøi hoûi phaûi coù nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh môùi coù theå leân men. Trong saûn xuaát röôïu, ngoaøi vieäc löïa choïn chuûng naám men, coøn phaûi nghieân cöùu taïo ñieàu kieän thích hôïp ñeå ñaït hieäu suaát leân men cao. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men: AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä Nhieät ñoä laø yeáu toá aûnh höôûng raát lôùn. Moãi vi sinh vaät coù moät yeâu caàu veà nhieät ñoä thích hôïp cho söï phaùt trieån cuûa mình. Nhieät ñoä caøng cao leân men caøng sôùm baét ñaàu, toác ñoä nhanh vaø keát thuùc sôùm, nhöng haøm löôïng ñöôøng coøn laïi vôùi moät löôïng khaù lôùn. Ñieàu naøy coù theå laø nguy hieåm, vì haøm löôïng ñöôøng soùt coù theå ñöôïc vi khuaån lactic söû duïng ñeå taïo thaønh acid lactic aûnh höôûng nhieàu ñeán chaát löôïng cuûa saûn phaåm. Ngoaøi ra nhieät ñoä coøn aûnh höôûng ñeán khaû naêng sinh toång hôïp caùc saûn phaåm thöù caáp vaø caùc saûn phaåm phuï. Nhieät ñoä caøng cao caøng deã sinh vaø tích tuï caùc saûn phaåm phuï ngaøy caøng nhieàu. Ñieàu naøy khoâng coù lôïi cho saûn phaåm chính [22]. Trong coâng nghieäp röôïu coàn ngöôøi ta thöôøng duøng caùc chuûng naám men thích hôïp cho leân men ôû 30-35°C, leân men röôïu vang 20-30°C vaø döôùi 10°C trong thôøi gian taøng tröõ (leân men phuï). AÛnh höôûng pH cuûa moâi tröôøng pH moâi tröôøng coù yù nghóa quan troïng trong quaù trình leân men röôïu. Ñoái vôùi men röôïu vang khoaûng pH thích hôïp laø 2,8-3,8, Saccharomyces vini pH=3,5. So vôùi men röôïu (Saccharomyces cerevisiae) vaø men bia (Saccharomyces carbergensis) thì men röôïu vang chòu ñöôïc acid cao hôn. Caùc loaøi khuaån laøm hoûng röôïu hoaït ñoäng ôû pH cao hôn 3,5 nhöng yeáu hôn ôû pH thaáp hôn 3,5. Do ñoù giöõ pH trong giôùi haïn 3-3,5 laø ñeå öùc cheá hoaït ñoäng cuûa khuaån haïi [22]. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng ñöôøng 6
Haøm löôïng ñöôøng coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán naêng löïc leân men. Haøm löôïng ñöôøng thích hôïp nhaát laø 13-15% töông ñöông vôùi noàng ñoä chaát khoâ töø 16-18%. Neáu haøm löôïng ñöôøng quaù cao seõ laøm taêng aùp suaát thaåm thaáu vaø laøm maát caân baèng traïng thaùi sinh lyù cuûa naám men. Neáu haøm löôïng ñöôøng thaáp seõ khoâng taïo ñieàu kieän cho quaù trình leân men. Trong thöïc teá, ôû haøm löôïng ñöôøng 30-35% thì söï leân men bò ñình chæ cho duø coù loaïi naám men coù khaû naêng leân men ñöôïc ôû haøm löôïng ñöôøng leân ñeán 60% [34]. O2 Naám men laø vi sinh vaät hieáu khí tuøy tieän vaø chæ trong ñieàu kieän kò khí noù môùi tieán haønh leân men röôïu, do ñoù khi muoán coù röôïu ta phaûi taïo ñieàu kieän kò khí. Tuy vaäy, duø trong tröôøng hôïp coù ñaày ñuû O2 vaãn coù moät löôïng röôïu ñöôïc taïo thaønh [34]. Noàng ñoä röôïu vaø khí CO2 Ña soá naám men chæ leân men ñöôïc tôùi noàng ñoä röôïu 13-14%, chæ coù moät soá ít leân men ôû noàng ñoä röôïu 17-20%. Tuy khí CO2 öùc cheá söï leân men nhöng vieäc thoaùt khí CO2 laïi coù taùc duïng toát ñeán quaù trình leân men. Söï thoaùt khí CO2 seõ laøm cho moâi tröôøng luoân bò khuaáy ñoäng, keùo daøi ñöôïc traïng thaùi lô löõng cuûa naám men do ñoù laøm taêng nhanh söï leân men. Qua ñoù ta thaáy moät ñieàu phoå bieán chính saûn phaåm cuûa söï trao ñoåi chaát khi ñaït tôùi moät noàng ñoä naøo ñoù seõ coù taùc duïng öùc cheá ñoái vôùi baûn thaân vi sinh vaät ñoù [34]. 1.2.2 Khaû naêng söû duïng caùc hôïp chaát cao phaân töû [32] 1.2.2.1 Hydratcacbon Ñoái vôùi naám men nguoàn cacbon thích hôïp nhaát laø caùc loaïi ñöôøng nhö glucose, fructose, sacarose, maltose, rafinose, lactose, dextrin. Ñoái vôùi caùc chuûng thuoäc loaøi Saccharomyces cerevisiae coù khaû naêng ñoàng hoaù ñöôïc caùc loaïi ñöôøng hexose vaø noùi chung khoâng ñoàng hoaù ñöôïc ñöôøng pentose. 7
Caùc chuûng naám men rieâng bieät söû duïng caùc nguoàn ñöôøng raát khaùc nhau. Ví duï: caùc chuûng naám men röôïu söû duïng nguoàn ñöôøng glucose; vôùi caùc gioáng men bia, söû duïng ñöôøng maltose. Caùc teá baøo naám men tröôùc khi söû duïng caùc loaïi ñöôøng coù trong moâi tröôøng ñeàu phaûi thöïc hieän moät trong hai quaù trình sau: Haáp thuï hoaøn toaøn caùc loaïi ñöôøng ñoù qua maøng nhö maltose vaø maltotriose coù khaû naêng thaám thaáu tröïc tieáp qua maøng teá baøo. Thuyû phaân trong moâi tröôøng roài môùi haáp thuï nhö sacarose caàn phaûi thuyû phaân tröôùc bôûi enzim ngoaïi baøo roài sau ñoù caùc saûn phaåm thuyû phaân naøy môùi ñöôïc haáp thu. Nhö vaäy naám men chæ söû duïng caùc loaïi ñöôøng coù trong moâi tröôøng maø khoâng coù khaû naêng phaân giaûi nguoàn nguyeân lieäu tinh boät baèng enzim. Do ñoù caàn giai ñoaïn ñöôøng hoùa caùc nguyeân lieäu tröôùc khi tieán haønh caùc quaù trình leân men. 1.2.2.2 Protein Söï phaùt trieån cuûa naám men lieân quan ñeán söï haáp thu nitô, chuû yeáu laø caùc loaïi acid amin. Chuùng ñöôïc teá baøo söû duïng ñeå toång hôïp protein vaø caùc hôïp chaát chöùa nitô khaùc. Naám men tieâu hoaù toát caùc acid amin, keùm hôn laø pepton vaø hoaøn toaøn khoâng tieâu thuï ñöôïc protein töï nhieân. Ñoái vôùi naám men röôïu khoâng phaûi taát caû caùc acid amin ñeàu söû duïng ñöôïc. Ngöôøi ta chia caùc acid amin thaønh caùc nhoùm: Nhoùm haáp thu nhanh: izolôxin, triptophan, arginin, valin, histidin, asparatic acid. Nhoùm haáp thu chaäm: trionin, phenylalanin, tirozin, metionin, serin, glyxin, acid glutamic, lôxin. Nhoùm khoâng haáp thu: prolin [32]. 1.2.2.3 Lipid 8