CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SẢN PHẨM LÊN MEN - TRẦN THỊ LUYẾN

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

TP .Q

UY

NH ƠN

P G S -P T S . T R Ầ N T H Ị L U Y E N

HƯ NG

ĐẠ

O

CÔ\r. \GIIỆ TR

ẦN

CHÊ BIỀN

DI ỄN

ĐÀ

N

TO Á

N

-L

Í-

HÓ

A

10 0

0B

Sản phẩm lên men

NHẢ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH - 1998

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON


ỄN DI

ÛifcJjkiJliiUkLL 1LlA,I:

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10 00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

TP

.Q

UY

NH ƠN






MỤC LỤC Trang 5

DI ỄN

ĐÀ N

TO ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP .Q UY

NH ƠN

Lời nói đầu Chương I. Những vấh đề lý thuyết cơ bản vầ quá trình lên men 1. 1. Khái niệm chung 7 1.2. Bản chất của quá trình lên men 9 1.3. Các chu trình trung tâm của quá trình lên men 10 1.3.1. Con đường Embden-Meyerhof-Panas 11 1.3 .2 . Chu trình Pentoza 13 1.3 .3 . Chu trình Krep 14 a 1.3 .4 . Sự liên quan giữa các chu trình trung tâm 16 1.4. Một số đặc điểm của các sơ đồ phản ứng và chu trình 18 phản ứng trong quá trình lên men 1.5. Cơ chế điều hòa phản ứng hóa học trong quá trình lên men 20 1.5.1. Đốì với một phản ứng enzym đơn giản 20 1.5.2. Đôì với chuỗi phản ứng eiừym 21 1.5.3. Điều chỉnh bằng tốc độ của phản ứng chậm nhất tróng hệ 22 1.5.4. Điều chỉnh do sự chuyển hóa năng lượng 23 1.5.5. Điều chỉnh bằng các yếu to'cau trúc tếbào 24 1.6 . Điều kiện của quá trình lên men 25 1.6 . 1. Cấu tử của môi trường lên men 1.6.2. Các tác nhân bên ngoài 1.6.3. Tác nhân lên men vi sinh vật Chương II. Giới thiệu một sô"thực phẩm lên men truyền thống 2.1. Thực phẩm lên men bởi nấm mốc (Mold) 28 2.1.1. Vai trò của nấm mốc trong lên men thực phẩm 2.1.2. Một sô" sản phẩm lên men bởi nấm mốc 29 2.2. Thực phẩm lên men bởi vi khuẩn (Bacteria) 29 2.2.1. Vai trò của vi khuẩn trong lên men thực phẩm 29 2.2.2. Một số sản pMfri lêh mèn bài khìíẩrì ; 30 2.3. Thực phẩm lên men bởi nấm men (Yeast) 34 2.3.1. Vai trò của nấm men 2.3.2. Một sô" sản phẩm lên men bởi nấm men 2.4. Thực phẩm lên men bởi nấm mốc và nấm mèn 34 2.5. Thực phẩm lên men bởi vi khuẩn vá nấmnpen 'i f i : - 35^ • 2.5.1.Maize . • 2.5.2. Lên men sản xuất rượu vang 2.5.3. Nước chiết thực vật lên men 2.6. Thực phẩm lên men nhờ nârnmôcvàviỉklỊỤẩn ' 36 2 .6 . 1. Sản phẩm soysauce ỉên raen 2 .6 .2 . Sản phẩm tương lên men %^ Chương III. Kỹ thuật sẵn xuát các sản phẩm đồ uốhg có alcohol (Alcoholic beverage) 3.1. Lên men ethanol và kỹ thuật sản xuất rượu í :/ ^ 39 i* 3.1.1. Quá trình hóa học của sự lên men ethanol Các thời kỳ lên men 40 Đóng góp PDF bởi3.1.2. GV. Nguyễn Thanh Túethanol WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON


ƠN NH UY

58 64 65 65 67 88

97 100 101

103 104 105 105 106

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

TP

3. ỉ .4. Điều kiện của quá trình ỉên men ethanol 3.1.5. Một sấquá trình kỹ thuật sản xuất đồ uấng cố aỉcohoỉ 3.2. Lên men sản xuất ethanoỉ công nghiệp từ tinh bột 3.2.1. Enzym Novo cho sản xuất ethanol 3.2.2. Sự lên men ethanol công nghiệp từ bột ngũ cốc tự nhiên 3.3. Sự lên men rượu và sản xuất glyxerin 3.4. Lên men rượu và kỹ thuật sản xuất bia (beer) 3.4.1. Giới thiệu chung về bia 3.4.2. Cơ sở kỹ thuật sản xuất bia 3.4.3. Công nghệ sản xuất malt và bia 3.4.4. Chất thơm trong sản xuất bia 3.4.5. Những mùi vị lạ trong bia 3.4.6. Các công nghệ mới trong sản xuất bia Chương IV. Lên men axit hữu cơ và kỹ thuật sẵn xuâlt các sản phẩm lên men đặc triftig 4. 1. Lên men axetic và kỹ thuật sản xuất dấm 4.1.1. Khái quát chung 4.1.2. Các yếu tô' ảnh hưởng đến quá trình lên men dấm 4.1.3. Công thức làm dấm gốc 4.1.4. Công thức nhân dâm gốc 4.1.5. Công thức làm dấm ăn 4.1.6 . Kỹ thuật chế biến dâm thơm 4.2. Lên men lactic và sản xuất các sản phẩm đặc trưng 4.2.1. Nguyên tắc chung 4.2.2. Sản xuất lactic công nghiệp 4.2.3. Kỹ thuật sản xuất các thực phẩm lên men lactic 4.3. Lên men axit hữu cơ khác Chương V. Thực phẩm lên men từ đậu tương (Soya besm) 5. 1. Khái quát chung về đậu tương 5.2. Một sô"thực phẩm lên men từ đậu tương 5.2.1. Công nghệ sản xuất gia vị đậu tương (Tauco) 5.2.2. Công nghệ chế biến tempe từ đậu tương Chương VI. Lên men một sô"sản phẩm khác 6 .1. Lên men sinh tổng hợp axit amin và kỹ thuật chế biến các sản phẩm từ axit amin 6.1.1. Khái quát chung 6 .1.2. Các bước nghiên cứu sinh tổng hợp axit amin 6 . ỉ .3. Các quá trình cơ bản sinh tổng hợp axit amin 6 . ỉ .4. Một số quá trình lên men sinh tổng hợp axit amin và kỹ thuật sản xuất chế phẩm từ axit ạmin 6.2. Lên men axeton và butylic Tài liệu tham khảo

Trang 41 42 52

.Q



111 123 I 128 128 132 136

137 140 169 173



NH

ƠN


TP

.Q UY

LỜI NÓI ĐẦU

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

r ỊỊ 1rong chiến lược phát triển nền kinh tể quốc dân, chế biến nông, lảm, Ả thuỷ sàn là ngành mũi nhọn đống vai trò rất quan trọng để nâng cao giá trị nguồn nguyên liệu. Trong đổ các sản phẩm lên men chiếm tỷ lệ cao và cổ nhu cáu rất lớn trong đời sống xã hội. Đ ể phục vụ cho nghiên cửu, học tập về sần phẩm lên men, giáo trình “C hế biến sản phẩm lên ĩnen” được xuất bản đ ể phục vụ bạn đọc. Tầi liệu này đã biên soạn khá chì tiết về cơ sở kỹ thuật cơ bản của khoa học lên men và kỹ thuật công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men. Hầu như các quá trình lên men phổ biến đều được trình bày trong giáo trình như quá trình lên men bia, rượu, sữa chua, bột ngọt,... và một sổ quá trình lên men thuỷ sản khấc. Mặc dờ vậy, chắc chắn nội dung giáo trình cũng chưa thật đầy đủ theo mong muốn của bạn đọc. Chúng tôi mong rằng trong thời gian tới sẽ nhận được nhiều ý kiến đống góp của bạn đọc để giáo trình ngày càng đầy đủ hơn.




1:=liii-tiilllấlliiíi;!

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10 00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

TP

.Q

UY

NH ƠN






NH Ơ

N

7

CHƯƠNG ỉ

TP .Q

UY

NHỮNG VẤN ĐỂ LÝ THUYẾT c ơ BẢN

ĐẠ O

VỂ QUÁ TRÌNH LÊN MEN

NG

1.1. KHÁI NIỆM CHUNG

HƯ

Lên men là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ bị biến đổi dưái tác dụng bởi enzym của vi sinh vật.

ẦN

Phân ỉoại lên men có thế dựa theo cơ chế, tác nhân, nguyên liệu, sản phẩm,...

TR

* Phân loại dựa theo tác nhân:

B

- Lên men bởi nấm mốc.

10 00

- Lên men bởi IIấm men.

A

- Lên men bởi vi khuẩn.

HÓ

- Lcn men bơi nam mốc và vi khuẩn.

Í-

- Lẽn men bửi nấm men và vi khuẩn.

-L

- Lên men bởi nấm mốc và nấm men.

TO ÁN

* Phau loại theo nguyên liệu: - Sán phẩm lên men từ tinh bột, đường.

DI ỄN

ĐÀ

N

- Sản phẩm lên men rau quả.

- Sản phẩm lên men từ cá, tộm.

- Sản phẩm lên men từ sữa,— * Phân loại theo san phẩm: - Lẽn men rượu, ethanol. - Lên men beer. - Lên men glyxeryl. - Lên men lactic.


* WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



8

ƠN

- Lên men axetic.

NH

- Lên men sản xuất sữa chua,... * Phân loại theo điều kiện lên men: ‘

UY

- Lèn men yếm khí.

.Q

- Lên men hiếu khí.

TP

* Phân loại theo tính chất sản phẩm cuối cùng:

ĐẠ

O

Dựa vào tính chất của sản phẩm người ta thường chia ra: Công nghiệp ỉên men cổ điển và công nghiệp lên men hiên đai.

HƯ

NG

Công nghiệp lên men cổ điển là chỉ những quá trình lên men mà qua đó thu được những sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn chất “nguyên thuỷ” (cơ chất) trong nguyên liệu.

00

B

TR Ầ

N

Chẳng hạn quá trình lên men rượu etylic, axit lactic, là quá trình lên men cổ điển vì phân tử lượng của sản phẩm lên men là rượu etylic (C2H5OH) và axit lactic (CH3-CHOH-COOH) đều nhỏ hơn phân tử lượng của “chất nguyên thuỷ” (cơ chất) trong nguyên liệu, đó là glucoza (QHÔfc).

CyHÔH (Rượu etylic) ----------- ►cyHsOH Lên men bởi nấm men

10

—

A

c 6h ]2o 6

Í-

HÓ

Lên men bời vi khuẩn Latic ♦ CH3-CHOH-COO4 (Axit lactic)

TO

ÁN

-L

Với cồng nghiệp lên men hiện đại: là các quá irình lên men tạo ra các sản phẩm phức tạp hơn, khác xa bản chất với các chất “khiVi thuỷ ” trong nguyên liệu và có phân tử lượng lớn hơn các cơ chất tạo thành nó. Thực chất các quá trình lên men hiện đại là quá trình sinh tổng hợp, chẳng hạn như: lên men sản xuất vitamin, kháng sinh, axit amin,...

ỄN

ĐÀ

N

Ví dụ: Quá trình sinh tổng hợp vitamin B2 từ các ch ít “khỏi thuỷ ” là axit pyruvic (CH3-CO-COOH) và glucoza (C6H 12Q6).

DI

CH3-C-COOH II o

CH2-(CHOH)3-CH2OH I STH

CH3 \

N

ỳ

p

✓

vsv

Q>Hi2 0 6





NH ƠN

9 1.2. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN

.Q

UY

Lên men là một quá trình oxy hoá khử xảy ra trong cơ thể sinh vật nhằm cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật, bởi lẽ cơ thể sống luôn luôn cần năng ỉượng mà năng lượng đó được tàng trữ dưói dạng ATP.

HƯ NG

ĐẠ

O

TP

Các phản ứng sinh hoá trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận . chuyển hydro ở dạng (H+ +e) dưới tác dụng của các enzym dehydrogenaza. Trong quá trình đó hydro được tách ra khỏi cơ chất chuyển đến tiếp Iihận cuối cùng là chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi trường dinh dưỡng. Tụỳ theo sản phẩm tích luỹ nào chiếm ưu thế mà ta có lên men rượu, lên men lactic,...

ẦN

VI vậy bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hoá khử, quá trình oxy hoá khử đó lại xảy ra trong cơ thể sinh vật dưới tác dụng cua hệ thống enzym, cho nên quá trình lên men còn được gọi là quá trình oxy hoá khử sinh học.

00

B

TR

Lên men khác với hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí. Hô hấp yếm khí được tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia. Hydro được chuyển qua mạch hô hấp đển chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sunfat.

HÓ

A

10

Hô hấp hiếu khí được tiến hành trong điều kiện có oxy thạm gia. Hydro đựợc chuyển qua mạch hô hấp đến chất tiếp nhận cuối cùng là oxy tạo thành nước.

TO ÁN

-L

Í-

Còn lên men có thể thực hiện cả trong .điều kiện yếm khí và hiếu khí, nhưng hydro được chuyển qua hệ thống enzym oxy hoá khử và chất tiếp nhận cuối cùng là một chất hưũ cơ, chất hữu cơ bị khử tạo thành sản phẩm lên men tích luỹ trong môi trường. Tuy nhiên lên men và quá trình hô hấp đều là quá trình oxy hoá khử sinh học.

DI

ỄN

ĐÀ N

Cần phân biệt sự khác nhau giữa quá trình oxy hoá khử sinh học và quá trình đốt cháy các vật liệu tương tự trong lò hay nhiệt lựợng kế mặc dù các cơ chất ban đầu và các sản phẩm cuối cùng giống nhau. Khi đốt cháy, năng lượng toả ra cùng một lúc dưói dạng nhiệt, trong khi đó lên men và hô hấp chỉ một phần năng lượng thoát ra dưói dạng nhiệt. Phần nhiệt chủ yếu được tích luỹ dưổi dạng những hơp chất photpho giàu năng lượng hoặc trong các liên kết cao năng. Từ đó có thể chuyển thành hoá năng, nhiệt năng hoặc cơ năng để cung cấp cho hoạt động sống. Hợp chất giàu năng lượng quan trọng của cơ thể là ATP. Trong cơ thể sinh vật sự tích luỹ năng lượng và sự giải phóng năng lượng sử dụng cho hoạt đông cơ thể là những quá trình thuận nghịch theo sơ đồ hoá học như :





NH ƠN

10

UY

Oxy hoấ khử sinh học —> Năng lượng

TP .Q

ATP

Nãng lượng

cưng cấp cho hoạt động

ĐẠ

O

của cơ thể.

HƯ

NG

Như vậy lên men và sự hô hấp tế bào đều là những quá trình oxy hoá khử sinh học. Qua đó tế bào sinh vật thu được năng lượng.

1.3. CÁC CHU TRÌNH TRUNG TÂM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN

DI Ễ

N

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR Ầ

N

Lên men là qud trình trao đổi chất của một số vi sinh vật do vậy có nhiều chu trình phản ứng chuyển hoá các chất tham gia vào quá trình lên men. Trong đó COI1 đường chuyển hoá EmbDen - Meyerhofpanas và đặc biệt là chu trình Krep có vị trí then chốt. Bỡi lẽ những chu trình này đáp ứng được cấc yêu cầu về nguồn năng lượng, nguồn cacbon và nguồn các chất khử là những yếu tố rất cẩn thiết để duy trì hoạt động sống của tế bào đê tích luỹ cáe sản phẩm iên men.





ƠN

11

TP

.Q U

Y

NH

1.3.1. Con đường Embden - Meyerhof -Panas Giucoza ATP i/® ( Glucozaphotphataza Hexokinaza V h 2o ADP Glucoza -6 -© --------- ►Con đường Pentoza® ▲ *•

ĐẠ

Frutoza -6 -®

O

Photphglucoizomeraza ATP [ Frutoza-1-6- diphotphataza Hexokinaza V h 2o ADP Frutoza 1-6 - di® 4k

NG

▼

HƯ

4 ^

ÍỊ

■

' ... --_ _ Aldehyt -3-(P)-glyxeric

TR ẦN

4

! ! Triozo (P) [I dehydrogeiiaza ;

A

10

Axit Í-3di-(p)- gỉyxeric ADP -X ; I \ 1 1 Pliolphoiilvxiiratimitaza ATP ^ Ili ^ Axit-3-(P)- glyxeric Photphoglyxeratniutaza

ị

DI ỄN

ĐÀ

N

TO Á

N

-L Í-

II

i

HÓ

Glyxero (P) ị Photphataza Glyxerin + H3PO4

00 B

Triozo-photphataza-izomerraza NAD> r*N A D H 2 h ?p o 4^ Glyxero (P)dehydrogenaza nadh2 ,k .N A D

Axit-2 -(P)- glyxeric Enolaza

-H P I I

'

Axit -(P)- enolpyriivic ii ADP Pyruvatkinaza ATPAxit pyruvic

^

A : ■■■\ : ■‘‘■d'-i, r

Hình ỉ.l. Biến đổi của glucoza theo con dường đường ph f iv -"'"Ml Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON ■



ƠN

12

axit pyruvic

—>

2 ATP 2 NADH [H+]

UY

Cân bằng: Glucoza

NH

2

TP .Q

Từ pyruvic là chất trung gian, tuỳ theo điều kiện của cơ thể mà có thể chuyển thành các chất khác nhau.

O

1. Trường họp yếm k h í:

NG

ĐẠ

a. Ớ vi khuẩn lactic hay trong mô cơ người, động vật thì axit pyruvic chuyển thành axit lactic theo sơ đồ phản ứng.

II o

HƯ

CH3-C-COOH

nadp

ẦN

nadph2

CH3-CHOH-COOH

TR

b. Ở nấm men (saccaromyces) thì axit pyruvic chuyển thành rượu etylic theo các phản ứng sau:

00

B

decacboxylaza CH3-C-COOH

CH3-CHO

-c o 2

HÓ

A

10

II o

Í-

CH3-CHO

NAD

-L

nadh2

c h 3- c h 2- o h

ÁN

2. Trường họp hiếu k h í:

ĐÀ N

TO

Ở mọi cơ thể sinh vật, trong trường hợp này axit pyruvic chuyển thành axetylcoenzymA và đi vào oxy hoá trong chu trình Krep tạo C 02, H20 , tạo năng lượng và tạo các sản phẩm trung gian. Các sản phẩm trung gian là bộ khung cacbon tạo thành các chất như axit amin, axit hữu cơ khác.

DI Ễ

N

3. Ý nghĩa của sơ đồ EmbDen - Meyerhof - Panas :

Đây là một trong những con đường quan trọng của quá trình lên men, bỏi lẽ từ con đường này có thẻ tạo ra những chất trung gian để từ đó tạo ra sản phẩm lên men ngoài rượu etylic axit lactic còn có thể tạo thành axit axetic, Formic, succinic,... tuỳ theo từng điều kiện lên men trong từng loại cơ thể vi sinh vật.





13

NH

ƠN

Đồng thời con đường này cũng tạo ra nguồn nàng lượng, nguồn ịcacbon, nguồn chất khử rất cần thiết để duy trì hoạt động sống của tế bào.

UY

1.3.2.Chu trình pentoza:

TP .Q

3 phâi} tử glucoza 6 ( 0

NAPD

ĐẠ O

Glucoza-6 - ® - dehydrogenza NADPH [H+]

NG

3 phân tử axit 6 (p) gluconic

HƯ

NAPD GIucoza-6 - ® dehydrogenza

TR Ầ

N

NADPH [H+]

Jluloza 5(P)

6 c (F.6 *p)

10

00

B

3 phân tử axit -3 xêto6 (p) -gluconic

3c(APG)

7c(XHP)

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

3. Ribuloza 5 ®

▼

C 02

\

4c (ETP)

6c

/

Xiluloza 5 ® XÚC tác cho các quá trình này là enzym trancetolaza

Hình 1.2: Sơ đồ biến đổi của glucoza theo con đường pentoza.

Ghi chú: A.P.G : Aldehyt 3. photpho glyxeric (3C) F.6 P : Fructoza 6 photphat (6 C) XH p : Xedoheptuloza 7 photphat (7C) ET p (Erytroza 4 photphat) (4C)

i . Ý nghĩa của chu trình n à y :

Tạo thành nhiều các chất đầu quan trọng như các pentoza (P), erytroza (P), aldehyt 3 (P) glyxeric. Đó là những chức quan trọng cần thiết cho quá trình sinh tổngNguyễn hợp các nucleotit và axit iìuclèic Mạt khác chu trình còn cun|fcấp nhiều các Đóng góp PDF bởi GV. Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



14

NH ƠN

coenzim NADPH2 các coenzim này đi vào chuỗi hô hấp cung cấp ATP cho hoạt động sống của cơ thể.

UY

Sự tạo F6 P và APG đã góp phần nối mạng liên quan mật tiết với con đường EmbDen - Meyerhof - Panas.

TP

1 Pentoza

1 co2

Glucoza

ĐẠ

2 NADPH2

O

I

.Q

2. Cân bằng vật liệu của chu trình:

I. Sơ đồ chu trình Krep:

ẦN

Pyruvic

HƯ

NG

1.3.3. Chu trình Krep: (Tricacboxilic)

TR

ị

HÓ A

10

00

B

AxetylCoA

», Krep

Fumaric

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

.Malic L

a-xetoglutaric

XuccinylCoA

Hình 1.3 : So' đồ chu trình Krep.

Công thức cấu tạo của các chất trung gian : 1. AxetylcoenzymA (AxetylCoA) : CH? - C~SCoA II

o 2. Oxaloaxetic : HOOC-CH.-CO-COOH





15

ƠN

3. Xitric

NH

COOH

■ I

.

.

UY

h o o c -c h 2- c -c h 2-c o o h

TP .Q

OH

4. a xetoglutaric : HOOC-CH2-CH2-CO-COOH

,

ĐẠ

O

5. Xuccinyl-CoA : HOOC-CH2-CH2-C O -SC oA 6 . Xucciilic : HOOC-CH2-CH2-COOH

HƯ NG

7. Fumarici : HOOC-CH=CH-COOH

TR Ầ

2. F nghĩa của chu trình Krep.

N

8. Malic : HOOC-CH2-CHOH-COOH

* Chu trình Krep là lò thiêu chấy các bộ khung cacbon.

HÓ A

10

00

B

Người ta ví chu trình Krep tương tự như một lò đốt, một chất nào đó có thể bị đốt cháy thành C 0 2 và H20 nếu nó có khả Hãng chuyển thành một chất bất kỳ trong 6 hợp bhất thành viên kể trên. Chẳng hạn muốn được oxy hoá trong chu trình ; Gluxit phải chuyển thành axit pyruvic, axit béo phải chuyến thành axétat hoặc axetyỉ CoezymA, các axit amin phải chuyển thành các chất tương tự như: pyruvat, a xetogỉutaric, oxaỉoaxetic,...

-L

Í-

Rõ ràng chu trình Krep là trung tâm của quá trình trao đổỉ nói chung và ìên men nói riêng. lớn.

ÁN

* Chu trình Krep là nguồn Coenzym khử và nguổn nâng lượng dự trữ tồ - ■ ..

■■

DI ỄN

ĐÀ

N

TO

Tổng cộng quá trình biến đổi trong chu trình Krep tạo 12 ATP cho cơ thể. Chẳng hạn: - Oxy hoá axit pyruvic —> axetyl CoA tạo 1 moi NAĐH2

'

- Từ izoxitric -» a xetoglutaric tạo i moi NADH2 - Từ a xetoglutaric —>succinyl CoA tạo 1 tnol NÀĐH2

V-*' r

- T ừ succinic —» Fumaric tạo 1 moi FADH2 - Từ axit malic —> oxaloaxetic tạo 1 moỉ NADH2 •

•'

\ ■■

•-

; 'vv ^

1 mol NADH2 —» oxy hoá —> 3 ATP WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON




16

ƠN

1 mol FADH2 -» oxy hoá —» 2 ATP.

NH

* Chu trình Krep là nguồn cung cấp các bộ xương cacbon để tổng hợp nên các chất trao đổi cần thiết cho tế bào.

Y

- Từ sản phẩm trung gian của chu trình có thể tạo thành các chất khác

.Q U

nhau.

Alanin

ẦN

HƯ NG

ĐẠ

O

TP

Ví dụ: Để tổng hợp axit amin từ gluxit thì gluxit phải chuyển hoá qua con đường glucozơ để tạo thành axit pyruvic. Sau đó pyruvic chuyển thành alanin hoặc axit pyruvic đi vào oxy hoá trong chu trình Krep tạo thành các sản phẩm trung gian, từ các sản phẩm trung gian được chuyển thành các axit amin tương ứng.

HÓ A

10

00 B

TR

▼ Aspactic

Í-

1.3.4. Sự liên quan gỉữa các chu trình trung tậm :

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Trong quá trình lên men ở mỗi tác nhân vi sinh vật, các chu trình này không đứng biệt lập riêng rẽ mà có sự liên quan mật thiết với nhau (theo sơ đồ 1-4). Tuy nhiên với mỗi quá trình lên men, môi chu trình sẽ có những vai trò chủ đạo khác nhau trong việc cung cấp bộ khung cacbon (hợp chất hữu cơ trung gian) cho sự tạo thành sản phẩm lên men. Ví dụ quá trình lên men rượu, các hợp chất hữu cơ trung gian (CH3-CHO) được hình thành nhờ chủ yếu vào con đường đường phân. Nhưng khổng có nghĩa là các chu trình khác như Krep, pentoza không có

DI

ỄN

vai trò gì. Ở đây, lúc này chu trình pentoza đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các pentoza để tế bào sinh tổng hợp axit nucleic tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein cho tế bào, ngoài ra chu trình pentoza còn cung cấp nhiều coenzym khử để tế bào sử dụng trong quá trình tạo thành sản phẩm lên men. Còn chu trình Krep luôn “quay” để cung cấp năng lượng và coenzym khử cho quá trình hoạt động sống của tế bào men rượu.





UY

N Ầ R

N Á O

D

N Ễ I

N À Đ

Í L -

A Ó -H

0 00

B

G N HƯ

O Ạ Đ

N

N Ơ H

.Q P T

T

1

T

Hình 1.4. Sơ đề về sụ ìiẻn quan giữa các chu trình phản ứng ừong quá ừinh lên men





NH ƠN

18

1.4- MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC s ơ Đ ổ PHẢN ÚNG VÀ CHƯ TRÌNH PHẢN ÚNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN.

O

TP

.Q

UY

Tất cá các cơ thể sống, trong đó có vi sinh vật đều thuộc hệ thống hở. Nghĩa ỉà hệ thống được đặc trưng bằng sự trao đổi chất thường xuyên với môi trường bên Iìgoài. Trong hệ thống hở này các quá trình chuyển hoá như sơ đồ EmbDen - Meyerhof, chu trình pentoza photphat, chu trình Krep,... đều có những đặc điểm sau đây:

HƯ

NG

ĐẠ

+ Là những quá trình nhiều nấc, tạo mạch thẳng như (con đường EmbDen Meyerhof ) mạch nhánh (sơ đổ tạo glyxerin từ trioza) hoặc mạch phản ứng chu trình ( chu trình Krep, chu trình pentoza,...) Trong đó các mạch phản ứng chu trình có vai trò cực kỳ quan trọng.

TR

ẦN

+ Các mạch phản úìig này không đúìig riêng rẽ, biệt lập mà liên hệ mật thiết với Iihau tạo thành sơ đồ mạng các phản ứng liên phối phù hợp, chuẩn xác và đặc điểm đối với mỗi cơ thể. Đó cũng là lý do khiến cho quá trình lên men tạo nhiều sản phẩm khác nhau.

HÓ A

10

00

B

+ Do sơ đồ mạng cạc phản ứng khiến cho khi thay đổi điều kiện bất kỳ nào sẽ không làm thay đổi cục bộ một giai đoạn chuyển hoá, hoá học nào đó, mà sẽ phân bố ỉại nhiều tham số động học của hệ thống hở, làm cho vi sinh vật thích ứng với điều kiện mới hiệu quả hơn.

-L Í-

+ Trong hệ thống hở mạng phản ứng có trạng thái dừng. Trạng thái dừng là trạng thái mà nồng độ của tất cả các cấu tử được duy trì ở mức độ không đổi theo thời gian do cân bằng động học của các quá trình chuyển dời và chuyển biến hoá học.

ĐÀ

N

TO Á

N

+ Hệ thống hở có khả năng tự bảo toàn hệ thống dừng chẳng hạn khi tãng chất xức tác hay nhiệt độ thì nồng độ sản phẩm tăng lên nhưng sự khuếch tán các sản phẩm này ra khỏi hệ thống cúng tăng. Sự tự ổn định trạng thái dừng theo ý nghĩa của nguyên lý Lechatelier mở rộng ỉà nầm trong cơ chế liên hệ ngược và có mặt trong tất cả các hệ thống hở.

DI

ỄN

+ Trong hệ thống hở giữa hai giai đoạn của một quá trình chuyển hoá thường có hơn một đường hướng phản ứng. Ví dụ: Glucoza 6 - P ------Con^đường gỉucozơ





19

TP .Q U

Y

NH ƠN

Từ glucoza 6 P có thể tạo thành aldehyt 3P glyeric theo 2 đường hướng như sơ đồ trên. Đướiig khác nhau cho hiệu quả khác nhau. Lượng chất tạo thành đo hằng số vận tốc của phản ứng đó quyết định. Đường hướng nào có tốc độ phản ứng lớn nhất là đường hướng chủ đạo. Hay nổi cách khác nhiều hướng của các quá trình hoá học song hành được xác định theo nguyên lý tốc độ phản ứng loỉn nhất.

O

' + Trong hệ thống hở chất xúc tác không những ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng mà còn ảnh hưởng đến nồng độ đừng của chất tác dụng.

N

HƯ NG

ĐẠ

+ Trước lúc hệ thống ở trạng thái cân bằng động thì chu trình được “quay”, nghĩa là phản ứng theo chiều kim đồng hồ xẩy ra nhanh hơn phản ứng theo chiều ngược kim đồng hồ- Tốc độ quay của chu trình phụ thuộc vào nồng độ tương đối của các chất thành viên tham gia trong từng giai đoạn riêng biệt của chu trình.Tốc độ quay càng lán khi tỷ số đó chênh lệch càng nhiều so với tỷ số tương ứng ở trạng thái cân bằng.

10 00 B

TR Ầ

+ Chú ý: Những chu trình được liên thông với mạch sẽ không thuận nghịch là Tất có ý nghĩa. Cứ một vòng quay của chu trình làm chuyển hóa không thuận nghịch một chất nào đó. Chẳng hạn, chu trình Krep, mỗi vòng quay của nó làm chuyển hoá không thuận nghịch 1 phân tử axit axetic tạo C 0 2 và H20 . Điều đó có tác động đến hướng quay của chu trình Krep vận tốc chuyển từ oxalic thành ẶÌtric ưu thế hơn là từ oxalic thành malic. Điều này cũng phù hợp với đặc trưng đừng

HÓ

A

của chu trình. Ở trạng thái dừng của chu trình tốc độ phản ứng hướng thuận vẫn luôn luôn lớn hơn tốc độ phản ứng ngược lại một trị số không đổi nhất định.

Í-

+ Trong mạch phản ứng chu trình có hiện tượng tự xúc tác.

A

As«-> B

c 4— +D

E

Ez

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Ví dụ: Sản phẩm của một phản ứng nào đó có tác dụng làm tăng nhanh một giai đoạn trước nó như sơ đồ phản ứng sau : V

V được sinh ra từ D lại xúc tác làm tăng nhanh phản ứng B -* c. Tron trường hợp này sự quay của chu trình BCDXY sẽ dần dần tăng lên và chế độ làm việc của chu trình là không dừng. Điều này được giải thích như sau: Khi mạẹh phản ứng chính nhích dần đến trạng thái dừng* khi đó xuất hiện Y xúc tác cho phẳn ứng B-»C, lúc này B giảm Khi B giảm thì tốc độ phản ứng AS—>A—>B lại được thực hiện. Đồng thời các tham số động học của các phản ứng C-^D—Ê-Êz





20

NH ƠN

cũng được phân bố lại và làm cho các phản ứng tăng lên. Như vậy khi xuất hiện yếu tố tự xúc tác thì chế độ làm việc của cả hệ thống là không dừng.

.Q UY

+ Không thể hăm chu trình tại một vị trí bất kỳ nào vì chu trình là một hệ thống cân bằng động. Chẳng hạn khi tách đi một cấu tử bất kỳ nào thì toàn bộ chu trình sẽ tác dụng theo hướng đạt đến một cần bằng mới.

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

TP

Tóm lại : Nghiên cứu đặc điểm của hệ thống phản ứng trong quá trình lên men để từ đó ứng dụng trong công nghiệp. Người ta có thể hạn chế những chất dinh dưỡng quan trọng nhất định cho sự sống hoặc các nguyên tố vi lượng trong hệ thống sinh học nhằm kìm hãm một giai đoạn enzym nào đó. Theo định luật tác dụng khối ỉượng và theo nguyên lý Lechaterlie thì hiệu ứng đáp lại phải là tăng Iiồng độ sản phẩm của giai đoạn xẩy ra trước đó. Muốn thu được các sản phẩm như rượu, axit amin, axit hữu cơ,... từ các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, nhiệm vụ nhà kỹ thuật là tìm những biện pháp để điều khiển những chu trình phản ứng trên theo hướng mong muốn.

TR

1.5. C ơ CHẾ Đ lỂ ư HOÀ PHẢN ÚNG HOÁ HỌC TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN

10

00 B

Về nguyên tắc có hai phương pháp điều hoà các phản ứng enzym. Một là dùng phương pHáp điếu hoà bằng những yếu tố ảnh hưởng đến việc sinh tổng hợp ra eiizym. Phương pháp nàfỵ thường chậm và gọi là điều chỉnh thô.

HÓ

A

Hai là dùng phương pháp điều hoà bằng những nhân tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym. Phương pháp này nhanh và gọi là điều chỉnh tinh.

-L

Í-

Ta có thể xét một vài trường hợp điều chỉnh sau đây :

X 7 ... - ....I ;

-» Y

(1)

Xaza

ĐÀ N

TO

Ví dụ:

ÁN

1.5.1. Đối với một phản ứng en/ym đ(m giản, có một giai đoạn phản ứng.

DI Ễ

N

Tốc độ của (1) phụ thuộc vào các yếu tố như : nồng độ cơ chất [S], nồng độ enzym xaza [E], nhiệt độ, pH môi trường, các chất hoạt hoá và ức chế. Nếu thay đổi các nhân tố này sẽ làm thay đổi tốc độ cua phản ứng ( 1) và điều chỉnh được phản ứng ( 1). + Nếu ta thay đổi nồng độ cơ chất, trong khi đó giữ nguyên các yếu tố

I; lil-tauỉiiiiliiiid.lkiluiiiii:

khác. Từ công thức Michalic -Menten có :





NH ƠN

21

K[E] ______ __ km ^ km +[S] 1 + --------[S] Khi [S] tăng thì V tãng, song cũng cần ỉưu ý khi [S] tăng vượt qua nổng độ [E] (vượt qua mức bão hoà với enzym) thì việc tăng [S] không còn ý nghĩa. Lúc đó vận tốc phản ứng phải phụ thuộc vào nồng độ enzym [E]\

ĐẠ O

TP

.Q

UY

[S] V=K[E] ___ _____ =

V = K.[E]

HƯ NG

+ Khi tãng [E] lên đủ giới hạn thì V chỉ còn phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và các điều kiện khác.

TR Ầ

N

+ Khi nhiệt độ và pH thay đổi không đáng kể và nồng độ cơ chất, nồng độ enzym thích hợp thì ỉúc này hoạt độ của enzym xaza phụ thuộc vào chất kìm hãm và hoạt hoá có trong môi trường.

00

B

1.5.2. Đối voi chuỗi phản ứng enzym - Hiện tượng nuôi ngược (Feedback).

HÓ

A

10

Đối với chuỗi phản ứng enzym thì ngoài những nhân tố trên còn thêm các nhân tố phụ nữa. Vì mỗi phản ứng trong hệ còn phụ thuộc vào kết quả của những phản ứng còn lại.

V

iz ; Vaza

X

Y xaza

z yaza

ÁN

-L

Í-

Giả sử ta có hệ thống phản ứng :

N

TO

Hệ thống này được xúc tác bởi các enzym đặc hiệu là : vaza, xaza và yaza. Giả sử enzym vaza rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH còn sản phẩm z cuối ị cùng là một chất axit.

DI ỄN

ĐÀ

Khí đó nếu z tảng làm cho độ axit của dung dịch tăng pH giảm ảnh hường đến hoạt độ của vaza, lúc này tốc độ tạo X từ V giảm, do đó lượng Y và z cũng giảm theo. Khi z giảm thì pH tăng, hoạt độ của vaza lại tăng. Sau đó z tãng thì độ axit của dung dịch giảm hoạt độ của vaza lại giảm kéo theo giảm X, Y và z. Cụối cùng sẽ đạt đến trạng thái cân bằng bền.

Như vậy sự tạo thành z là yếu tố điều chỉnh hoạt độ của vaza và ngựợc lạị tác dụng của vaza lại quyết định lượng z tạo thành. Kiểu điều chỉnh đó gọi là cơ chế phản hồi, cơ chế nối ngược ( hay còn gọi là cơ chế nuôi ngược Feedback).





22

UY

NH

ƠN

Ví dụ : lên men axetic bị dừng lại khi đạt nồng độ axetic là 8%. Vì nếu nồng độ axetic lớn hơn sẽ ảnh hưởng đến đời sống của vi khuẩn axetic. Vì vậy người ta xác định lượng cơ chất tương đương để đảm bảo tính kinh tế của công nghệ.

L

TP

..

X

Y

Z + H+

xaza

yaza

O

ír ; Vaza

ĐẠ

ỉ

V

.Q

Hệ thống phản ứng có cơ chế nuôi ngược được biểu diễn như sau :

HƯ NG

Trong thực tế có hai kiểu nuôi ngược :

+ Nuôi ngược dương (Positive feedback ) : là trường hợp sản phẩm z cuối cùng của phản ứng làm thay đổi pH lại hoạt hoá vaza.

z

cuối

TR ẦN

+ Nuôi ngược âm (Negative feedback ) : là trường hợp sản phẩm cùng của phản ứng làm thay đổi pH lại ức chế hoạt động của vaza.

00 B

Nguyên tắc chung của cơ chế nuôi ngược : tốc độ của phản ứng được điều chỉnh bằng sản phẩm không tham gia trực tiếp vào phản ứng đó.

HÓ A

Giả sử ta có phản ứng :

10

1.5.3. Điều chỉnh bằng tốc độ của phản ứng chậm nhất trong hệ.

V—» X = 100 đơn vị bất kỳ.

Y—>

-L

Í-

X—> Y = 10 đơn vị bất kỳ. z = 1đơn vị bất kỳ.

TO

ÁN

Như vậy tốc độ phản ứng xúc tác bởi vaza > 10 so vói tốc độ phản ứng xúc tác bởi xaza và lớn hơn 100 lần so vói tốc độ phản ứng xúc tác bởi yaza. Như vậy sản phẩm X dư không được sử dụng hết bỏi xaza và Y dư thừa không được sử

N

dụng hết bởi Yaza. Do đó tốc độ chuyển hoá V -> z chỉ bị hạn chế bởi tốc độ

ĐÀ

của phản ứng :

Y —>z xúc tác bải

Yaza.

DI

ỄN

Vậy tốc độ của hệ thống phản ứng enzym đo tốc độ của phản ứng chậm nhất quyết định.

Như vậy phản ứng chậm nhất của hệ là phản ứng duy nhất quyết định tốc độ tiến hành của cả hệ.

Do vậy tế bào vi sinh vật có thể điều hoà tốc độ của hệ phản ứng bằng cách làm thay đổi các yếu tố điều chỉnh tốc độ phản ứng chậm nhất của hệ.





23

NH

ƠN

Ví dụ quá trình đường phân gồm 10 phản ứng được xúc tác bởi các enzym đặc hiệu. Trong đó 2 phản ứng photphoryl hoá đầu tiên quyết định tốc độ của cả hệ thống vì 2 phản ứng này chậm chạp nhất trong hệ.

.Q

UY

Quá trình phân huỷ thịt cá bao gồm hai quá trình là quá trình thuỷ phân và quá trình phân huỷ. Sản phẩm Thối rữa

TP

Axit amin, peptit

Protein

Phân huỷ

ĐẠ

O

thuỷ phân

ẦN

HƯ

NG

Các phản ứng thuỷ phân thường chậm hơn các phản ứng phân huỷ. Do vậy tốc độ của phản ứng thuỷ phân sẽ quyết định tốc độ phản ứng của cả hệ thống. Đo đó trong thực tế cần đưa vào những yếu tố kím hãm quá trình thuỷ phân, nếu quá trình thuỷ phân chậm chạp thì tốc độ phân huỷ protein sẽ chậm.

1.5.4. Điều chỉnh do sự chuyển hoá năng lượng :

A

10

00

B

TR

Trong quá trình sống tế bào vi sinh vật với chức năng không những chỉ điều chỉnh các phản ứng cần năng lượng mà cả nhũng phản ứng sinh ra năng lượng. Tuy thế phải có hệ thống kiểm tra nội tại riêng để đảm bảo cho nhiệt độ đốt cháy các chất sản sinh năng lượng phù hợp với mức tiêu tốn năng lượng của cơ thể.

ÁN

-L

Í-

HÓ

I'Cơ chất (SH2)

Mạch chuyển H+ và e

TO

— HaO

DI

ỄN

ĐÀ

N

Từ sơ đồ oxy hoá sinh học bình thường có 3 mắt xích tạo ra ATP. Tại các mắt xích tạo ra ATP xẩy ra :

X ~I

^

I '~ ® +ADP ^

I

® +x

ATP +1

Phản ứng chậm.

Trong đó : X : Coenzym k hử ; I : Chất vận chuyển Phốt phát


'




24

TP .Q

UY

NH ƠN

Từ đó thấy rằng muốn có nhiều ATP cung cấp cho cơ thể thì trước hết cơ thể phải có nhịp độ oxy hoá bình thường. Muốn có nhịp độ oxy hoá bình thường phải có đủ các yếu tố như : cơ chất, oxy, các enzym oxy hoá khử, các Vitamin pp, B2, Fe++,...Tuy vậy ngoài Iihịp độ oxy-hoá bình thường chưa đủ mà muốn tạo ATP thì phải có axit photphoric và ADP. Muốn có ADP và axit photphoric phải nhờ quá trình tiêu tốn năng lượng cung cấp : ATP —Ị— * ADP + H 3P0 4

O

Q - nhiệt cung cấp cho hoạt đông cơ cơ thể.

HƯ

NG

ĐẠ

Như vậy nếu cơ thể bình thường thì điều chỉnh tốc độ tạo ATP là các quấ trình tiêu tốn ATP. Đúng thế, nếu cơ thể hoạt động nhiều ( hoạt động thể dục thể thao, lao động nặng,...) lúc này cần nhiều năng lượngcung cấp cho việc co giãn cơ bắp, ATP tiêu tốn nhiều, đồng thời là luc cơ thể tăng cường oxy hoá các chất để tạo ATP còn khi cơ thể nghỉ ngơi thì ngược lại.

TR

ẦN

Sự cân bằng quá trình tạo năng lượng với quá trình tiêu tốn năng lượng là quá trình điều chỉnh sự oxy hoá.

B

1.5.5. Điều chỉnh bằng các yếu tô cấu trúc tế bào :

10

00

Sự điều chỉnh này do tế bào cơ thể tự thực hiện để điều chỉnh các quá trình sinh tổng hợp và tích luỹ năng lượng hữu ích.

Í-

HÓ

A

Ví dụ : axit pyruvic được sinh ra từ quá trình đường phân tiếp tục oxy hoá tạo ATP. Quá trình này lại xẩy ra trong ty thể tế bào, Màng ty thể cản trở ATP di chuyển tự đo nêii ATP định vị tại đây và cơ thể chỉ cho sử dụng khi cần thiết.

TO ÁN

-L

Ngược lại ADP được tạo thành từ các phản ứng photphoryl hoá glucoza, fructoza ở thành tế bào trong giai đoạn đường phân lại không xâm nhập vào ty thể một cách dễ dàng. Mà hai phản ứng Photphoryl hoá này cần tiêu tốn ATP, do vộy sự có mặt của ATP hay quá trình sinh tổng hơp ATP là nhân tố quyết định tốc độ của hệ thống đường phân (theo nguyên tắc phản ứng chậm nhất trong hệ).

ĐÀ

N

Rõ ràng cơ chế điều chỉnh quá trình glucoza là cơ chế nuôi ngược đương được minh hoạ theo sơ đồ sau :

ỄN

o

DI

G lu coza^ ^ ^ fru ctoza 1-6 d i ©

ATP

ÀDP


ỊZ Ĩ

CH3-C-COOH ---- ►

♦ ADP

ro2+ H20 ATP




25

!

ATP

II

CH3 -C-COOH,——

-------------------- -Ị----------------- *

ADP

+ H20 I ATP

.......................................................ị = : : : = : : : = : : : : : ^ .......... 1

ĐẠ O

t

ADP

—

TP .Q

Glucozfl^ ■I ^ fructoza 1-6 d i ®

P ................................... ............. :

UY

:...................

NH ƠN

Tuy nhiên khi hiệu ứng Paster, nghĩa là khi có màng ngăn nối vào mạch điều chỉnh glucoza thì sự chuyển dịch tự do của ATP và ADP bị phong toả, khi đó ta có cơ chế nuôi ngược âm được minh hoạ theo sơ đồ sau :

ĐIỂU KIỆN CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN

HƯ

1.6.

NG

Hiệu ứng Paster là một trong nhữiig ví dụ về sự tham gia của yếu tố cấu trúc tế bào vào quá trình điều chỉnh.

ẦN

1.6.1. Cáu tử của mỏi trường lên men

TR

1. N guồn g lu x it:

00

B

Nguồn ghixit cần thiết cho vi sinh vật để tạo năng lượng cung cấp khung các boil để sinh tổng hợp các cấu tử cần thiết cho tế bào.

A

10

Trong quá trình sống, vi sinh vật cần có năng lượng để duy trì các hoạt động như:

-L Í-

HÓ

+ Duy trì hệ thống khi nhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn ( nghĩa là đê thoát nhiệt). + Sinh tổng hợp các chất xây dựng tế bào.

ÁN

+ Nếu hệ thống tạo khí lớn hơn yêu cầu cần thoát khí lúc này vi sinh vật đòi hỏi phải có năng lượng.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

+ Vi sinh vật cần có năng lượng để bảo đảm độ bền cơ học cho các tế bào vi sinh vật ở trạng thái trương. + Năng lượng cần thiết cho chuyển động các tiên mao, sợi nấm.

Nguồn gluxit trong nghiên cứu, thí nghiệm thường dùng glucoza, CÒI1 trong sản xuất thường dùng gluxit rẻ tiền như ri đường mía, nước chiết ngô,...

2. Phôtphat: Phôtphat có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá năng lượng của hệ thống sinh học.





26

ƠN

Dạng sử dụng thường là Photphat kali, photphat amon hoặc có thể dùng lượng nhỏ dưới dạng hợp chất hữu cơ.

UY

NH

Hàm lượng trong môi trường thường là 0,1-0,5%. 3. Nỉto :

ĐẠ

O

TP

.Q

Niíơ là thành phần Iiguyên tố tạo nên axit amin, protein, axit nucleic và các chất khấc. DạníỊ thường dùng là amoni (ion) hoặc Iiitrat hoặc hợp chất nitơ có nguồn gốc hữu cơ khác. 4. Các nguyên tố khác :

HƯ NG

Các nguyên tố vi lượng như Mil, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, Cl2, Na, Si,... rất cần thiết cho đời sốnơ vi sinh vật. Các nguyên tố khoáng tham gia vào cấu trúc enzym và là yếu tố sinh trưởng của vi sinh vật.

TR

ẦN

Các nguyên tố khoáng này thường được cung cấp từ nước chiết các nguyên liệu tự nhiên như nước chiết Malt, nước chiết thịt, pepton,...

0B

5. Vitam in :

HÓ

A

10 0

Vitamin rất cần thiết cho vi sinh vật khi lên men như Vitamin Bl, B2, pạntotenic (b3), pp, B6 , Biotin,... Các vitamin hầu hết tham gia vào cáu trúc các enzym, nhất là cấc enzym tham gia trong các chu trình và quá trình oxy hoá. Biotin (Vitamin H) rất cần thiết cho quá trình sinh trưởng của vi sinh vật.

-L

Í-

Khi sử dụng Vitamin tạo môi trường lên men cần chú ý đến khả năng kém bền vững của các Vitamin để tránh hiện tượng vô hoạt Vitamin. Chẳng hạn Vitamin nhóm B rất nhạy cảm và dễ bị vô hoạt bởi nhiệt độ và pH môi trường.

TO

ÁN

1.6.2. Các tác nhân bên ngoài. 1. Ả n h hiừhiíỊ của nhiệt độ

ĐÀ

N

Nhiệt độ ánh hưởng tới cấu trúc của protein, enzyni, do đó ảnh hưởng tới hoạt động của enzym và ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của vi sinh vật.

DI Ễ

N

Ngoài ra nhiệt độ môi trường lên men còn có tác dụng trên các phương diện sau ; + Tốc độ tạo thành và giải phóng sản phẩm + Trạng thái vạt lý của hệ thống như sự hợp thể hoặc tạo các hạt của hệ sợi. + Đám bảo lọc chất lỏng khỏi sinh khối dễ dàn^ hơn.





27

NH

ƠN

+ Nhiệt độ còn điều hoà chất lượng của nước giải khát, bia trong quá trình lên men (lên men bia ở nhiệt độ thấp).

HƯ NG

2 . Ả n h hưởng của p H m ôi trường

ĐẠ O

TP .Q

UY

Do nhiệt độ ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của vi sinh vật nên trọng thực tế có thể từ một chủng vi sinh vật nếu điều kiện nhiệt đô lên men khác nhau sẽ cho sản phẩm khác nhau. Chẳng hạn người ta xác định rằng Iiếụ nuôi cấy vi khuẩn Clostridium axetobutilicum bắt đầu ở 25°c sau đó tăng dần lên 37°c thì thu được nhiều rượu butanol. Hoặc trong quá trình lên men sản xuất penicillin có hai pha đòi hỏi nhiệt độ khác nhau, pha đàu là để phát triển, pha sau để nấm mốc Penicillium tiết ra Penicillin (24-28°C ).

TR Ầ

N

pH môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Do vậy pH ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Chẳng hạn nấm mốc Penicillỉum phát triển tốt ở môi trường có pH 4,5 nhưng sinh tổng hợp Penicillin lại thích hợp ở pH 7,5.

B

1.6.3. Tác nhản gây lên men vi sinh v ậ t:

DI ỄN

ĐÀ

N

TO ÁN

-L Í-

HÓ

A

10

00

Vi sinh vật là nhân tố chủ yếu gây lên men, song khả năng lên men mỗi loại vi sinh vật là khác nhau, ngay cả trong cùng một loại vi sinh vặt cũng không giống nhau nếu điều kiện lên men khác nhau. Do vậy trong công nghiệp cần tuyển lựa chủng có hệ enzym đặc trưng cho quá trình sản xuất Hcìo đó. Vi sinh vật thường sử dụng gây lên men là Iiấm men, nấm mốc, vi khuẩn.





NH ƠN

28

UY

CHƯƠNG t ỉ

ĐẠ O

TP

LÊN MEN TRUYỀN THỐNG

.Q

GIỚI THIỆU • MỘT • SỐ THỰC • PHAM

NG

2.1. THỰC PHẨM LÊN MEN BỞI NẤM M ố c (MOLD)

HƯ

2.1.1. Vai trò của nấm mốc trong lên men thực phẩm

ẦN

1. Sinh tổng họp enzym

10 00 B

TR

Một trong những chức năng quan trọng của nấm mốc trong lên men thực phẩm là sinh tổng hợp enzym. Các enzym này tham gia thuỷ phân protein, gluxit, chất béo thành các phân tử nhỏ hơn. Đổng thời tạo nên sự biến đổi đặc tính của thực phẩm như mùi vị, màu sắc, cấu trúc, tạo nên sản phẩm cuối cùng phù hợp cho người tiêu dùng.

A

2. Đặc điểm phát ừiểỉi của nấm mốc

-L

Í-

HÓ

Các loại nấm mốc thường phát triển mạnh trên bề mặt thực phẩm, tiết ra enzym tham gia làm biến đổi cơ chất trong thực phẩm tạo thành các sản phẩm đặc trưng cho mùi vị cho mùi vị của thực phẩm.

ÁN

3. Sinh tổng họp chất màu

ĐÀ N

TO

Trong quá trình phát triển trên bề mặt thực phẩm nấm mốc còn sinh ra các hợp chất mang màu, chẳng hạn màu đổ monascorubin (C 12H24 0 5) và monascoflavin (Q 7H22O4) màu vàng.

4. Bảo vệ sản phẩm

ti! ilbìtÚlMiiiÌkiiUlÌí:;.:

DI

ỄN

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, một số nấm mốc sinh ra độc tố Flatoxin và Mycotoxin. Trong quá trình sử dụng nấm mốc vào lên men sản xuất thực phẩm, chỉ cho phép sử dụng các loại nấm mốc không có khả năng sinh ra độc tố. Tuy vậy, toxin lại sinh ra do các vi sinh vật khác có sẵn trên thực phẩm. Ví dụ qua quá trình nghiên cứu sản xuất Tempe (sản phẩm lên men từ đậu tương), quá trình này được sử dụng nấm mốc R.olygosporus, loại nấm mốc này không sinh độc tố trong quá trình phát triển. Nhưng trên môi trường lên men lại có vài Đóng góp PDF bởisinh GV.vậtNguyễn WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON loại vi khác đãThanh sinh raTú toxin. Nhưng khi R.olygosporus phát triển mạnh



29

TP .Q UY

NH ƠN

đã có tác dụng làm cho toxin giảm 40% so vói ban đầu. Một số dẫn liệu cho rằng R.olygosporus đã ức chế sự phát triển, sự sinh bào tử và sinh độc tố của loài Asp.flavus và Asp.parasiticus, các chủng R.olygosporus có vai trò này là : R.arrahizus, R.oryzae và R.chinensis. Các chủng này không sinh ra độc tố, nhứỊỊg ỉại có vai trò ức chế sự sinh ra Flatoxin của Asp.flavus và Asp.parasiticus nếu chúng cùng mọc trên cùng môi trường nuôi cấy.

HƯ

NG

ĐẠ

O

Một số quá trình nghiên cứu cho thấy quá trình sản xuất kẹo dừa thường hay bị nhiễm Pseudomonas covovenenans, loại vi khuẩn này sẽ sinh ra toxỉn nhưng khi có mặt R.olygosporus thì Pseudomonas covovenenans bị ức chế và không thấy toxin trong sản phẩm. Tại thời điểm lấy mẫu phân tích người ta đều thấy đổng thời sự có mặt của hai loại vi sinh vật này.

2.1.2. Một số sản phẩm lên men bỏi nấm mốc

TR

ẦN

- Một số sản phẩm công nghiệp được lên men từ nấm mốc là axit xitric, pennicilline,...

00

B

- Một số thực phẩm lên men bởi nấm mốc như : Tempe, Tauco,...

10

2.2. THỰC PHẨM LÊN MEN BỞI VI KHƯAN (BACTERIA)

Vai trò sinh khối và và tạo sản phẩm lên men nhờ quá trình trao đổi

HÓ

1. chất

A

2.2.1. Vai trò của vi khuẩn trong lên men thực phẩm

DI ỄN

ĐÀ N

TO ÁN

-L

Í-

Một trong những chức năng quan trọng của VI khuẩn là sinh khối và sảii sinh sản phẩm lên men nhờ quá trình trao đổi chất - vi khuẩn hấp thu các chất dinh dưỡng có phân tử lượng nhỏ như axit amin, peptit ngắn, axit béo, khoáng, vitamin,... và các đường lên men. Trong tế bào của vi khuẩn quá trình trao đổi chất (Metabolism) diễn ra tạo thành sảĩi phẩm lên men và thải vào môi trưòng. Tuỳ thuộc vào sản phẩm nào chiếm ưu thế, ta có quá trình lên men sản phẩm đó. Chẳng hạn quá trình lên men lactic trong sản xuất tôm chua, sữa chua,... vi khuẩn Lactic ho.it động trực tiếp trong môi trường có đường lên men và các chất diilh 4 dưỡng khác. Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua màng tế bào (cell wall) của vi khuẩn lactic. Trong tế bào của vi khuẩn Lactic diễn ra quá trình trạo đổi chất, chuyển biến đường thành axit lactic. Axit lactic tích tụ ngày càng nhiều và được khuyếch tán (diffusion) ra môi trường. Kết quả làm cho thực phẩm cố yị chua của axit lactic. Các quả trình lên men trao đổi chất cũng tham gia tạo mùi, vị đặc trưng cho sản phẩm. ;





30

NH ƠN

2. Tạo hương thơm cho sản phẩm lên men

TP

.Q

UY

Một số vi khuẩn trong quá trình hoạt động ngoài vai trò lên men tạo sản phẩm đặc truìig, còn có vai trò tạo hương thơm cho nhiều sản phẩm, chẳng hạn trong quá trình lên men sản xuất nước mắm hay một số sản phẩm thuỷ sản khác, mùi thơm của sản phẩm hình thành nhờ vai trò của vi khuẩn. Các chất hữu cơ tham gia vào quá trình tạo thành hương thơm cho thực phẩm như : các axit bay hơi, các am in bay hơi,...

ĐẠ O

3. K hả nàng sinh toxin

ẦN

HƯ

NG

Một số loại vi khuẩn có khả năng sinh ra toxin cho thực phẩm, cho nên trong quá trình lên men chỉ cho phép sử dụng các chủng vi khuẩn không sinh ra toxin. Trong một số trường hợp, trên môi trường lên men có nhiều loại vi khuẩn, có loại sinh độc tố, có loại không sinh độc tố nhưng người ta thấy hàm lượng toxin hầu như không có, một số tác giả cho rằng đó là hiện tượng ức chế đối kháng,

TR

4. Đặc tính p h á t triển

10

00

B

Vi khuẩn có đặc tính khác với nấm mốc là chúng sinh trưởng, phát triển ngay trong ỉòng mồi trường lên men.

HÓ

A

2.2.2.Một số thực phấm ỉên men bỏi vi khuẩn 1. R au quả lên men

TO

ÁN

-L

Í-

Sản phẩm lên men rau quả phổ biến là lên men lactic như muối chua quả, dua chua,... Tác nhân vi sinh vật là vi khuẩn Lactic như Leucolostoc mensenteroides, Lactobacterịum brevis, Pediococcus cerevisiae, Pseudomonas, Flavobacterium, Achorobacter , Lactobactercillus plantarum, Escherichia và Bacillus. Các vi khuẩn này thường có sẩn trong rau quả, phần lớn chúng tồn tại ở vỏ quả và lá.

ĐÀ N

Thời gian đầu của quá trình lên men, muối được bổ sung với nồng độ 2,5 -7-6 %, ờ nồng độ này tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic hoạt động sinh tliành

DI Ễ

N

axit lactic. 0 điều kiện này Leuconostoc mensenteroides phát triển nhanh chóng trong môi trường dinh dưỡng từ rau quả thoát ra, sản sinh axit hữu cơ, C 02, làm cHo pH môi trường giảm nhanh ức chế hoạt động của vi sinh vật gây hại. Bên cạnh việc tạo nồng độ muối, cần phải tạo điều kiện yếm khí để vi khuẩn lactic hoạt động tích cực. Sự phát triển của mỗi loại vi khuẩn Lactic phụ thuộc vào các điều kiện sau :





31

TP

.Q

UY

NH ƠN

- Số lượng ban đầu của vi khuẩn đó. - Nồng độ đường ( phụ thuộc loại rau và thời kỳ phát triển của rau). - Nồng độ muối. - Nhiệt độ. ■pH. Ví dụ Leuconostoc mensenteroides được xem như là ỉoại phát triển nhanh hơn các loại khác. Chúng san sinh ra nhiều axit tham gia tạo vị, mùi cho sản phẩm.

ĐẠ

O

Lactobacillus brevis : phát triển nhanh thứ hai, loại này có khả năng lên men các pentoza tạo axit, sản phẩm tạo mùi.

TR ẦN

2. Thực phẩm thuỷ sản lên men

HƯ NG

Lactobacillus phantarum cũng phát triển và sinh ra các loại axit cổ hàm lượng cao ỉoại này cùng với Pseudomonas cerevisiae có vai trò 1ÓÌ1 trong lên men rau.

'

.

.

00

B

Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm thuỷ sản lên men phần lớn là cá Iihỏ, tôm nhỏ. Thuỷ sản lên men được chế biến theo phương pháp : trộn thuỷ sản với muối sau đó cho lên men. Sản phẩm thuỷ sản lên men thường có các đang chế phẩm như nước sốt (Fish sauce) hoặc Paste. Các sản phẩm lên men phổ biến ở các

ÁN

-L Í-

HÓ A

10

nước Đông nam Châu Á. Dạng nước chiết cổ truyền như Fish sauce được chế biến bằng phương pháp lên men bởi enzym và vi sinh vật có sẩn trong thuỷ sản, sau đó chất lỏng được chiết ra khỏi hỗn hợp lên men. Ngày Iiay các nhà nghiên cứu có thể bổ sung enzym từ ngoài vào như enzym proteaza của động vật, thực vật, vi sinh vật để rút ngắm thời gian chế biến Fish sauce. Dạng sản phẩm Paste ,như mắm ruốc, mắm tôm hoặc sản phẩm mắm nêm, mắm chua;... các sản phẩm lên men dạng này không chiết nước ra khỏi cái mà để Iiước và cái hỗn hợp thành dạng đặc, sệt.

Bảng 2.1 : Tên gọi của cấc sản phẩm lên men'theo nước san x u ấ t:

Loại sản phẩm

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

Tên gọi của các sản phẩm này ở các nước sản xuất như bảng sau đây:

Fish sauce

Nước sản xuất Tên gọi theo các nuóc sản xuất Indonesia Kerapikan Thailand Nampla Việt Nam Nước mắm Philippine Patis Japan Shottsu.ru





Philippine Malaysia Thailand Việt Nam Burma Laos Kampuchia Japan Indonesia

.Q

TP

O

ĐẠ NG

Paste

UY

Bagoong Beỉachan Kapi Mắm tôm, mắm ruốc Ngapi Padec Prahoc Shiokara Trassi

NH ƠN

32

HƯ

Các loại sản phẩm này có hàm lượng đạm hoà tan cao, song mức độ tiêu thụ có giới hạn vì hàm lượng NaCl cao, chỉ sử dụng làm gia vị cho các thực phẩm khác.

10

00 B

TR ẦN

Sự hình thành sản phẩm nhờ quá trình hoạt động của vi sinh vật và enzym hiện có trong thuỷ sản. Các vi sinh vật trong quá trình lên men Iiày khác với vi sinh vật trong lên men rau quả. Chúng là các vi sinh vật chịu muối cao, bởi vì sản phẩm giàu axit amin cần phải có hàm lượng muối cao để chống lại sự hoạt động của vi sinh vật gây thối rữa. Một số vi sinh vật trong thuỷ sản lêh men có khả năng tạo mùi hương cho sản phẩm, nếu thiếu vắng vi sinh vật, các sản phẩm lên men thuỷ sản sẽ không có mùi thơm đặc trưng.

HÓ

A

____ I

Vai trò của vi sinh vật trong lên men sản phẩm thuỷ sản là :

Í-

- Tạo hương cho sản phẩm.

ÁN

-L

- Tiết enzym, các enzym này tham gia vào quá trình thuỷ phân protein, lipit, gỉuxit, cùng với các enzym hiện có trong nguyên liệu.

TO

- Ngoài ra vi sinh vật còn sinh tổng hợp các vitamin cho sản phẩm lên men.

ĐÀ N

- Nếu môi trường có nhiều đường lên men (trường hợp bổ sung gjuxit ) các vi sinh vật còn có vai trò là lên men gluxit tạo ra các sản phẩm lên men như axit lactic, axit axetic,...

: =====§

ỄN DI

-

Một số nghiên cứu cho thấy các vi khuẩn sau đây có khả năng tạo ra nhiều axit bay hơi trong quá trình lên men thuỷ sản : Halophilic bacillus, Leuconostoc mensenteroides, p.cerevisae và Lactobacillus plantarum. Khi nghiên cứu về quá trình phát triển của vi khuẩn trong sản phẩm thuỷ sản lên men các tác giả cho thấy Bacillus pumilus phát triển ngay ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, Bacillus lichemiformis xuất hiện trong toàn bộ các quá





33

a. Nallo :

TP .Q U

3. Các sản phẩm ngũ cốc lên men bởi vỉ khuẩn

Y

NH ƠN

trình lên men. Trong khi đó, Micrococcus colpogenes và Micrococcus yarians chỉ xuất hiện sau 1 tháng của quá trình lên men. Các vi khuẩn gây hương cho sản phẩm chỉ phát triển ở giai đoạn sau của quá trình. Trong các sản phẩm thuỷ sản lên men người ta không tìm thấy Yeast và Candida clausenii.

HƯ NG

ĐẠ

O

Nallo là sản phẩm lên men từ đậu tương bởi vi khuẩn. Sản phẩm này được sản xuất nhiều ở Nhật Bản. Nallo được sản xuất như sau : Đậu tương ngâm nước, nấu chín và được ủ trong rơm lúa từ 1-2 ngày ở noi có nhiệt độ ấm. Rơm lúa có nhiều chức năng, có có thể cung cấp các vi sinh vật chủ yếu cho quá trình lên men, hấp phụ ammonia (NH3) được sản sinh ra trong khi lên men, đồng thòi rơm lúa còn làm tăng chất màu và mùi thơm của nó cho sản phẩm.

10 00 B

TR Ầ

N

Các vi sinh vật được tìm thấy trong quá trình lên men Nallo là : Bacillus nallo (loại này được phân loại tương tự như Bacillus subtilis), do Hesseltine và Wang nghiên cứu từ 1972. Sản phẩm Nallo có màu xám, mùi vị mạnh mẽ hấp dẫn, được dùng ăn với cơm hay sử dụng như một phụ gia.

-L

Í-

HÓ

A

Mặc dù Nallo được biết nhiều ở Nhật bản, sản phẩm cò mùi vị độc đáò, nhưng Nallo không phổ biến sản xuất rộng rãi như một số sản phẩm đậu tương lên men khác như Miso và Shoyu. Cùng với các sản phẩm lên men truyển thống khác, ồ Nhật Bản hiện nay Nalìo đang được nghiên cứu một cách khoa học và đang đưa vào sản xuất công nghiệp. Trong công nghiệp, Nallo được sản xuất với việc sử dụng vi sinh vật thuần chủng. Một trong những sản phẩm mói của Nallo là Nallo dạng bột, được bổ sung vấo các loại bánh bích qui hoặc sup.

ÁN

b. Thua-nao.

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

Thua-nao là sản phẩm lên men từ đậu tương của Thailand, sản phẩm này giống như Nallo, nhưng khác ở chỗ khi sản xuất Thua-nao, đậu tương được nấu thành Paste, bổ sung thêm muốỉ và các tác nhân tạo mùi khác (các hương liệu), sau đó được bổ sung vi khuẩn và lẽn men.

c.Dagé Dagé là sản phẩm thực phẩm của Indonesia, được sản xuất từ các loại ngũ cốc nhiều dầu hay các phế thải sau khi ép dầu. Giống với Nallo cổ truyển, Dagé được sản xuất bằng quá trĩnh lên men bởi vi khuẩn. Hiện nay sản phẩm này được sản xụất chủ yếu ở gia đình và được sử dụng như một phụ gia. Sản phẩm này chưa được nghiên cứu nhiều về các vi sinh vật và quá trình sinh hoá học, cho nên sự hiểu biết về sản phẩm này cồn đang hạn chế.





34

NH ƠN

í/. Sản phẩm lúa mì và bột đậu lên men Idli : bánh mì mềm, xốp, hấp chín phổ biến ở Ấi Độ.

.Q

Đôsa cũng là các sản phẩm tương tự nhưng không hấp mà được

TP

Appami rán chín.

UY

Puto : bánh mì mềm, hấp chín phổ biến ở Philippine.

NG

ĐẠ

O

Nguyên liệu sản xuất là bột mì hoặc bột gạo nếp trộn vớibột đậu xanh hoặc đậu đen và phụ gia. Sau đó cho lên men lactic. Tác nhân vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là Leuconostoc mensenteroides. Streptococcus faccalis và Pseudomonas cerevisiae tham gia rất quan trọng vào quá trình tạo mùi thơm cho sản phẩm.

HƯ

Quá trình lên men lactic trong lên men là chủ yếu, sự hình thành C 0 2 làm cho sản phẩm xốp và làm thay đỏi cấu trúc của sản phẩm, sản phẩm Iiày thưởng

TR

ẦN

được sử dụng ăn sáng ở các gia đình và nhà hàng ờ Ấn Độ.

B

2.3. THỰC PHẨM LÊN MEN BỞI NẤM MEN

00

2.3.1. Vai trò của nấm men (Yeast)

HÓ A

10

Cũng như vi khuẩn, sản phẩm lên men nhờ vào quá trình trao đổi chất của nấm men trong môi trường chứa đường lên men và các chất dinh dưỡng cần thiết khác.

Í-

2.3.2. Một số sản phẩm ỉên men bỏi nấm men

-L

Đặc trưng sự lên men bởi nấm men là sản xuất rượu và beer.

ÁN

2.4. THỰC PHẨM LÊN MEN BỞI NẤM M ố c VÀ NẤM MEN

TO

Thực phẩm lên men bởi nấm mốc và nấm men gồm các lo ạ i: Ragi.

ỄN DI

----------- _

ĐÀ N

Ragi là một phụ gia, là sản phẩm lên men bởi nấm mốc và nấm men. Ở các nước, sản phẩm này được gọi với các tên gọi khác nhau :

:

“= = 3

•

.

■

Tên gọi Bubuđ Luk-paeng Nurook Ragi Ragi Chii


Nước sản xuất Philippin Thailand Korea Indonesia Malaysia China WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



35

2.5.1. Maize

và nấm m en

TP .Q

2.5. THỰC PHẨM LÊN MEN BỞI VI KHUẨN

UY

NH

ƠN

Các nấm mốc phân lập được từ Ragi là Mucoz, Rhizopus. Vai trò của nấm mốc là thuỷ phân gluxit, protein, lipit thành các sản phẩm đơn giản. Các loại nấm men phân lập được từ Ragi là Candida, Endo mycopsis và Saccharomycés. Vai trò của nấm men là lên men rượu từ glucoza của môi trường.

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

Gần 20 loại sản phẩm kiểu tương tự như Maize được tìm thấy ở các nưởc Châu Phi. sản xuất các sản phẩm này theo các phương pháp giống nhau cớ bản như sau : Ngô được ngâm nước từ 1-3 ngày, xay mịn và trộn với nước tạo bột nhào. Hỗn hợp bột nhào được lên men từ 1-3 ngày. Vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là Coryne bacterium. Loại này có vai trò chuyển hoá tinh bột thành đường glucoza. Acrobacter cloacea và Lactobacillus plantarum có vai trò lên men lactic từ glucoza. Saccharomyces cerevisiae và Candida mycodema có vai trò tham gia hình thành mùi vị cho sản phẩm. Hai loại này có khả năng lên men rượu nhưng hàm lượng ít trong môi

0B

trường.

HÓ

A

10 0

Khi nghiên cứu biến đổi thành phần các vitamin của quá trình lên men, người ta thấy hàm lượng Vitamin BI và Pantotenic giảm đi, nhưng hàm lượng Vitamin B2 và pp lại tăng lên đáng kể. Nhiều tác giả cho rằng hiện tượng làm biến đổi Vitamin ở trên là do hoạt động của Aerobácter cloaceae.

Í-

2.5.2. Lên men sản xuất rượu vang

ÁN

-L

Rượu vang (Wine) là đồ uống chứa alcolhol và các axit hữu cơ, trong đó chủ yếu là axit lactic. Ngoài ra rượu vang còn chúa một số các chất dinh dưỡng khác như Vitamin, khoáng, chất mùi và màu.

TO

Rượu vang được sản xuất bằng phương pháp lên men dich QVÍ ìiildlẳ vi sinh vật là : nấm men với vi khuẩn. Các loại vỉ sinh vật được sử dụng lên men rượu vang như : Saccharomyces cerevisiae và Lẹuconostoc oenos. Hai loại yi sinh vật này có Vai trò tạọ ra các sản phẩm như alcolhol và axit lactic, tỉ lệ axit lactic và các axit hữu cơ khác so vối alcolhol là yếụ tố quan trọng ảnh hưởng đển chất lượng của rượu vang. lU v

DI ỄN

ĐÀ

N

V U l

2.5.3. Nước chiết thực vặt lên men. Sản phẩm nước chiết thực vật lên men được phổ biến trên thế giới. Ở một số dùng nước chiết cây cộ lên men thành sản phẩm 'đồ uống có alcolhol. Các loại vi sinh vật tìm thấy tròng sản phẩm này là Zymomonas spp ; vi khuẩn Lactic và số





36

NH

ƠN

lượng nhỏ nấm men được tìm thấy. Độ rượu đạt được khoảng 4-5% và C 0 2 được hình thành, một lượng axit lactic và axit axetic cũng được hình thành nhờ sự tạo thành axetaldehyt bởi Zymomonas spp.

UY

2.6. THỰC PHẨM LÊN MEN NHỜ NẤM M ố c YÀ VI KHUẨN

.Q

2.6.1. Sản phẩm Soysáuce lên men

HƯ NG

ĐẠ O

TP

Soysauce là sản phẩm lên men từ đậu tương, đậu đen nhờ nấm mốc và vi khuẩn, sau đó được chiết thành dịch lỏng. Nếu sản phẩm để hỗn hợp cái và nước ở dạng Paste được gọi là Miso, Nhật Bản gọi các sản phẩm này là Shoyu. Sản phẩm có mùi thơm đặc trưng, có vị ngọt, vị muối và có màu nâu đậm. Sản phẩm này phổ biến ở các nước Châu Á. Quá trình chế biến Soysauce được khái quát theo sơ đồ sau đây :

TR Ầ

N

Đâu tương — *1k /

Xay bôt min

Phơi nắng (ủ lén men 1tháng) \/ K —) CỂK, fhw£ K

A

t

í

Ị

'

g

i

kt-

p_____ ' ■

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

Nấu (115°c, lh)

Lúa mì 50%

ĐÀ

N

Soysauce được thu nhận có mùi vị đặc trưng, màu tối, sản phẩm được đóng chai và tiêu thụ. sản phẩm này được sẵn xuất ở Trung Quốc hàng ngàn năm, hiện

DI

ỄN

nay được phổ biến ở các nước Châu Á, Chàu Phi Soysauce và Soypasti* có qui trình sản xuất tương tự. Một khối lượng lớn Soysauce và Miso được sản xuất tại Singapore, Korea, HongKong, Nhật Bail Trung Quốc. Sản phẩm nấy đuợc bán rộng rãi trên thị trường của các nước Phương Tùy.

Quá trình thực hiện công nghệ sản xuất Soy sauce, Miso : đậu tương không mốc, sạch sẽ đem rửa và ngâm qua đêm (lòh). ĩ iều đó có tác dụng ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn đặc biệt là các vi khuẩn gràm+ có sẵn trên đậu. Trong quá





37

ƠN

trình ngâm phải chú ý đến sự phát sinh nhiệt, sự sản sinh axit và các sản phẩm khác do hoạt động của vi sinh vật ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.

- Làm mềm cấu trục hạt đậu. - Tách vỏ đậu dễ dàng - Thanh trùng cho đậu trước khi ỉên men

ĐẠ O

Sau khi nấu, đậu được đem loại vỏ.

TP .Q UY

NH

Sau đó đem nấu, nếu nấu ở áp suất thường phải kéo dài thòi giarí, trống công nghiệp sản xuất thường nấu ở t° = 115°c, thời gian lh. Trong quá trình nấu phải đảm bảo nước luôn luôn ngập đậu. Quá trình nấu nhằm các mục đích saụ:

HƯ

NG

ở Trung Quốc Soysauce được sản xuất truyền thống từ Soybean, ở Nhật Bản Soysauce được sản xuất bằng cách trộn với 50% bột mì. Lúa mì được đem rang thơm, sau đó nghiền mịn.

TR

ẦN

Đậu được chuẩn bị ở trên đem trộn với lúa mì rang mịn. Khi đó mỖỊ hạt đậu được bao bên ngoài một lớp vỏ mỏng bột mì rang mịn. Nhờ có lớp bột bao làm cho hạt đậu đạt độ ẩm thích hợp cho quá trình hoạt động của vi khuẩn.

B

2.6.2. Sản phẩm tương lên men

10

00

Tương là sản phẩm lên men nhờ nấm mốc và vi khuẩn. Tương được sạn xuất cổ truyền, phổ biến ở Việt Nạm, Trung Quốc và một số nước khác.

Nấu chín 1

Để nguôi

Tị r

Lên mốc

Rang thơm ĩ Xay nhỏ

" * 1 , Ngâm trong nước muối 10%

DI ỄN

ĐÀ

N

TO ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Tương được sản xuất dân gian theo sơ đồ qui trình sau :





38

ƠN

Các quá trình xẩy ra khi lên men :

NH

- Thuỷ phân protein của đậu tương thành các sản phẩm đơn giản dưới tác dụng của hệ enzym của nấm mốc.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP

- Lên men lactic, axetic do hệ vi khuẩn có trong đậu tương.

.Q

UY

- Thuỷ phấn tinh bột thành glucoza dưối tác dụng của a,p amylaza và glucoamylaza của nấm mốc.





NH Ơ

N

C H Ư Ơ N G III

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM Đ ồ UỐNG

TP

.Q

UY

CÓ ALCOHOL (ALCOHOLIC BEVERAGE)

Rượu

O

3.1. LÊN MEN ETHANOL VÀ KỸ THUẬT SẲN XUẤT

ĐẠ

Các bước chủ yếu trong quá trình lên men ethanol:

TR

ẦN

HƯ

NG

Theo quan điểm sinh hoá học quá trình lên men ethanol gổm các enzym đường hoá. - Thuỷ phân gluxit tạo ra các đường đơn để chuẩn bị lên men - Nhân giống nấm men trong điều kiện yếm khí. - Lên men. - Chưng cất và tinh luyện rượu.

3.1.1. Quá trình hoá học của sự lên men ethanol

00

B

Sự lên men ethanol được trình bày theo sơ đồ tổng q u át: c 6h , 2o 6

10

i

HÓ A

c h 2o p

ÁN

-L

Í-

CHOH

TO

Photphoglyxeryl

ĐÀ

N

DI

ỄN

CHOH Photphoglyxeric

CHOH

V

CH3-CH2OH

Ethanol

CH2ÓH

Hình 3.1 : Sơ đồ lên men ethanol





40

NH

Xét về mặt hoá học, lên men ethanol bình thường chia làm 2 thời kỳ :

ƠN

3.1.2. Các thời kỳ lên men ethanol

TP .Q UY

1. Thời k ỳ cảm ứng :

HƯ NG

ĐẠ

O

Là thời kỳ đầu đường hướng phản ứng xảy ra theo chiểu hướng (a). Lúc này sản phẩm hình thành là glyxerin. Bỏi lẽ lúc này hàm lượng axetaldehyt (CH3CHO) chưa có nhiều để tiếp nhận hydro của alcoldehydrogenaza mà hydro lại chuyển đến cho Photphoglyxeralđehyt tạo thành photphoglyxerin, sau đó photphoglyxerin bị thuỷ phân giải phóng axit photphoric và glyxerin.

ẦN

2 .T h ò ik ỳ fín h :

10

00

B

TR

Lúc này lượng axetaldehyt đã hình thành nhiều, nên hydro từ alcoldehydrogenaza lại chuyển sang axetaldehyt (CH3CHO) theo chiều hướng phản ứng (b), lúc này sản phẩm chủ yếu là ethanol và C 02.

A

3.1.3. Dỉễn biến của quá trình lên men ethanol

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

Trong quá trình lên men ethanol đầu tiên tế bào nấm men hấp phụ đường và chất dinh dưỡng khác lên bề mặt của nó. Sau đó các chất khuyếch tán qua màng bán thấm của tế bào vào trong tế bào. Sự khuyếch tán này tuân theo định luật chung của sự thẩm thấu. Nước có thể ra vào tự do nhưng đường và các chất tan khác đã vào tế bào rồi thì không cho quay ra. Trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men, đường được chuyển hoá thành ethanol và C 02. Ethanol và C 0 2 tạo thành được thoát ra ngoài khỏi tế bào và khuyếch tán vào môi trường, ethanol hoà tan trong nước, bất cứ tỷ lệ nào. Lúc này môi trường lên men nhanh chóng được bão hoà bỏri khí C 02, khí C 0 2 hấp phụ trên bề mặt của tế bào nấm men và các vật thể rắn khác. Khi các bọt khí bẩm đầy trên bề mặt tế bào nấm men tạo thành như một cái phao, thắng đựợc trọng lực của tế bào, ca bọt khí và nấm men nổi lên. Bọt khí vỡ, tế bào nấm men lại chìm xuống. Như vậy nếu quan sát vào mồi trường lên men ta thấy nấm men vốn không di động t ò thành di động. Hiện tượng này góp phần làm tăng nhanh quá trình trao đổi chất và tốc độ lên men được tăng nhanh một cách tương ứng.





Các điều kiện của quá trình lên men ethanol Ote*vi

/o n

NH Ơ

3.1.4.

N

41

1. Điều kiện yếm khí và pH = 4-5 :

.Q

UY

Khi yếm khí : sự lên men ethanol mạnh mẽ, song sự phát triển của nấm men lại bị hạn chế, khi đó nấm men thu năng lượng để duy trì hoạt động sống của chính nó.

O

TP

Khi có 0 2 thì lúc này sản phẩm tạo thành chủ yếu là C 02+ H20 do quá trình hô hấp tế bào xảy ra tối đa để nấm men phát triển.

HƯ

NG

ĐẠ

Do đó khi có 0 2 sẽ kìm hãm lên men ethanol, hiện tượng kìm hãm lên men ethanol dưới ảnh hưởng của oxy là hiệu ứng paster. Như vậy trong điều kiện môi trường thật yếm khí và pH = 4-5 thì sự lên men ethanol sẽ xảy ra theo cơ chế nuôi ngược dương, trái lại khi có hiệu ứng paster thì sự lên men ethanol sẽ xảy rạ theo cơ chế nuôi ngược âm.

ẦN

Từ đó ta thấy rằng việc lên men ethanol phải để trong thùng kín.

TR

2. Nhiệt độ và nồng độ đường

00

B

Ngoài pH và độ yếm khí, nhiệt độ và nồng độ đường cũng ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men hay quá trình lên men.

10

- Lên men ethanol thích hơp nhất ồ nhiệt độ 29-32°C.

HÓ A

- Môi trường thuận lợi cho sự lên men ethanol là 10-18% đường.

Í-

Nấm men có khả năng lên men ethanol trong môi trường dung dịch có 2530% đường, nhưng chậm chạp.

TO

ÁN

-L

- Nếu nồng độ đường quá cao sẽ gây áp suất thẩm thấu lớn, phá huỷ trạng thái sinh lý bình thường của nấm men, khi đó thời gian lên men kéo dài, sử dụng không triệt để hết đường, đồng thòi ethanol tích tụ lớn ức chế hoạt động của nấm men.

DI

ỄN

ĐÀ

N

- Nếu môi trường có nồng độ đường quá thấp sẽ không có lợi về kinh tế (chi phí trang thiết bị lên men, nhân công,...).

3. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol và C 0 2

- Nồng độ ethanol ảnh hưcmg đến hoạt động của nấm men do đó ức chế lên men. Một số dẫn liệu cho thấy khả năng lẽn men của nấm men bị chậm lại khi môi trường có nồng độ ethanol là 2% và ngừng lại khi môi trường có nồng độ ethanol là 5%.





42

UY

NH ƠN

Khí C 0 2 sinh ra trong quá trình lên men ethanol. Việc tồn trữ C 0 2 trong môi trưcmg sẽ ức chế quá trình lên men ethanol. Song việc thoát khí C 0 2 lại tăng cường quá trình lên men ethanol. Bởi lẽ sự thoát ra khí C 0 2 làm môi trường khuấy động, kéo dài trạng thái lơ lửng^của nấm men do đó làm tăng nhanh sự lên men.

O

Nguyên tắc chung của việc sản xuất rượu từ bột ngũ cốc

TP

1. Kỹ thuật sản xuất đồ uống có alcohol từ bột ngũ cốc

.Q

3.1.5. Một sô qui trình kỹ thuật sản xuất đồ uổng có alcohol

NG

ĐẠ

+ Nếu tác nhân là nấm men : quá trình sản xuất rượu từ bột ngũ cốc sẽ qua các bước theo sơ đồ : Tinh bột -> Hồ hoá (nấu chín) -ỳ Đường hoá -ỳ Lên men -ỳ Rượu

HƯ

T

Nấm men

ẦN

Enzym đường hoá

t

00 B

TR

Khi dùng tác nhân là nấm men, tinh bột phải qua quá trình nấu chín và đường hoá nhờ enzym đường hoá (a, (3 amylaza và glucoamylaza), bởi vì nấm men không sinh tổng hơp được enzym đường hoá.

10

+ Nếu tác nhân là bánh men cổ truyền : quátrình sản xuất rượu từ bột ngũ cốc phải qua các bước theo sơ đồ : Lênmen ->Rượu

t Bánh men cổ truyền

-L

Í-

HÓ

A

Tinh bột -ỳ Hồ hoá (nấu chín)

ĐÀ N

TO

ÁN

Trong bánh men cổ truyền đã có sẵn một hệ vi sinh vật bao gồm : vi sinh vật có khả năng sinh ra enzym đường hoá và nấm men tham gia vào quá trình lên men rượu. Vì vậy trong trường hơp này quá trình thuỷ phân tinh bột và quá trình lên men diễn ra ngay trong một giai đoạn lên men. a. Sản xuất rượu từ gạo nếp (glutinous rice)

DI ỄN

* Nguyên liệu :

- 1 kg gạo nếp tốt không lẫn gạo tẻ. - 3 viên men thuốc. * Cách thực hiện :

Nếp vo sạch ngâm 1/2 giờ, nấu chín như xôi, không quá khô hoặc quá nhão. Để nguội 30°c trải ra mâm, men rượu giã mịn rắc đều vào cơm, trộn thật





43

NH ƠN

đều cho vào hũ bịt kín để lên men. Ba đến bốn ngày sau có mùi rượu đem chưng cất được rượu đế. Bã rượu dùng cho chăn nuôi. b. Kỹ thuật chế biến rượu nếp :

UY

* Nguyên liệu

TP .Q

- 1 kg gạo nếp tốt không lẫn gạo tẻ.

- 1 muỗm cà phê muối hoà nước sôi để nguội.

O

- 3 viên men rượu tốt.

ĐẠ

- 300g đường trắng

G

- 1lít rượu đế ngon.

HƯ N

* Cách thực hiện :

HÓ A

10

00

B

TR

ẦN

Nếp vo sạch ngâm 1/2 giờ, nấu chín không khô và không nhão. Để nguộ 30°c trải ra mâm. Bánh men giã mịn rắc vào nếp 1/3 số lượng bánh men. Thấm tay bằng nước muối vo viên nếp tròn nhỏ lăn trên men bột còn lại ở trên cho đều. Xắp từng viên nếp vào hũ, ủ hở 2 giờ và ủ kín ở nơi thoáng mát. Ba bốn ngày sau có mùi rượu, nấu nước đường cho thêm vào cho cơm rượu ngọt dịu, sau 1 tuần cho rượu đế vào. Sau 1 tháng (kể từ lúc cho rượu đế ), xay bấ nếp cho thật mịn tạo dung dịch sánh mịn màng. Rượu nếp loại này thấp độ hơn rượu đế, thường người ta uống rượu ướp lạnh với đồ nhậu nem bì,... Yêu cầu kỹ thuật: Rượu trắng đục như nước cơm, thơm, ngọt, có mùi rượu nhẹ.

-L

Í-

c. Kỹ thuật chế biến cơm rượu

TO ÁN

* Nguyên liệu - Nếp trắng lkg

- Nước muối ( lmuỗm cà phê muối hoà trong 1 chén nứớc).

DI

ỄN

ĐÀ N

- Bánh men : 1,5 viên.


Nếp vo sạch, nhặt sạn, thóc, ngâm 1/2 giờ, nấu Cơm nếp không khô, không nhão. Khi chín trải ra mâm để nguội 30°c. Men giã nhuyễn rắc đều lện nếp Thấm nước muối vào tay vo tròn cơm vừa trộn thành viên nhỏ, đặt các viên nếp vào hũ ủ kín 3-4 ngày là ăn được. Muốn nhiều nước thì cho thêm nước đường (150g/0,5 lít nước).





44

NH ƠN

2. Kỹ thuật sản xuất ch ế phẩm bánh men cổ truyền dùng trong sản xuất rượu

.Q UY

Chế phẩm men cổ truyền ( bánh men thuốc bắc) là canh trường không thuần khiết của hệ vi sinh vật có khả năng sinh trưởng tổng hợp hệ enzym đường hoá và lên men rượu.

TP

Kỹ thuật sản xuất men cổ truyền ở các địa phương khác nhau là khác nhau, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm gia truyền.

O

Qui trình công nghệ sản xuất men cổ truyền gồm các bước chính như sau:

ĐẠ

ự Gạo -ỳ Ngâm nước Để ráo Xay thành bôt Nhào bột (Với men nr'* giống + Thuốc men + Nước ) Định hình bánh men “> ú men “> 8ấy khô “> bánh men thành phẩmT^>^ * (JÌ>oc ; wO

HƯ N

G

,

♦

ẦN

Thuốc men : là hỗn hơp (dạng bột) của các vị thuốc bắc và thuốc nam, có vai trò kích thích sinh trưởng và sinh tổng hợp enzym của hộ vi sinh vật.

00 B

TR

Độ ẩm của bột nhào thích hợp là 50-55%. Ở độ ẩm này thích hơp cho hệ vi sinh vật phát triển và hoạt động sinh tổng hợp enzym. Đồng thời tạo cho bánh men có độ xốp cao, mùi thơm, trắng ngà, đạt khả năng lên men mạnh nhất.

10

Lượng thuốc men thích hợp là 8-10%, ờ hàm lượng này cho sản phẩm bánh men có độ xốp cao, thơm và chất lượng bánh men tốt nhất.

Nhiệt độ trung bình (°C)

Thời gỉan ủ men (Gỉờ)

13-14

72

20

40-50

32-34

18-19

20-24

30-40

ÁN

Mùa đông

-L

Mùa trong nảm

Í-

HÓ

A

Lượng men giống thích hợp là 4%. Thòi gian ủ men và nhiệt độ có liên quan tỉ lệ nghịch và được xác định như sau :

TO

Mùa xuân

ĐÀ N

Mùa hè

Nếu ủ trong tủ ấm thì tại t°TB=30±l°C với thòi gian là 19-20 giờ.

DI

ỄN

Mùa thu

Thuốc men có thể chọn 1 trong 4 bài vị thuốc do ống Nguyễn Văn Hiệu đại học Thương nghiệp Hà Nội nghiên cứu. Thành phần các vị thuốc Bắc và thuốc Nam :





45

- Nhục đầu khấu

3g

- Bạc hà

2g

- Bạch truật

2g

- Tế tân

- Nhục quế

2g

- Uất kim

NH

- Thảo quả

2g

- Tiểu hồi

- Cam thảo

2g

- Khùng cùng


3g

- Cam thảo

2g

- Bạch truật

2g

- Bạc hà

- Nhục quế

2g

ĐẠ

2g

- Tế tân

3g

- Thảo quả

3g

- Tiểu hồi

3g

ẦN

ƠN

+ Bài thuốc 10 vị thuốc bấc

5g

- Cam thảo

3g

3g

- Tế tân

5g

3g

- Tiểu hồi

3g

2g

UY

TP

.Q

2g

NG

TR B

- Thảo quả

2g

HƯ

thuốc 6 vị thuốc Bắc : Nhục quế

O

thuốc 8 vị thuốc bấc :


3g

00

thuốc 10 vị thuốc nam lOg

-L á ổi

6g

- Giềng củ

6g

- Lá cúc tần

6g

- Lá ngải cứu

6g

- Lá bưởi

6g

- Hạt tiêu

6g

-L á húng quế

6g

6ẽ

- Nhân trần

6g

Í-

HÓ

A

10

- Cam thảo nam

-L

- Gừng củ

TO

ÁN

Với 4 bài thuốc trên đây thì bài 10 vị thuốc bắc có chất lưỡng bánh men cao hơn tất cả.

3. Kỹ thuật lên men ethanol và sản xuất rượu quả

DI Ễ

N

ĐÀ

N

Đặc điểm của rượu quả là loại đồ uống có hàm lượng e.hanol thấp. Thành phần của rượu quả ngoài ethanol còn chứa các chất dinh dưông khác như axit amin, Vitamin, khoáng, các axit hữu cơ, các chất tạo màu, tạo mùi đặc trưng,... Nguyên tắc chung khi sản xuất rượu quả :

v':;A-Ì£ỉ^ỉ Rượu quả được hình thành nhờ quá trình lên men trên môi trường dinh dưỡiig của nước quả. Tác nhân lên men trong từng trường hợp có thể led dụng các, nấm men có trên bề mặt ngoài của quả, hoặc có thể bổ sung từ ngoài vàó.


.*

í




46

NH ƠN

a. Kỹ thuật sản xuất rưọĩi nho (Grape wine)

TP .Q U O

HƯ NG

ĐẠ

Nho tươi ịnlct Chà dập ị Phối trộn Đường ị Lên men ^ , Chiết lọc ị Làm trong ị Thành phẩm

Y

Công nghệ sản xuất rượu nho bao gồm các bước như sơ đồ :

TR Ầ

N

.

* Nguyên liệu :

10 00 B

Nho tươi, chưa có dấu hiệu hư hỏng. Nho là ỉoại quả chứa nhiều đường đơn như glucoza, fructoza và chứa sẵn các nấm men (Yeast) có khả năng lên men rượu.

A

* Xử lý trước khi lẽn men :

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

Nguyên liệu cần được rửa sạch cát bụi hoặc thuốc sâu (nếu có) và đem để ráo. Nho trước khi phối trộn với đường cần tiến hành chà dập để quá trình lên men nhanh. Để tiến hành lên men nhanh cần bổ sung thêm vào nho một lượng đường theo tỉ lệ đường/nho là 25-30%. Lượng đường bổ sung có tác dụng thúc đẩy nấm men phát triển và lên men nhanh trong giai đoạn đầu. Đảo trộn cho đường tan hết và ngấm đều là được. Chú ý trong giai đoạn này không nên bỏ hột nho, theo các chuyên gia rượu nho của Tiệp Khắc thì một số chất có trong hột nho lại gia tăng vị và mùi thơm của rượu nho.

ĐÀ

* Lên men :

DI Ễ

N

Cho toàn bộ hỗn hợp vào bình kín. Thời gian lên men sớm nhất là 10 ngày, ở điều kiện t° = 28-32°C, có thể lên men chậm ở nhiệt độ thấp hơn nhưng thời gian phải kéo dài như ở một số nước Đông Âu. Sau khi quá trình lên men kết thúc cần đưa toàn bô khối chế phẩm lên men bảo quản trong kho lạnh thêm vài ngày để gia tầng mùi thơm và vị ngon của rượu nho. * Chiết r ú t: Có thể chiết rút rượu nho qua bộ phận lọc sơ bộ và lọc tinh.





47

Y

NH ƠN

* Làm trong : Sử dụng phương pháp lắng đọng nhiều lần hoậc sử đụng cá phương pháp hấp phụ bằng các polyme có tính keo như gelatin, alginic, Agar,... sản phẩm rượu nho đạt 15-20°, nếu muốn bảo quản lâu và có độ rượu cao hofn có thể bổ sung thêm rượu trắng với tỉ lệ sao cho độ rượu sau khi pha chế đạt 25-30°

.Q U

b. Kỹ thuật sản xuất rượu dứa

TP

b l. Sơ đồ công nghệ

( q ó t VỌ

ĐẠ

X ử lý

O

Dứa

-

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00 B

TR

ẦN

HƯ N

G

i Làm dập Ị Ép tr ì ' . Dịch ^ i Hoà đường (80g/l ,2kg dứa quả) Lọc

i Gia nhiệt Cv ị Để nguội I Lên men .ér ũS^r\ ị Xử lý ịThành phẩm

.

DI

ỄN

ĐÀ

N

Hình 3.2 : Sơ đồ sản xuất rượit dứa

b2. Giải tì lích quá trình thực hiện : * Nguyên liệu Dứa (thơm) + Nước xay nhuyễn, vắt hết nước bỏ bã. Hoà đường vào cho tan, lọc sạch. Đun sôi dung dịch để thanh trùng trong 10 phút, cho đung dịch vào hũ đã khử trụng sẵn (chú ý 2lọ, thể tích hũ) để nguội đến 30°c. Cho men bột vào và





48

UY

NH ƠN

hoà cho đều và ủ hở trong 4 giờ. Sau đó ủ kín lại (không được mở ra) để chỗ mát thực hiện quá trình lên men. Sau 1 tháng lên men dung dịch tự lắng trong. Chiết lấy nước trong qua lọ khác đã khử trùng sẵn, đậy lại cho kín, ủ thêm một thời gian từ 3 tháng trở lên rượu sẽ ngon hơn và trong hơn. Chiết ra chai, dán nhãn, đóng nắp kín bảo quản ồ nhiệt độ thường hay nhiệt độ lạnh.

.Q

Yêu cầu kỹ thuật: rượu trong, thơm, màu vàng đẹp, độ rượu đạt 18°.

TP

c. Kỹ thuật sần xuất rượii Sơ-ri (Cherrywine)

ĐẠ O

* Nguyên liệu :

10 00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

- 1kg sơ ri chín đỏ, không dập. - Đường c á t: 600g. - Rượu đế 40° : 1/3 lít. * Cách thực hiện : Sơ ri rửa sạch để ráo, xắp vào hũ, một lớp sơ ri một lớp đường cho đến khi hết 400g đường. Đậy kín, lên men nơi thoáng mát 3-4 ngày. Lúc này sơ-ri chín đỏ bị nhăn lại bắt đầu đổi màu, có mùi thơm nồng hơi rượu, cho rượu vào đậy nắp kín để khoảng 15 ngày. Nấu nước sôi hoà 200g đường còn lại, để nguội đổ vào hũ lên men, đậy kín 15 ngày, rượu trong dần đem gạn uống. Rượu ngon là rượu có màu đỏ sậm, hơi đục vì rượu sơ ri rất khó trong như rượu chế biến từ dứa, chuối,... d. Kỹ thuật sản xuất rượu dâu Đà lạt (Đà-Lạt - Mulberry wine)

HÓ

A

* Nguyên liệu :

- Nước 1/2 lít

- Đường c á t: 300g

- Rượu đ ế : 1/5 lít

-L

Í-

- lkg dâu Đà L ạ t;

ÁN


ĐÀ N

TO

Dâu rửa sạch, lặt vỏ, xắt nhỏ, bỏ chỗ ủng thối, xắp vào hũ cứ llớp đường, 1 lớp dâu cho đến hết 150g đường. Đậy nắp kín, lên men 7 ngày rượu hình thành. Nấu nước đường ( 150g đường còn lại + V2 lít nước ) để nguội bổ sung vào hũ tiếp tục ủ lên men, 7 ngày sau cho thêm V5 lít rượu đế vào, ủ tiếp cho đến khi dâu nổi lên mặt, rượu có mùi thơm nồng, chiết rượu ra tiếp Iục lắng trong và sử dụng.

DI

ỄN

e. Kỹ thuật chế biến rượii trái cây tổng họp (Fruitwine)-(chuoi-chanhcam). * Nguyên liệu : - Chuối chín m ù i: lkg

- Cam : l/2kg

- Chanh : 1/2 kg

- Đưòng c á t: lkg.





49

NH ƠN


ĐẠ

O

TP

.Q UY

Chuối lột vỏ, ép mỏng, chanh rửa sạch, xắt lát mỏng, cậy bỏ hột, sắp thứ tự một lớp đường một lớp chuối, một ỉớp đường một lớp chanh, một lớp đường một lớp cam và theo chu kỳ lặp lại., tiếp tục cho đến hết và phía trên rải một lớp đường dày 2cm. Đậy thật kín để nơi mát. Quá trình lên men 20 ngày, rượu hìỉih thành ngập nguyên liệu, chắt ra ta được rượu thơm ngon nguyên chất. Nếu muốn lấy rượu đợt II thì nấu thêm nước đường (V2 kg đường + i,5 lít nước) để nguộỉ cho vào đậy kín ủ lên men lần 2 trong 10 ngày. Nếu cần độ rượu cao cần bổ sung thêm rượu đế. g. Kỹ thuật chế biến rượu cam (Orange wine).

NG

* Nguyên liệu

HƯ

- Cam to, mọng nước, khối lượng lkg

ẦN


- Men rượu : lbánh.

00

B

* Thực hiện :

TR

- Rượu đế 1/5 lít

Í-

HÓ

A

10

Cam lột vổ mỏng phía ngoài để riêng. Lột ra từng múi sắp vào nồi hấp cách thuỷ. Sau đó tách lấy tép cam, sắp một lớp đường, một lớp tép cam cấy vào 7,0 lít men hay 1 bánh men cà nhuyễn lên men kín 5 ngày nấu thêm nước đường đổ vào ( 150g đường trong V2 lít nước ) đậy kín và ủ thêm 15 ngày rượu trong và chắt uống.

-L

h. Kỹ thuật chế biến rượu mít (Jack wine).

ÁN

* Nguyên liệu

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

- Ikg mít chín nhão


- Men bánh mì 1/10 lít (hay 1g = lviên) - Nước : 1lít

,;v

-Rượu đế 1/10 lít * Cách thực hiện :

.

_ ‘

\ . ị-:

Múi mít bỏ hột, xé tơi trừng sợi, trộn mít + 150 g đường + men cho đều vàrlí cho vào hũ nắp kín. Lên men 4 Iigày rượu có màu vằng, mùi thơm ngon. Để thur •^ỊệỆỆ-ịì-.1.


WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON . ■



50

NH ƠN

rượu lần 2 nấu nước đưcmg ( 150g đường trong 1 lít nước ) để nguội đổ vào cho lên men tiếp 10 ngày, cho thêm rượu đế Vio lít chắt ra tiếp tục để trong chai kín, lắng trong. i. Kỹ thuật chê bien rượu chuối (Bananawine)

.Q UY

* Nguyên liệu - lkg chuối chín già

TP

- Đường c á t: lkg

ĐẠ O

- Men rượu : 1/10 lit hay lg=lviên - Nước sạch : 3 lít

NG

- Vani : lống

HƯ

* Cách tiến hành

00

B

TR ẦN

Chuối lột vỏ, xắt mỏng, hấp chín để bớt chiit nhớt sau này rượu sẽ trong hơn, hoà 3 lít nước với Ikg đường đun sôi để nguội sắp chuối vào hũ thuỷ tinh, đổ nước đường, cấy men và đậy kín lên men sau li háng rượu trong, đem lọc ta được rượu chuối, muốn thơm hơn thì cho vanỉ vào. Thường lkg chuối cho 3 lít rượu. Muốn độ rượu cao cần bổ sung rượu đế.

10

k. C hế biến rượu COCTAI (cockteil)

A

* Nguyên liệu

- Rượu chuối, cam, chanh : 100 ml

- Rượu m ít: 50 ml

- Rượu nếp than 100ml

Í-

HÓ

- Rượu dứa 300iìil

-L

- Rượu dâu : 50mỊ

ÁN


TO

Nguyên tắc : Lấy mùi căn bản làm mùi chủ yếu ;

N

Lấy màu căn bản làm nền màu sắc.

DI

ỄN

ĐÀ

Lấy 300ml rượu dứa màu vắng đậm làm màu căn bản (dung dịch 1) pha 50 ml rượu mít và 50 ml rượu dâu để lấy mùi thơm gắt, nồng (dung dịch 2). Pha 50ml rượu nếp than vào 300ml rượu dứa(3). Pha dung dịch 2 vào dung dịch 3 ta cổ dung dịch 4. Cuối cùng cho 100 ml rượu chuối, cam, chanh vào dung dịch 4. Ta sẽ có rượu cockteil thật thơm ngon. Để thưởng thức loại rượu này người ta thường chuẩn bị thêm một đĩa trái cầy gồm có : nho, táo, vải : gọt vỏ thái nhỏ đem ướp lạnh trước khi dùng.





300ml(dd-l)

100ml

Rượu mít

Rượu dâu

50ml

50ml

lOOml

.Q

T~ dd -2

O

TP

dd-3

Rượu chuối, cam, chanh

NH

Rượu nếp than

UY

Rượu đứa

ƠN

Cách tiến hành có thể mổ tả theo sơ đồ :

ĐẠ

dd-4

HƯ NG

dung dịch-5 Hình 3.3 : Sơ đồ pha chế rượu cocteỉl L Kỹ thuật sản xuất rượu vang (wine)

00

B

TR

ẦN

Rượu vang là sản phẩm lên men đặc biệt nhờ tác nhân vi sinh vật là nấm men Ỷà vi khuẩn. Rựợu vang được sản xuất từ quả, ngoài quá trình lên men rượu còn có quá trình ỉên men axit hữu cơ đặc trưng nhờ quá trình Malolàctic. Do vậy rượu vang có mùi vị đặc biệt mà các rượu quả không có. Rượu vang cũng là nưốc quả lên men.

HÓ A

10

Sơ đổ qui trình lên men rượu vang được khái quát như sau : Nước ép liho hoặc dứa

-L

Í-

Giai đoạn I

VỊ khuẩn Leuconóstoc - oenos

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

Giai đoạn II

* Ngủyèn liệu để sản xuất rứợu vang là các loại quả có khả năng sản xụất rượu như: nho, mít, dứa,.. Yêu cắu nguyèn liệu tứời tốt, Gổ độ chín kỵ ứiuật Áích hợp/sau đó đem rửa sạeh ép lấỹ địch quẫ.

* Lên men : Có thể lên men 1 giai đoạn hoặc 2 giaỉ đoạn có nghĩa là có thể thực hiện hai gỉaỉ đoạn này tròng 1 thòi gian hoặc có thể tách ra haí thcri gimi





52

NH ƠN

riêng biệt. Theo các chuyên gia công nghệ cho thấy việc lên men rượu vang theo hai giai đoạn riêng biệt cho chất lượng của rượu vang ngon hơn, thơm hơn.

UY

- Giai đoạn I : Nhằm mục đích tạo ra các sảỉi phẩm lên men trong đó ethanol là chủ yếu dưới tác dụng của S.serevisiae.

O

TP

.Q

- Giai đoạn II : Nhờ hệ enzym của vi khuẩn Leuconostoc oenos sẽ chuyển hoá một số axit hữu cơ, trong đó phản ứng chuyển axit malic thành axit lactic là quan trọng nhất.

' CQ * CH3-CHOH-COOH

ĐẠ

HOOC-CHr CHOH-COOH Axit malic

NG

Axit lactic

HƯ

hoặc xitric thành lactic

TR

ẦN

Tỷ lệ giữa các axit hữu cơ và ethanoỉ là một trong các yếu tố quan trọng tạo nên hương thơm và vị ngon đặc trưng của rượu vang. Nhiều dẫn liệu cho rằng quá trình Malolactic là bước quyết định tạo nên chất lượng đầy đủ cho rượu vang.

00

B

//!. Phương pháp bảo quản rượu quả

HÓ A

10

- Rượu quả sau khi chế biến có độ rượu thấp, các chất dinh dưỡng cao, chỉ bảo quản trong thời gian ngắn tuỳ thuộc vào nhiệt độ bảo quản. - Muốn bảo quản lâu cần kết hợp các biện pháp :

-L Í-

+ Nhiệt độ thấp + Lọc trong

TO ÁN

+ Bổ sung thêm ethanol.

N

3.2. LÊN MEN SẢN XUẤT ETHANOL CÔNG NGHIỆP TỪ TINH BỘT

ĐÀ

3.2.1. Enzym Novo cho sản xuất ethanol

DI ỄN

Qui trình sản xuất đổ uống có rượu từ những nguyên liệu thô chứa tinh bột đã được áp dụng qua nhiều thế kỷ ở nhiều nước trên thế giới. Sự chuyển hoá của nguyên liệu tinh bột ở dạng thô thành đường lên men được tiến hành bởi sự có

mặt của enzym hoạt tính Amylolitic. ở Tây Âu, mạch nha từ lúa mạch là nguồn enzym truyền thống phục vụ cho quá trình này. Trong khi đó ò Viễn Đông





53

NH ƠN

Amylaza thường được sản xuất từ nấm mốc phát triển trên môi trường nuôi cấy Ịà các loại ngũ cốc có chứa tinh bột.

TP

.Q UY

Ngày nay, các ỉoại Amylaza vi sinh vật đã được tinh chế có hoạt tính cao đã được áp dựng ngày càng gia tăng. Các dẫn liệu cho rằng việc sử dụng Amylazặ vi sinh vật đà mang lại hiệu quả kinh tế 1ỚI1 hơn các quá trình lên men truyền thống khác.

HƯ N

G

ĐẠ

O

Trong nhiều năm qua, Novo industry A/S từng ià nguồn cung cấp chủ yếu các loại enzym vỉ sinh vật cho sản xuất đồ uống có rượu tại nhiều nước trên thế giới. Những kinh nghiệm tổng quát vể việc sử đụng Amylaza hoá lỏng tinh bột đã được tập hợp khá đầy đủ đó là Termamyl và Fungamyl. Sự kết hợp Saccharifying amylaza và Spiritamylaza Novo đã thay thế hoàn toàn hay một phần cho m àít, mạch nha ở nhà máy rượu,

ẦN

1. Các loại enzym của hăng Novo Đan mạch

1

00 B

TR

Trong cổng nghệ sản xuất alcohol, enzym xúc tác cho quá trình thuỷ phận tinh bột thành đường lên men là khá quan trọng. Cac enzym này thuộc loại Amylaza.

10

Novo Amylaza bao gồm các loại sau :

-L

Í-

HÓ

A

Termamyl 60L, Fungamyl 8Q0L và Spiritamylaza Novọ 150L được sản xuất từ các vi sinh vật không gây bệnh trong điều kiện vệ sinh cao, sự lựa chọn, sàng lọc gắt gao. Các Novo amylaza này thường được tinh chế, cô đặc và tiêu chuẩn hoá ở dạng lỏng để có hoạt động cao. Các enzym này có thể lull trữ 6 tháng mà không có những biến đổi nào về hoạt tính trong điểu kiện bảo quản không lớn hơn 25°c. f

ÁN

a. Termamyl ỐOL :

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

Tennamyl 60L là một enzym a-Amylaza cô đặc ở dạng lỏng, hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao. Hoạt động của nó là thuỷ phân tinli bột thành dextrin giốn^ như a-Ainylaza của malt. Termamyl 60L có thể hoạt động tốt trong thuỷ phân ở pH 5,0 ; nhiệt độ 90°c và không yêu cầu sự có mặt của muối canxi cho sự ổn định của nó. b. Fungatnyl 800L

■

.

'

^

1'*-$ịịiậ:ỵ.k■

Fungamyl 800L ỉà một P-Amylaza cô đặc dạng lỏng. Nhiệt độ tối thích là 60-65°C, Fungamyl 800L hòạt động của nó là thuỷ phân tinh bột thành dextrin





54

NH

ƠN

giống như các p-Amylaza khác, tuy nhiên có một lượng lớn mantoza được hình thành.

TP .Q

UY

Fungamyl có thể hoạt động thuỷ phân tinh bột ở pH 4,5 và không đòi hỏi điều kiện có muối canxi cho sự ổn định cùa nó.

c. spiritamylaza Novợ Ỉ50L

HƯ NG

ĐẠ O

spiritamylaza Novo 150L là một glucoamylaza lỏng cô đặc, được sử dụng thuỷ phân tinh bột trong công nghệ lên men rượu, enzym này thuỷ phân tinh bột hoàn toàn thành các đường lên men glucoza không có các dextrin trong sản phẩm thuỷphân. spiritamylaza Novo giữ được hoạt tính và ổn định bến vững ở pH thấp như pH=3 tại 60°c.

TR

ẦN

Tính ổn định của spiritamylaza không phụ thuộc vào sự có mặt của ion canxi (Ca++).

0B

2. Các quì trình tổng quát sản xuất ethanol

10 0

a. Các công đoạn chính trong sẩn xuất ethanol

HÓ

A

Sản xuất alcohol từ các nguyên liệu chứa tinh bột sống được dựa trên các quá trình cơ bản sau : * HỒ hoá tinh bột:

-L

Í-

Sự hoà tan tỉnh bột vào nước và nâng nhiệt để tạo điều kiện hổ hoá tỉnh bột, enzym đường hoá dễ dàng hoạt động thuỷ phân tinh bột.

ÁN

* Sự thuỷ phân tinh bột:

TO

Đưa tỉnh bột hồ hoá vào thiết bị thuỷ phân tạo thành đường lên men. Quá trình thực hiện nhờ enzym chủ yếu đã nêu ở trên.

ĐÀ N

Quá trình thuỷ phân tỉnh bột bằng enzym gồm 2 giai đoạn :

+ Giai đoạn hoá lỏng làm ỉoãng tinh bột.

DI ỄN

Tinh bột hồ hoá bị bẻ gãy các phân tử thành các phân tử ngắn mạch như các dextrin bỏi các enzym Termamyl hay Fungamyl. Độ nhớt của dung dịch này giảm xuống nhanh chổng. + Giai đoạn đường hoá:





55

NH

ƠN

Các dextrin bị thuỷ phân tiếp tục thành đường khử gỉucoza bởi enzym Spiritamylaza Novo. * Sự lên men :

UY

Là quá trình biến đổi đường thành ethanol nhờ nấm men

TP .Q

* Sự chưng c ấ t:

ĐẠ

O

Là quá trình phân tách, tinh chế và cô đặc sản phẩm ethanol.

b l . Công nghệ Đức (German process)

NG

b. Một sô' công nghê sản xuất ethanol

ẦN

HƯ

- Đầu tiên ngũ cốc được xay nhỏ cùng với nước cho vào thiết bị Hence cooker, tiến hành nấu ỏr nhiệt độ cao. Quá trình này chưa bổ sung enzym vạ không cần thiết khuấy trộn.

TR

- Quá trình hoá lỏng tinh bột được thực hiên theo một trong hai quá trình sau :

10 00

B

+ Hoá lỏng ở nhiệt độ cao : thựe hiện ở thiết bị Mash-tub, nhiệt độ 80°G thời gian ngắn, bổ sung 0,3-0,6 lít enzym Termamyl 60L trên 1 tấn metrix tinh bột. Thòi gian gia nhiệt 20 phút.

HÓ

A

+ Hoá lỏng ở nhiệt độ thấp hơn.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L Í-

Sau khi hồ hoá, mash được làm lạnh bằng hệ thống đường xoắn lạnh, cộng thêm 0,1-0,2 lít enzym Fungamyl 800L trên ltấn metrix tinh bột Trong quá trình khuấy đảo liên tục. Quá trình cung cấp nước lạnh theo đường xỏắn lạnh dừng lại khi nhiệt độ đạt được 55-60°C. Sau đó bổ sung 1,5-2 lít enzym Spkitamylaza 150L vào dung dịch ở nhiệt độ dưới 55°c, sau khi đường hoá hỗn hợp được làm lạnh đến 30°c và chuyển sang thiết bị lên men. V- ■

ỉ>2. Công nghệ M ỹ :

Theo công nghệ Mỹ, ngũ cốc chứa tinh bột sống được xay nhỏ cho vào thiết bị nấu cùng vối nước. Thiết bị nấu là một thiết bị trục nằm có cánh khuấy làm việc liên tục. Quá trình hồ hoá và đường hoá được thực hiện theo hai bước :





56

80°c, X=

10-20 phút.

NH ƠN

Hỗn hợp nước nấu trong nồi chân không ở nhiệt độ Lượng enzym 0,3-0,5 lít Termamyl 60L trên ltấn metrix tinh bột.

30°c và chuyển sang thiết bị lên men.

TP .Q

Sau đó hỗn hợp được làm lạnh đến

UY

Sau khi hồ hoá, bổ sung thêm 1,5-2 Jit enzym spiritamylaza Novo 150L trên ltấn metrix tinh bột để thực hiên đường hoá hoàn toàn.

O

b3. Công nghệ liên tục :

HƯ

NG

ĐẠ

Ngũ cốc chứa tinh bột sống được xay nhỏ cùng với nước và Termamyl 60L, cho vào thiết bị gia nhiệt. Nhiệt độ lúc này nâng lên 130-160°c, sau đó làm lạnh đến 80-90°C. Phản ứng thuỷ phân tiến hành ở nhiệt độ 80-90ưC.

10

00

B

TR

ẦN

Liều lượng của Termamyl 60L .cần thiết phụ thuộc vào kiếu thiết bị, phụ thuộc vào kích thước của ống và lực ép maximum .trong hệ thống. Trong mọi trường hợp, liều lượng Termamyl sẽ giống như phương pháp của Mỹ. Để đường hoá hoàn toàn cần bổ sung thêm enzyin spiritamylaza Novo 150L- Liều lượng enzym này giống như phương pháp của Mỹ và Đức đã trình bày ở trên. Sau đây là sơ đồ thiết bị của các pmíơng pháp sán xuất alcohol :

HÓ

A

Sơ đồ 1 : Phương pháp tổng quát chung. Sơ đồ 2 : Sơ đồ thiết bị sản xuất alcohol của Đức.

-L

Í-

Sơ đổ 2 : Sơ đồ thiết bị sản xuất alcohol của Mỹ.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

Sơ đồ 2 : Sơ đồ thiết bị sản xuất alcohol theo phương pháp liên tục.





57 Lên men

Thuỷ phân

_

Hơi nước

enzym

Sơ đồ II :

nấm men

O ĐẠ

rCĩz

Nước ]ạn)'

CM

Sản phẩm álcòhol

Hơi nước

Spiritamylaza và nấm men

Iĩoặc: Tennamyl Fugamyl Spiritamyl

Ngũ cốc chứa tinh bột sống và nước

Chưng cất

TP .Q UY

Sự hoá lỏng

Nguyên liệu tinh bột sống

NH ƠN

Sơđồ I :

Sản phẩin^ alcohol ỉ Hơi nước

NG

Lên men

Cột chựng cất

HƯ

Hưi nước

Yeast

-Îơi nước

Sản phẩm^

o1r*r*V»r\l alcohol

ĐÀ

N

TO

Nu ũ cốc xay + Nước + Tennamyl

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR Ầ

N

vH ... Nước ngưng

Nước lạnh

ỄN

V

DI

r\ r\

Hơi nước Lên men

N\N

Cột chừng cất .......... Nước ngưng

WWW Nấu

Biến dổi

T Làm lạnh

Lên men

Hình 3.5. Sơ đồ công nghệ sản xuất alcohol Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



NH ƠN

58

3.2.2. Sự lên men ethanol công nghiệp từ các bột ngũ cốc íự nhiên

TP

.Q

UY

Một số các loại ngũ cốc như sắn (Cassava), ngô (corn), khoai ngọt (sweeet potato),... có chứa inulin có cấu tạo gần giống tinh bột. Do đó các nguyên liệu này được dùng sản xuất rượu và đã làm tâng khả năng sản xuất ethanol ớ các nước nhiệt đới. Bột Iigô đã trở thành nguyên liệu chính sản xuất ethanol ở Mỹ. Củ sắn là loại rễ của cây sắn chứa nhiều bột có khả năng lên men ethanol.

O

2. Sản xuất ethanol công nghiệp từ ngô (com)

DI ỄN

ĐÀ

N

TO ÁN

-L Í-

HÓ A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

a. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất ethanol ngô được trình bày trên sơ đồ hình khối (hình 3-6).

Hình 3.6. Sơ đổ khối của quá trình sản xuất ethanol trong công nghiệp từ ngô





59

NH Ơ

N

b. Giầỉ thích sơ đồ :

.Q U

Y

Nguyên liệu ỉigô từ nơi bảo quản được đem xay nhỏ, bổ sung nước, điều chỉnh pH và nấu. Sau đó địch nấu đem làm nguội đến nhiệt độ thích hợp, bổ sung enzym Amylaza của nấm mốc để thuỷ phâh tinh bột thành glucoza. Sau đó lến men ở điều kiện t° = 32°c, thời gian 48 giờ, hiệu suất lên men đạt 90%.

ĐẠ O

TP

Sau khi lên men hỗn hợp được đưa sang bộ phận chưng cất. Ethanol loãng được tinh chế và nâng cao Iiổng độ bởi quá trình ngưng tụ. Nhờ quá trình ngưng tụ đã loại được các tạp chất như aldehyt, Ceton, dầu fusel (ddu khét).

NG

Sau đó ethanol được đưa sang khu vực loại nước bằng benzen và sản phắm cuối cùng là ethanol khan.

00

B

TR Ầ

N

HƯ

Lượng bã rượu còn lại ở đáy thiết bị chưng cất được đưa sang thiết bị ly tâm tách phần đặc, phần lỏng được đưa sang thiết bị cô, cô đến độ khô 50%. Chất lỏng cô đặc và phần đặc được trộn với nhau và đưa vào thiết bị sấy có cánh khuấy (Fluidized transport type dryer ). Khi sản phẩm đạt 10% lượng ẩm, được bao gói dùng cho chăn nuôi. Chế phẩm này có hàm lượng protein 28-36% so với lượng bã rượu, hàm lượng protein này là do sự sinh khối của nấm men trong quá trình Ịên men.

10

2 . Sản xu ấ t ethanol từ bột sắn :

HÓ A

a. Giói thiệuchung:

-L

Í-

Củ sắn (Cassava) có tên La tinh là Manihot esculenta và sắn còn có tên gọi là manioc hay tapioca, sắn có phổ biến ở hầu hết các nước nhiệt đới. Rễ củạ cây sắn phát triển thành củ có thành phần : tinh bột 20-35%, protein : 1-2%.

DI

ỄN

ĐÀ N

TO ÁN

Thành phần của bột sắn như sau :

:

Thành phần

g/100 g khô

Tinh bột

80-89

Đường tổng số

3.6 -6 ,2

Đường khử

0,1 - 2,8

Pentoza

0 , 1- 1,1

Fiber (thớ, rễ con)

1.7-3,8

Protein

2,1-6,2

Chất béo

0 ,2 -0 ,7

Tro

0,9-2,4





NH ƠN

Sản Iứợng ethanol từ Cassava có thể cho tới 3440 lít /ha hoặc 7600 lít/ha. Khả năng cho ethanol nhiều hơn so với các loại tinh bột khác.

Công nghệ ethanol từ tinh bột sắn gồm 4 công đoạn chính :

UY

Sau đây là công nghệ sản xuất ethanol từ tinh bột sắn.

.Q

- Nấu nhằm mục đích biến tinh bột từ trạng thái rắn thành trạng thái hoà

TP

tan.

ĐẠ O

- Đường hoá - nhằm biến tinh bột hoà tan thành đường nhờ tác dụim của enzym.

HƯ NG

- Lên men - biến đường thành rượu và C 0 2 dưới tác dụng của hệ enzyin trong nấm men.

TR Ầ

N

- Chưng luyện - chung cất nhằm tách ethanol và các chất dễ bay hơi khỏi dấm chín. Sản phẩm thu được là cồn thô. Tinh luyện nhằm tách các tạp chất thô và nâng cao nồng độ để nhận được cồn tinh khiết - quen gọi là cồn thực phẩm.

10

00

B

b. So đồ khối cho sần xuất ethanol từ bột sấn -được trình bày trên sơ đồ khối hình 3.7. ---------- Ngâm rửa ---------------1 1------- ► Cân Cắt nhỏ 4---------------

A

Bảo quản

Í-

Hoá lỏng

-L

Nấu

TO ÁN

Glucoamylaza

4--------------------------------------

Amylaza

HÓ

.... Amylaza

Làm khô

*

Trước khi hoá lổng

Xay bột

Yeast ea

DI ỄN

ĐÀ N

Đường hoá

Lên men Ngưng tụ

--------------------

► Chưng cất

4---------------

ethanol thô

4----

Ethanol 100% Ethanol 96% Dầu Fusel Aldehyt

Hình 3.6. Sơ đồ khối của công nghệ sản xuất ethanol công nghiệp từ sắn





61

ƠN

c. Giải thích sơ đồ k h ố i:

NG

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

NH

Sắn tươi được thu hoạch, cân, rửa, ngâm, lột vỏ và nghiền Iihão. Nếu chưạ đượcc sản xuất ngay sắn cần được cắt lát làm khô, bảo quản. Trong điều kiện bảo quản tốt cho phép kéo dài được lnăm. Vị đắng của sắn do hợp chất Cyanogen glucozit tạo thành, chất này sẽ bị loại đi trong quá trình nấu chín. Trong quá trình nấu chín và đường hoá dưới tác dụng của enzym Amylaza, tinh bột của sắn bị ĩhuỷ phân tạo glucoza để làm co chất trong quá trình lên men. enzym a-Amyláza được bổ sung hai giai đoạn, giai đoạn đầu dưới tác dụng của a-Amylaza các phân tử tinh bột bị cắt ngắn dán. Việc bổ sung a-Amylaza làm hai giai đoạn có mục đích là làm giám độ nhớt của môi trường, tạo thuận lợi cho quá trình nấu. Glucoamylaza sau đó được bổ sung để chuyển hoàn toàn tinh bột thành glucoza.

HƯ

Giai đoạn cuối cùng là quá trình lên men và thu ethanol từ quá trình chưng cất, ngưng tụ giống như các phương pháp sản xuất ethanol từ tinh bột khác.

ẦN

d. Sơ đồ cống nghệ sản xuất ethanol từ bột sắn.

TR

d ì . Sơ đồ công nghệ thực hiện sản xuất èthanoỉ được trình bày trên hình 3-8.

B

d2. Giải thích sơ đồ công nghệ :

10

00

Nguyên liệu bột mà chủ yếu là sắn được cho vào nồi nấu sơ bộ (2) đã chứa nước nóng với số lượng 3,5-4 lít /kg bột. Tiếp tục cho cánh khuấy làm việc và mỏr hơi thứ để đun lên 80-85°C và giữ khoảng 30 phút. Sau đó tháo cháo xuống nồi

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

nấu chín (3). Ở đây cháo được nấu chín ở áp suất hơi bão hoà 3-3,5kg/cm2 trong thời gian 60-90 phút. Nhiệt độ cháo 135-138°c. Sau khi nấu chín cháo được phóng sang nồi nấu chín thêm (4) (còn gọi là nồi hầm nhừ), và giư 45-50 phút ở áp suất 0,45-0,5 kg/cm2. Hoi thứ tách ra được đưa về nấu sơ bộ và hãm nướe ố thùng ( 1). đến đây nấu nguyên liệu được xem như kết thúc. X;

TO

Cháo chín từ (4) được tháo xuống thùng đường hoá (5); đầu tiên được làm nguội tới 85-90°C hoặc 70°c tuỳ theo nguồn enzym dịch hoá.

DI Ễ

N

ĐÀ

N

Sau khi cho enzym dịch hoá ta làm lạnh tới nhiệt độ 55-58°C rồi cho chế phẩm Amylaza vào và giữ khoảng 20-30 phút để Amylaza biến tinh bột thành đường. Tiếp theo làm lạnh đến nhiệt độ 28-32°C và bơm đi lên men.




1. Thùng hâm nóng nước 2. Nồi nâng nhiệt 3. Nồi nấu chín 4. Nồi hầm nhừ 5. Đường hoá 6,7. Hệ thốrig bơm


8,9. Nhân giống nấm men 10. Lên men 11. Thùng cao vị

12. Thùng hâm dấm

15. Thắp khứ aỉdehyt 16.ỉ 6 ’. Thiết bị ngưng tụ cồn đáu 17. Tháp tinh c h ế 18. 1 8 \ Ngưng tụ cồn tỉnh 19. Thiết bị hự nhiệt 2 0 .Thùng chứa

13. Ỉ 3 \ Thiết bị ngưng tụ 14. Thắp chưng

G N Ư

B 0 0

ÁN

N Ễ I

N À Đ

-

Í L

A Ó H

N Ầ TR

O Ạ Đ

N Ơ H

N

2 /. Bộ phận xá dầu fuzel 2 Ỉ \ Bộ phận xả rượu fuzel 22. Van điêu chỉnh

Y U Q

. P T

H

10

TO

D





NH ƠN

Trước khi lên men ta cần nhân men giống ở thùng (8 ) và (9) tới thể tích 10 % so với thùng lên men (10 ). Ở đây dịch đường được pha lẫn với men giống,

UY

nấm men sẽ sinh trưởng và phát triển đổng thời biến đường thành rượu, C 0 2 và các sản phẩm khác. Với dịch đường từ sắn cần cho thêm sunfat amôn hoặc urê với lượng 20-25mg nitơ /lOOml. Lên men được duy trì ở nhiệt độ 28-32ơC trong

TP .Q

65-Ỉ-72 giờ hoặc có thể nhiẽu hom.

NG

ĐẠ O

Lên men xong dấm chín được đưa lên thùng cao vị (11), sau đó chảy vào bình hâm dấm (12), nhiệt độ dấm tnrớc khi vào tháp đạt 70-75%. Dấm chảy từ trên xuống, hơi rượu bốc ỉên và ngưng tụ ở (12), (13) và (13’). Cồn thô từ (12), (13) được đưa vào tháp andehyt (15) để tách bớt tạp chất và từ đáy tháp cồn thô liên tục đi vào tháp tinh (17). Hoi rượu bốc lên ở tháp alđehyt được ngưng tụ ở (16’) với sô lượng khoảng 5-10% so với toàn bộ cồn sản phẩm. Ở tháp tinh chế

00

B

TR Ầ

N

HƯ

(17) cổn thô chảy từ trên xuống và nước thải được thoát ra ở đáy tháp. Ở tháp (17) cồn được tinh chế, toàn bộ lượng hơi rượu bốc lên được ngưng tụ ở 2 bình ngưng* (18) sau đó hồi lứu trở lại (17). Một phần cồn còn chứa nhiều tạp chất được tách ra ở (18’) dưới dạng cồn đầu hoặc dua vào (14). Cộn tinh khiết được lấy ra ỏr dạng lỏng ở đĩa thứ 3-5 tính từ trên xuống, sau đó đi vào thiết bị làm Ĩạnh (19) rồi vào thùng đo (2 0 ).

HÓ

A

10

Dầu fusel (dầu khét) có thể lấy ra ở dạng lỏng hoặc dạng hơi (21’) sau đố đem ngưng tụ, làm lạnh và tách chiết trong các thiết bị phù hơp hoặc gián đoạn xả đi ở đáy tháp tinh.

-L

Í-

Chú ý : Để tránh tổn thất rượu theo nước thải và bã rượu, nhiệt độ đáy thầp cần duy trì ở 103-105°c. Còn nhiệt độ đáy tháp anđehyt thì nên duy trì ồ 85-90°C hoặc cao hơn.

TO

ÁN

Hiện nay chúng ta mua chế phẩm Termamyl và Sansuper của hãng NOVO: Đan Mạch và dùng để dịch hoá khi nấu và đường hoá thay chế phẩm Amyiaza nuôi cấy từ nấm mốc. V

DI

ỄN

ĐÀ

N

Công đoạn nấu nguyên liệu và đường hoá theo phương pháp mối và tiến hành như sau :

Lượng nước được cho vào nồi (2) với tỉ lệ 5/1 so với bột sắn. Cho cánli khuấy làm việc rồi từ từ đổ bột vào cộng vối một lượng Termamyl 60L rồi đun tới 85-90°C và giữ 30phút. Sau đq đun tới sôi và cũng cho sôi 30 p h u t; tiếp (tó cho vào nồi đường hoá (5), làm nguội tới 90°c rồi cho thêm một lượng Termamyl 60L nữa, làm nguội tiếp tới 55-57°c rồi cho chế phẩm Sansuper vào, giữ ở nhiệt độ 55°c 20-30 phút sau đó làm lạnh đến nhiệt độ lên men.





64

NH Ơ

N

Thực hiện nấu và đường hoả theo công nghệ mới cho phép ta bỏ qua giai đoạn nấu chín ở (3) và nấu chín thêm ở (4) - vừa tiết kiệm được hơi, đồng thời giảm được vốn đầu tư do không cần đến nổi nấu chín và nấu chín thêm.

ĐẠ O

TP

.Q UY

Sơ đổ công nghệ mô tả trên đang được áp dụng ở nhà máy rượu Thanh Ba Vĩnh Phú. Toàn bộ thiết bị đều được chế tạo trong nước. Tiêu hao nguyên liệu sắn cho 1lít cồn 100° ở Thanh Ba - Vĩnh Phú thấp nhất so với tất cả các nhà máy rượu của nước ta. Tối đa 2,8kg sắn/lít. Chất lượng cồn làm ra không thua kém (có nhiều chỉ tiêu còn thấp hơn) so với cồn của nhà mdy Trung Ương nơi nhập thiết bị chưng luyện của nước ngoài.

3.3. S ự LÊN MEN RƯỢU VÀ SẢN XƯÂT GLYXERIN

HƯ NG

Trong môi trường lên men rượu, ngoài rượu còn có glyxerin (3,2%) và axit ascocbic (0,6%).

10

00

B

TR

ẦN

Sự hình thành glyxerin trong quá trình lên men rượu là sản phẩm của mạch rẽ tạo thành troag thời gian đầu khi lượng Axetaỉdehyt chưa có nhiều trong môi trường. Dựa vào cơ chế và điều kiện các phản ứng enzym có thể điều khiển các phản ứng để thu được các sản phẩm khác nhau. Chẳng hạn có thể điều chỉnh mạng phản ứng của quá trình lên men rượu để thu sán phẩm ]à glyxerin. Trong thực tế người ta đã thu được 40% gjyxerin so với lượng đường cho vào.

OH

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Để điều chỉnh mạng phản ứng thu sản phẩm glyxerin, Neiberg đã nghiên cứu cho vào môi trường lên men hợp chất BisunfitNatri (NaHS03) hoặc hydrazin (thuốc thử tác dụng lên Iihóm cacbonyl). Các chất đó sẽ sẽ tác dụng vói axetaldehyt (CH3-CHO) tạo thành hợp chất khó tan. Khi đó làm cho axetaldehyt giảm đi, coenzim NADH2 bắt buộc phải nhường hydro cho photphoglyxeraldehyt để tạo ra glyxerin.

S03Na Axetaldehyt Bisunfit

Cơ sở khoa học của quá trình điều chỉnh này là :

DI

ỄN

ĐÀ

N

CH3-CH) + NaHS0 3 -> CH3-CH





CH2OP NADH2 NAD

CH2OH

CH2O P

Photphataza 2. CHOH

.Q UY

2.CHOH

CfiH 120 6 - » 2 . CHOH

NH Ơ

N

65

(a) CHO

CH

c h 2o ®

2.CHO

+ co2

HƯ NG

2. CHOH

ĐẠ O

(b) ▼

ẦN

CHO

Rượu VÀ KỸ THUẬT SẢN XUẤT BIA (BEER)

TR

3.4. LÊN MEN

CHO

TP

CHO

B

3.4.1. Giới thiệu chung về beer

A

10

00

Bia là loại đồ uống lên men phổ thồng, xuất hiện từ các nước miền ôn đới từ hàng ngàn năm nay. Riêng ở Việt Nam thì ngành sản xuất bia (do hãng BGI, hãng Homel) cũng có lịch sử gần 1 thế kỷ.

HÓ

Một lít bia, trong đó có nhiều chất hữu cơ, cồn, khí C 0 2, cung cấp cho cơ thể 440 calo.

-L

Í-

Thành phần hoá học của bia : -15 bazơ hữu cơ

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

- 6 hydrocacbon

-16 rượu

- 33 este

- 17 hơp chất cacbonyl

-1 1 chất khác.

- 29 axit hữu cơ

£ > 136 chất, không có chất độc. - Chỉ có 2 axit amin là Valin, phenylalanin. - 70-90% chất đạm trong bia ở dạng có thể hấp thụ nhánh. - Khoáng photphat là chủ yếu chứa 0,4-1 g/lít

- Vitamin Bl, B2, pp.





66

NH ƠN

Các chất dextrin, các chất đạm dưới dạng polyme, các chất humỉc trong bia giúp cho thức ăn phân tán tốt trong ruột, cải thiện quá trình trao đổi chất.

TP .Q

UY

Việc đưa đổ uống có năng lượng, có dinh dưỡng cao, nhất là bia vào bữa ẩn là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng. Khả năng tiêu thụ bia của một số nước trên thế giới được tính theo bình quân số lít trên đầu người/nãm như sau : Đài Loan :

Tiệp Khắc :

155

Nam TriềuTiên : 35

Anh:

133

Philippin:

24

Đan Mạch:

135

Trung Quốc:

12

40

NG

Nhật Bản:

ĐẠ O

Cộng hoà kiên bang Đức : 200

54

HƯ

Thái Lan, Malaysia, Viêt Nam : 4.

00

B

TR

ẦN

Sản xuất bia cũng dựa trên quá trình lên men rượu nhờ nấm men. Tính chất đặc trưng của bia được hình thành thông qua con đường trao đổi chất của nấm men trong môi trường đặc biệt. Vì vậy việc chọn cho được chủng nấm men tương ứng và điều khiển quá trình trao đổi chất của nó theo chiều mong muốn là rất quan trọng.

HÓ

A

10

Đặc điểm của phương pháp sản xuất bia cổ truyền là lên men ờ nhiệt độ thấp, chẳng hạn như nhiệt độ lên men 8-10°C, nhiệt độ lên men phụ là 2-4°C. Vối phương pháp cổ truyền thời gian tạo sản phẩm kéo dài 28-30 ngày trỗ lên. Sản xuất bia theo phương pháp cổ truyền có các nhược điểm sau :

ÁN

-L

Í-

+ Tạo nhiều diaxetyl, chất hoá học có mùi hăng, độc, nồng độ giới hạn trong bia < 2mg/l. Chất này có khả năng phân huỷ chậm, do vậy phải kéo dài thòi gian để đạt mức eho phép mổi xuất xường.

TO

+ Thòi gian dài từ 28-30 ngày trở lên.

ĐÀ

N

+ Cần phải duy trì độ lạnh gây tốn kém. Do vậy phương pháp cổ truyền chỉ thích hợp cho miền lạnh.

ỄN

+ Mở rộng sản xuất khó khăn.

+ Lên men trong hầm ở nhiệt độ thấp làm hao tổn sức khoẻ công nhân.

DI

+ Công nghệ cổ truyền tạo sản phẩm có giá thành cao do các nhược điểm nêu trên.

Hiện nay, viện công nghệ thực phẩm Hà Nội đang nghiên cứu triển khai sản xuất bia theo phương pháp ngắn ngày khả năng lên men chỉ còn 4-5 ngày.





67

NH

ƠN

Đây cũng là dây chuyền công nghệ mói được đưa vào Việt Nam trong những năm gẩn đây, đó là bia Hunda (Huế), Halida (Hà Nội ). Muốn sản xuất theo qui trình ngắn ngày cần có giống nấm men và thiết bị thích hợp.

ĐẠ

O

TP

.Q U

Y

Nguyên liệu chủ yếu sản xuất bia là malt và hoa huplong, từ đây qua sự lêri men để tạo bia trong đó. Ngoài rượu, c ờ 2 còn có nhiều chất d inh dưỡng khác lihư gluxit hoà tan, hơp chất nitơ hoà tan và những chất thơm đặc trưng của hoa huplong. Vì thế các biện pháp kỹ thuật tương ứng trong sản xuất đều nhằm điểụ chỉnh các phản ứng enzym theo hướng đó.

3.4.2. Cơ sở kỹ thuật sản xuất bia

G

Trên cơ sở hoá sinh, qui trình sản xuất bia có thể phân tlliành các giai đoạn:

HƯ N

- Chuẩn bị malt. - Lên men chính và phụ.

TR Ầ

- Lọc.

N

- Chuẩn bị dịch lên men.

B

1. Chuẩn bị malt.

HÓ

A

10 00

Trong sản xuất bia, malt có ý nghĩa quan trọng và quyết định lớn đến chất lựợng của bia. Malt dùng trong sản xuất bia thường là malt của đại mạch vì protein của đại mạch có vai trò quan trọng trong việc hình thành vị, bọt và tạo keo của bia được bền vững.

Làm ướt -> Nảy mầm -» Sấy khô

-L

Í-

Để tạo malt phải qua 3 công đoạn sau :

TO ÁN

ữ. Làm ư ớ t:

DI Ễ

N

ĐÀ

N

Nhằm iĩiục đích thúc đẩy, tạo điều kiện cho quá trình nảy mầm. Như chúng ta đầ biết, hạt khi bảo quản có lượng nước thấp, chỉ đủ duy trì khả ĩịầtìg sống của hạt. Khi lượng nước tàng lên khoảng 15%, lúc này nước thúc đẩy quả trình sinh lý, sinh hoá liên quan đến hoạt động sống của mầm. Nhờ có độ ẩm tăng, các chất dinh dưỡng khuyếch tán di chuyển về vùng mầm. Ngoài ra nước còn thúc đẩy quá trình hô hấp của hạt và hoạt hoá các enzym trong hạt.

Quá trình nảy mầm cần có năng lượng, mà năng lượng được cung cấp từ quá trình hô hấp tế bào, khi hạt đại mạch khô các chất mang bản chât sắc tố bao vây xung quanh các enzym hô hấp làm giảm khả năng hô hấp của hạt, kirn hãm sự nảy mầm. Khi ngâm nước, các sắc tố vàng thoát ra môi trường nước ngậm và giải phóng enzym hô hấp làm cho hạt nảy mầm nhanh hơn.





68

ƠN

Một số thông số kỹ thuật trong khâu làm ướt.

48

72

96

39

43

45

47

.Q

Độ ẩm (%)

* 24

UY

T (giờ)

NH

- Quail hệ giữa thòi gian và độ ẩm đạt được của hạt là :

Để chọn thời gian ngâm cần dựa vào độ ẩm nảy mầm của hạt là 4 4 -7-4 5 %,

<

ĐẠ

Nhiệt độ ngâm hạt thường ở hai chế độ nhiệt độ.

O

đồng thời thời gian ngâm còn phụ thuộc vào nhiệt độ ngâm.

TP

-

HƯ NG

ƯU : Hạn chế vi sinh vật gây hại cho hạt

Nhược : Thời gian nảy mẩm lâu

-L

Í-

HÓ A

10

00 B

TR ẦN

+ t° 12-14°c, đặc biệt 18°c có ưu điểm là mầm phát triển nhanh, chất lượng malt tốt, rút ngắn quá trình công nghệ nhưng có nhược điểm là dễ hỏng hạt do vi sinh vật gây hại phát triển. Vì vậy trước khi làm ướt cần xử lý hạt kỹ, tốt nhất là rửa hạt qua các dung dịch thuốc sát trùng như nước H20 2, Pecmanganatkali rồi rửa lại bằng nước sạch, một ỉ>ế các chất xử lý còn có tác dụng kích thích sự nảy mầm của hạt, Độ xốp, độ thông khí rất cần thiết cho hạt nảy mầm vì khi hạt nảy mầm cần có năng lượng, hạt cần hô hấp lếị đa để cung cấp năng lượng, lúc này C 0 2 tạo thành do quá trình hô hấp tế bào phải c!’íợc đẩy ra khỏi khối hạt nhường chỗ cho 0 2 tiếp xúc với hạt. Để đạt đượcmụcđích này cần đảo trộn khối hạt hoặc thổi không khí vào thường xuyên. Phương pháp làm ướt hạt được thực hiện như sau :

ĐÀ

N

TO

ÁN

Hạt đại mạch sau íchi xử lý để rấo nước quạt gió thổi C 0 2 bay đi. Sau đó hạt được tuần tự ngâm nước rồi lại quạt ráo (cứ 3-4 giờ luân phiên ướt, ráo một lần). Ngay trong lúc ngâm nước cũng cần phải được sục khí, khi quạt ráo cứ quạt 3 phút lại ngừng 30 phút, cứ thế ỉặp đi lặp lại.

DI

ỄN

b. ươm mầm (tạo malt) Quá trình nảy mầm là quá trình chuyển hạt thành malt. * Điều kiện tối ưu của quá trình nảy mầm. + t° = 13-18°c (đại mạch). Có thể t° = 20-23°C (một sốgiống đại

mạch

khầc).





69

NH

ƠN

+ Độ ẩm 44-45% : Độ ẩm này duy trì từ cuối quá trình làm ướt đến hết thời kỳ nảy mầm.

TP .Q

UY

+ Thỏng khí : Trong suốt quá trình nảy mầm, nhiệt độ không khí thổi vào t° < 2-3°C so với nhiệt độ thích hợp của quá trình íiảy mầm và không khí có độ ám tương đối là 98-100%. Để malt có chất lượng cao cần khống chế không khí để khoảng không khí tiếp xúc với hạt nảy mầm có hàm lượng C 0 2 < 20%. Nếu C 0 2 > 20% xảy ra hạn

O

chế quá trình hồ hấp tế bào của hạt, nàng lượng ít, ánh hưởng đến hoạt động sống

NG

ĐẠ

của mầm, xảy ra sự tự phân huỷ của hạt trong điều kiện yếm khí tạo sản phẩm axit lactic, rượu etylic hoậc các chất hữu cơ khác làm cho chất lượng của malt kém.

HƯ

Sau khi đạt được các điều kiện nảy mầm về nhiệt độ, độ ẩm hạt bắt đầu nảy mầm. Lúc này hoạt động sống của hạt sôi động.

ẦN

Những biến đối cơ bán của hạt trong thời kỳ nảy mầm :

A

10

00

B

TR

Enzvm dể tấn công vào các chất dinh dưỡng cao phân tử, thuỷ phân chúng thành các chất hoà tan có phân tử lượng thấp. Các chất này khuyếch tán di chuyển về vùng mầm, một phần cung cấp cơ chất cho mầm hô hấp, một phần được mầm sử dụng tổng hợp thành chất cao phân tử để hình thành mô của rễ, lá, thân mẩm,...

HÓ

Ví dụ:

->

mantoza, glucoza

Saccharoza ->

glucoza, fructoza

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

Tinh bột

Mantoza

->

ot-D-glucoza

Protein

->

peptit + axit amin \

xitaza Hemmixenluloza--------- ►

Glucoza + Pentoza

DI Ễ

N

Nhiệm vụ của thời kỳ nảy mầm là tích luỹ và ỉàm giàu hệ enzym trong hạt đại mạch mà không tiêu hao nhiều tinh bột của hạt.

Trong các hạt chín, phần ỉớn các enzym bị hấp phụ bed các cấu tróc nguyên sinh chất của tế bào. Do đổ hầu hết các enzym ở dạng tiền enzym khồng hoạt động, khi hạt nảy mầm khồng những các enzym được hoật hoá mà còn được tân tao thêm.





70

NH ƠN

Ví dụ a, p - Amylaza được hoạt hoá và tân tạo dextrinaza ( thuỷ phân (P) dextrin thành mantoza ) và mantaza, xitaza (thuỷ phân hemixenluloza của nội nhũ) tăng lên 2-3 lần.

.Q U

Y

Hoạt độ của pr.oteaza, dezamylaza , peroxydaza cũng tăng lên mạnh mẽ. Kết thúc thời kỳ nảy mầm hoạt độ của proteaza tăng 4 lần.

NG

ĐẠ

O

TP

Khi hạt nảy mầm từ 3-4 ngày thì hoạt lực a-Amylaza tăng lên rất lớn, ở t°=18-20°c thì hoạt lực oc-Amylaza tối đa vào ngày thứ lị ở nhiệt độ cao hơn thì thời gian này sẽ rút ngắn. Vói enzym p-Amylaza thì thòi gian và nhiệt độ để hoạt độ đạt mức tối đa giống với a-Amylaza. Trong thời kỳ nảy mầm hoạt độ photphataza tăng 7-10 lần, Amylaza tăng 2 lần.

TR Ầ

N

HƯ

Sự hình thành và hoạt hoá hệ enzym trong malt gắn liền với các quá trình sinh lý xảy ra trong thòi kỳ nảy mầm. Các điều kiện cơ bản phù hợp vối quá trình nảy mầm là nhiệt độ, độ ẩm, sự thông khí cũng chính là các điều kiện phù hợp với sự hình thành và hoạt hoá các enzym.

0B

- Trong thòi kỳ nảy mầm thành phần hoá học của hạt thay đổi khá lớn so vci ban đầu. Kết thúc quá trình nảy mầm là đã chuyển hạt thành malt.

10 0

+ Dưới tác dụng của xitaza, hemixenlulaza một số polysaccarit bị thuỷ phân tạo hexoza, pentoza để xây dựng mô của rễ và lá mầm.

-L

Í-

HÓ

A

+ Các enzym (oc-Amylaza, P-Amylaza ) thuỷ phân tinh bột (thường có 510 % lượng tinh bột bị thuỷ phân trong giai đoạn này) tạo nên glucoza, mantoza, mantodextroza, mantodextrin và một lượng 1ỚĨ1 saccaroza cũng được hình thành trong giai đoạn này.

TO

ÁN

Phần lớn các đường này tập trung cho sự phát triển mầm và hô hấp của hạt. Lượng mantoza gấp 3-4 lần của chúng ở đại mạch, vì vậy malt có vị ngọt mà đại mạch không có vị Iiigọt. * Đánh giá chất lượng malt tươi

ĐÀ

N

- Malt tươi khác biệt so với hạt đại mạch ở chỗ : + Có rễ, độ ẩm cao, mềm, khả năng hoà tan của nội nhũ cao.

DI ỄN

+ Khi đánh giá người ta quan tâm đến độ dài của lá mầm, vì sự phát triển của nó đặc trưng cho mức độ hoà tan của nội nhũ.

Cụ thể : Lá mầm của malt dùng sản xuất bia sáng màu, chỉ dài khoảng 2/3-Ỉ-3/4 chiều dài của hạt malt, để sản xuất bia thẫm màu thì chiều dài lá bằng mầm hạt.





71

ƠN

+ Rễ matl phải tươi, không có mùi mốc , mùi nấm hoặc mùi lạ khác.

NH

+ Độ ẩm malt tươi thấp hơn độ ẩm của hạt ở cuối thòi kỳ làm ướt khoảng 1-7-2% .

ĐẠ O

TP .Q

UY

+ Hoạt lực của enzym : là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lựợng của malt tươi. Để đánh giá hoạt lực của enzym ngưòd ta dựa vào đơn vị hoạt lực của enzym, đó là lượng tinh bột (g) có thể bị thuỷ phân đến mantoza và dextrin không phản ứng màu với Iod bởi enzym có trong 1g malt tươi ở nhiệt độ 30°c trong 1 giờ. Trong thực tế thường hoạt lực của enzym của malt tươi loại tốt là 4*5g.

HƯ NG

c. Sấy khô malt

* Malt cần thiết phải sấy khô bởi các lý do sau :

TR ẦN

+ Độ ẩm malt tươi là 44-i-45% do đó không thể bảo quản malt lâu trong kế hoạch sản xuất bịa và thương mại về malt. + Sau khi kết thúc nảy mầm, cần thiết phải làm ch.ím dứt các hiện tượng nảy mầm ở giai đoạn thích hợp nâng cao chất lượng của bia sau này.

10

00 B

+ Malt tươi sống gây cho bia có mùi vị không thích hợp vì trong malt tựơi có chứa các chất tạo màu và hương vị cho bia, đồng thòi làm cho bia đục, các alcaloit trong mầm làm cho bia có vị khó chịu.

HÓ A

* Quá trình sấy malt được thực hiện trong các thiết bị sấy đặc biệt, nhiều tầng , QÓ nhiệt độ khác nhau .

Í-

* Kỹ thuật sấy malt và những biến đổi của malt trong quá trình sấy khô :

TO Á

N

-L

Tuỳ theo chế độ sấy mà ta được malt vàng hay malt thẫn . Có thể sấy ộ hai chế độ là thời gian thòi gian là 24 giờ hoặc 48 giờ, cần điều c hỉnh chế độ sấy về thòd gian và nhiệt độ phù hợp để bảo vệ các thành phần hoá học và enzym trong malt.

DI

ỄN

ĐÀ

N

- Sự bỉến đổi của malt trong quá trình sấy khô : + Độ ẩm từ 44 4- 45% , giảm xuống còn 3 —4% + Mùi vi của malt thay đổi từ chỗ có mùi khó chiu chuy in sang mùi thơm đặc trưng. + Màu sắc : trò nên vàng hoặc vàng thẫm t uỳ thuộc chế độ sấy.

Màu sắc và mùi vị của malt biến đổi theo hướng có lọi cho sản phẩm bia, đó là sản phẩm của các phản ứng enzym, phản ứng sinh hoá học như melanoidin, quinonamin,...tạo nên màu sắc, mùi vị đặc trưng đó.





72

.Q UY

NH ƠN

+ Ớ giai đoạn đầu của quá trình sấy, khi độ ẩm còn khá cao, xẩy ra hiện tượng thuỷ phân các hợp chất trong hạt bởi các enzym và nhiệt độ sấy. Đa số các enzym có nhiệt độ thích hợp 30-70°C. khi nhiệt độ trên 70°c enzym bị giảm hoạt tính sau vài phút trong môi trường nước. Vậy muốn bảo vệ được enzym trong malt phải xác định mối quan hệ giữa độ ẩm và nhiệt độ sấy. + Người ta chia khâu sấy malt làm 3 pha

ĐẠ

O

TP

Pha sinh lý : nhiệt độ nâng đần lên 45 °c, các quá trình sinh lý, sinh hoá xảy ra trong malt và lá, rễ của mầm tiếp tục phát triển. Độ ẩm giảm dầnkhoảng 30%. Khi t°=45°c thì quá trình tổng hợp dừng lại, sự phát triển mầm và lá không còn nữa, nhưng các quá trình thuỷ phân và quá trình enzym vẫn tiếp tục.

TR

ẦN

HƯ N

G

Pha enzym : ở miền t° =45-70°C, các quá trình sống hô hấp chấm dứt. Ngược lại quá trình thuỷ phân và quá trình enzym xẩy ra mạnh mẽ. Song hoạt động của enzym lúc này phụ thuộc vào độ ẩm có trong malt. Gần cuối pha này độ ẩm của malt thấp còn 20-30% (sấy chế độ 48 giờ), enzym còn hoạt động. Độ ẩin củá malt vàng 10 %, enzym hoạt động không đáng kể (sấy nhanh ở chế độ thời gian 24 giờ).

HÓ

d. Xử lý malt san sấy :

A

10

00 B

Pha hoá học : Từ 75°c trở lên, enzym mất hoạt tính, các alcaloit bị hấp phụ từng phần và chuyển vào trạng thái vô hoạt. Các chất thơm hình thành do các phản ứng melaiioidin. quinonamin, fucfurol,... Một số chất hữu cơ bị đa tụ, màu sắc của malt được hình thành do các phản ứng nêu trên.

-L

Í-

Sau khi sấy khô malt được loại bỏ mầm (mầm thường gây ảnh hưởng đến mùi vị của bia ). Công việc này thường được tiến hành ngay sau khi sấy vì lúc này mầm còn giòn nếu không sẽ gặp khó khăn.

TO

ÁN

^ • - Bảo quản malt trong kho bình thường như kho bảo quản ngũ cốc, ít nhất 3-4 tuần mói được mới được sử dụng để nấu bia vì các lý do sau đây :

ỄN

ĐÀ N

+ Nếu vừa sấy xong mang nấu bia ngay thì malt giòn, khi xay tạo nhiều bụi nhỏ gây ảnh hưởng đến khâu lọc nước nha, mặt khác không tiến hành đường hoá triệt để được, dẫn đến ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men, bia đục vì các alcaloit nhiều.

DI

+ Sau thòi gian bảo quản malt tự hút ẩm trỏ lại, lúc này độ ẩm 5-6%, có những hiện tượng hoá lý ngược với lúc sấy. Hạt trương nở tăng thể tích, độ giòn giảm, nước tăng lên, enzym thuộc nhóm Amylaza được phục hồi hoạt động. Những thay đổi này làm cho malt trở thành sản phẩm hoàn chỉnh và được gọi là malt chín tới. Sản phẩm này cần đạt được :





73

ƠN

e. Chất lượng malt khô :

NH

+ Màu vàng nhạt hơặc thẫm (2 loại )

+ Hương thơm đặc trưng, đặc biệt đối với malt thẫm thì hương thơm đâm

UY

đà.

.Q

+ Vị ngọt.

TP

+ Khối lượng của 1lít malt khô dao động trong khoảng 480-600g.

HƯ NG

ĐẠ O

+ Khối lượng tuyệt đối : Người ta qui định khối lượng tuyệt đối là khối lượng của 1000 hạt malt, khối lượng này trung bình thường đạt 27-37g. Khối lượng này biểu thị mức độ của quá trình nảy mầm. Nếu mức độ nảy mầm càng sâu thì hạt malt càng xốp, độ đường hoá càng cao và khối lượng tuyệt đối cũng thấp. 4*Độ bột nhìn thấy là khi bóp nát hạt malt, chính là chỉ tiêu biểu hiện khả

ẦN

năng hoà tan của malt. Với malt vàng thì số hạt bột > 94%, malt thẫm thì > 96%.

10

00

B

TR

+ Trong điều kiện nhất định phải đạt 70-80% tổng số chất khô hoà tan vào nước. Đây là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng tự đường hoá của malt. Với malt vàng, ở điếu kiện nhiệt độ 70°c thời gian tự đường hoá này khoảng 10-25 phút, còn malt thẫm khoảng 20-35 phút.

HÓ

Tinh b ộ t:

A

+ Thành phần hoá học của malt (tính the % chất khô).

Í-

Đường khử:

Pentoza không hoà tan vàhexoza : 9

4

X ơ:

6

5

Các chất chứa Nitơ :

10

chất chứa Nitơ không đông tụ :

2,5

Chất béo:

2,5

-L

Saccaroza:

58

Nformoi:

0,7-1,0

Chất khoáng:

2,5

Một số thành phần khác, chất màu, chất đắng, chất thơm.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

Pentoza hoà tan : 1

Tóm lạ i: Malt cho sản xuất bia gồm hai loại là malt vàng và malt thẫm. Sự khác nhau chính về mặt chất lượng là hương vị, màu sắc, ỉượng enzym trong malt. Trong thực tế có thể dùng gạo tẻ, gạo nếp, ngô để tạo malt, song cần phải bổ sung enzym đường hoá vào công đoạn nấu địch lên men, bia sản xuất từ các loại ngũ cốc trên thường chất lượng không cao do gạo tẻ, gạo nếp, ngô có chất lượng kém hơn đại mạch và chứa ít các enzym hơn đại mạch.





74

UY

NH ƠN

Trong sản xuất bia thường phải có malt đặc biệt, loại malt này hoàn toàn không chứa enzym hoặc có không đáỉig kể nhưng mált đặc biệt lại có ưu điểm tạo cho bia hương vị và màu sắc đặc trưng. Trong sản xuất thường sử dụng tổ hơp giữa malt đặc biệt và malt thường (chứa nhiều enzym, song hương vị kém hơn matl đặc biệt ). Malt đặc biệt chuẩn bị như malt thường nhưng sấy ở nhiệt độ cao. Trong khi đó malt thường chỉ sấy ở nhiệt độ 70-75°C.

TP

.Q

g. Kỹ thuật sản xuất các loại malt đặc b iệt:

ĐẠ

O

Để nâng cao chất lượng của bia, thường người ta phối trộn khoảng 5 -7-10 % malt đặc biệt vào malt thường. Malt đặc biệt mùi thơm mạnh mẽ, màu đậm tạo chò bia có hương vị đậm đà, độ bột cao

NG

* Malt caramen :

TR

ẦN

HƯ

Kỹ thuật sản xuất Malt caramen :

TO Á

N

-L Í-

* Malt cà phê :

HÓ A

10

00

B

Malt caramen được sử dụng nhiều trong sản xuất bia đen, làm cho bia có vị caramen, mùi thơm, màu cánh dán, khả năng tạo bọt tốt. Dung trọng khoảng 400-ĩ-450g/l, hàm ẩm từ 5-6% ; chất khô hoà tan 40-60% ; lượng đường khử từ 30-ỉ-50%. Malt caramen có mùi vị caramen đặc trưng.

DI

ỄN

ĐÀ

N

Nếu sản xuất từ malt tươi thì không phải ngâm nước - Malt khô được ngâm nước là để thúc đẩy quá trình thuỷ phân nội nhũ, tạo nhiều cơ chất cho phản ứng tạo màu, mùi. Chú ý : Muốn có malt cà phê cao thì phải hạ nhiệt độ nhanh sau khi sấy. Màu của hạt Malt cà phê phải giống màu và mùi thơm của cà phê rang. Từ 100kg malt khô thu được 85-90kg malt cà phê. Dung lượng từ 400-450g/lít. Hàm ẩm sau khi sấy 2-3%và sau khi bảo quản là 5-6%, chất hoà tan chung từ 60-65%. * Malt melanoit Malt melanoit còn gọi là malt melan, chứa lượng lớn melanoit. Malt này

được chế biến từ đại mạch có hàm lượng protein cao. Ở giái đoạn cuối của quá





NH ƠN

trình nảy mầm tăng cao 20°c và để như vậy trong 1 ngày đêm, sau đó malt tưoi được dồn đống để 1-2 ngày, nhiệt độ lúc này tăng lên 50-52°C, giữ ồ nhiệt độ này trong 16-24giờ. Sau đó tiến hành sấy như malt đen.

.Q

10

00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

TP

Công nghệ chuẩn bị dịch lên men gồm các bước sau :

UY

2. C huẩn bị dịch lên men

A

Hỉnh 3,9. Sơ đồ công nghệ nấu dịch len men beer

HÓ

Như vậy, thực chất có 2 bước chính trong cống nghệ nấu dịch lên men, đó là nấu nước nha sau đó nâu nước nha vói hoa huplong để được dịch lên men.

-L

Í-

a. Nấu nước nha : al. Nguyên liệ u :

TO

ÁN

M alt: Malt phải đạt độ chín tới, đem nghiền nhỏ. Thường bổ sung một ít malt đặc biệt vào malt vàng để nâng cao hương vị cho bia.

DI

ỄN

ĐÀ

N

- Tinh b ộ t: có thể bổ sung các loại tinh bột ngũ cốc tự nhiên để tăng thêm nguồn cơ chất cho quá trình lên men. Tỉ lệ tinh bột và malt cần phải được xác định sao cho phù hợp để thu được bia có chất lượng cao.

- Enzym : dùng enzym đường hoá như : a,p-Amylaza và glucoamylaza để tăng thêm lượng tác nhân thuỷ phân tinh bột thành đường lên men. Lượrig enzym cần phải được xáe định, phụ thuộc vào chất lượng của malt, tỉ lệ malt/tinh bột. Nếu chất lượng malt kém (hoạt độ enzyrn yếu hoặc tỉ lệ tinh bột cao thi lượng enzym phải bổ sung nhiều hơn.





76

NH ƠN

a2. Mục đích của việc nấu nước nha :

TP

.Q

UY

Khâu nấu là đế ihu được từ malt và tinh bột một lượng chất hoà tail tối đa có thành phần nhất định Jam cơ chất cho các quá trình lên men tạo bia đặc trưng. Trong quá trình Iiấu, một số chất hoà tan trong nước đồng thời dưới tác dụng của hệ enzyin trong malt thuỷ phân các chất cao phân tử chuyển thành hoà tan ở những mức độ cần thiết. Vì vậy các biện pháp kỹ thuật tương ứng trong giai đoạn này đều nhằm điều hoà các phản ứng enzym.

ĐẠ O

a3. Nhản tô điều chỉnh phản ứng ettzytn tro ỉìg quá trình nấu

HƯ NG

- pH môi trường nấu : pH của dịch nấu tự nhiên thường là 5,8. Trong sản xuất thường axit nhẹ dịch nấu về pH = 5,2, để tạo điều kiện cho enzym hoạt động và quá trình đường hoá thuận lợi hơn.

TR Ầ

N

- Nhiệt độ nâu : duy trì nhiều nấc nhiệt độ ở các thời gian khác nhau đ ể , điều chỉnh quá trình thuỷ phân gluxit, protein và các chất khác. Qua nghiên cứu cho thấy : nhiệt độ 40-50°C thì sự phân ly các hợp chất polyme chứa ni tơ tốt hơn cả. Nhiệt độ 60-65°C tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình íhnnh các đường lên men được, nhiệt độ 70-75°C phản ứng phân ly tinh bột tiến hành nhanh hơn.

A

10

00

B

- Tỉ lệ nước/cái cũng là nhân tố điều chỉnh tốc độ phản ứng thuỷ phân trong quá trình nấu. Ví dụ để có bia trắng thì tinh bột phải được thuỷ phân đến mức độ cao hơn cho nên cần có tỉ lệ nước trên malt nghiền cao hơn (51ìl/100kg malt nghiển ) còn để có bia vàng thỉ chỉ cần 4hl/l00 kg malt nghiền.

Í-

HÓ

- Nồng độ enzym : Nếu malt có lượng enzyin ít cần phải trộn them malt tốt hoặc enzym đường hoá từ ngoài vào.

-L

a4. Những yêu cầu của thành phần dịch malt sau khi nấu.

ÁN

* Thành phần gluxit của dịch sau khi nấu phải thoả mãn điều kiện :

TO

+ Không có Amylodextrin và eritrodextrin.

N

+ Ngoài mantoza trong môi trường phải có một lượng nhất định acrodextrin và mantodextrin để tạo ra dư vị và độ nhớt của bia.

DI ỄN

ĐÀ

Nói chung tỉ lệ gluxit trong dịch lên men phải như sau (%):

Fructoza: 1-3

Mantotrioza:

11-19

Glucoza : 8-10

Mantotetroza : 2-6

Saccaroza: 2-6

Dextrin:

14-22

M antoza: 38-40





HÓ

A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP .Q UY

NH ƠN

* Thành phần protein trong dịch lên men được hình thành khi nấu malt cũng rất quan trọng bởi lẽ các thành phần này có ảnh hưởng đến dư vị, độ bọt và độ bền của bia, cũng như rất cần cho đời sống của nấm men. Khả năng tạo bọt cho bia đo keo protein quyết định còn khả năng giữ bọt của bia lại do các sản phẩm của sự lên men (như rượu, este, axit bay hơi ) và những chất đắng của huplong quyết định. Thường các chất tạo bọt trong bia là những chất có tính chất hoạt động hoạt động bề mặt. Các chất có ý nghĩa hàng đầu về hoạt động bể mặt là : albumin, albumozơ và những chất hoà tan của huplong giàu pectin và gôm (keo). Axií amin không phải là chấl hoạt động bề mặt, song nó có thể tương tác với đường tạo ra ìnelanoỉdin cũng cỏ khả năng tạo bọt. Các pepton, peptit và axit amin và những chất aỉbumozơ chứa nitơ bến vững, được tạo thành do quá trình thuỷ phân protein bởi enzym proteaza trong malt khi nấu ở nhiệt độ 60ưc. Dịch nấu cũng thường chứa các hợp chất Iiitơ cao phân tử (thường chiếm V3 trong tổng số các hợp chất nitơ ) các hợp chất Iiitơ cao phân tử này thường bị kết tủa bởi tanin. Đó cũng là ưu điểm khi n^ười ta cho hupỉoíig vào dịch nấu để loại trừ các protein này làm cho bia sau này trong hơn. Để bia sau cùng có hương vị đặc trutìg và trong hơn người ta đem nấu huplong với dịch nấu (sau khi lọc) khi đó từ huplong sẽ trích ra các axit đắng, nhựa, tinh dầu và tanin. Axit đắng và nhựa ỉàm cho bia có vị đặc trưng, ổn định hệ keo và bền vữiig bọt khí. Ngoài ra axit đắng có tính chất sát trùng tăng độ bền của sản phẩm trong bảơ quản. Tinh dầu tạo vị và hương thơm cho bia. Taniíi làm kết tủa protein có phân tử lượng lớn để bia thành phẩm trong hơn. a5. Kỹ thuật nấu nước nha

TO ÁN

-L

Í-

Nấu nước nha thường theo nguyên tắc chung là nâng nhiệt từ từ lên 75°c nhưng tuỳ theo tỉ lệ phối trộn nguyên liệu ban đầu mà có những kỹ thuật thao tác khác nhau. ở nước ta nguyên liệu nấu bia thường phối trộn 70-80% malt đại mạch vổi 20-30% bột gạo tẻ. Vói tỉ lệ này thì thao tác kỹ thuật nấu dịch nha như sau :

DI ỄN

ĐÀ N

Đầu tiên cho nước vào nồi nấu, nâng nhiệt lên 40-50°C, bổ sung bột gạo vào. Vừa đổ vừa khuấy cho bột gạo hoà tan trong nước (đây 1*1 nguyên liệu không chứa enzym mà chỉ cung cấp đường cho dịch lên men ). Bổ sưng tiếp 10% lượng malt đại mạch dùng cho mẻ nấu ( nếu ỉượng gạo tẻ tăng hcm thì phải bổ sung thêm enzyrn đường hoá từ ngoài vào như enzym thương phẩm của Đan Mạch vói 25% lượng enzym cần cho mẻ nấu ).'Đảo trộn đều và nâng nhiệt lên 50-52°C, giữ ở nhiệt độ nằy 20 phút. Sau đó nâng từ tù lên 70°c (mỗi phút tăng l°c ), giữ nhiệt độ 70°c trong thời gian 30phút. Sau đó đun sôi hỗn hợp 30 phút. Tiếp tục bổ sung





78

UY

NH ƠN

nước lạnh hạ nhiệt độ xuống 55°c rồi trộn đều toàn bộ lượng malt còn lại vào nồi nấu, thực hiện thuỷ phân protein 30 phút ở 52°c. Sau đó nâng lên 60°c, giữ ở nhiệt độ này 30 phút để tạo nhiều mantoza. Tiếp tục nâng nhiệt lên 70°c và duy trì cho đến khi đường hoá hoàn toàn (khoảng 30-40 phút). Sau đó tiến hành lọc nước nha.

TP

.Q

Chú ý : Kỹ thuật nấu nước nha rất quan trọng. Vì nếu chế độ nấu sai lệch khác nhau sẽ cho thành phần dịch nấu khác nhau và ảnh hường đến chất lượng của bia sau này.

ĐẠ O

a6. Lọc nước nha : gồm hai bước

- Bước 1 : Lọc hỗn hợp thuỷ phân thu được nước nha đầu.

NG

- Bước 2 : Dùng nước nóng 75°c rửa bấ thu được nước nha cuối.

TR

ẦN

HƯ

Dùng nước nóng 75°c dội qua khối bã và trộn đều khối bã sau đó lọc, không nên dùng nước có nhiệt độ cao hơn vì nước nha sẽ đục. Nước nha đầu và cuối phải trong suốt, vì sự hiện diện của các hạt nhỏ trong nước nha sẽ gây vị khó chịu cho bia sau này. b. Nấu dịch lên men (nấu nước nha với hoa huplong ).

10

00

B

Tất cả nước nha đầu và cuối được cho vào nấu vói hoa huplong, ở khâu này cần gia nhiệt nhanh và sôi mạnh.

HÓ A

b l- Mục đích :

+ On định thành phần nước nha.

Í-

+ Tạo mùi thơm cho nước nha.

-L

+ Tạo vị đắng cho bia

TO

ÁN

+ Trích ly bổ sung cho nước nha một số chất hoà tan khác như : tinh dầu, protein, keo, tanin,...

N

+ Làm mất hoạt tính enzym, đông tụ một số protein làm chó bia sau này trong hơn.

b2- Sự thay đổi của nước nha sau khi nấu với hoa huplong:

DI

ỄN

ĐÀ

+ Thanh trùng và cô đặc nước nha đến nồng độ đường thích hợp đối vối từng loại bia.

+ Hoà tan các chất đặc trưng của hoa (axit đắng, tinh dầu, melanoit, caramen,...). + Làm thay đổi vị của nước nha từ ngọt sang ngọt và đắng.





79

NH ƠN

+ Nhiều loại hương thơm của hupỉong chuyển thành dạng không bay hói và là yếu tố sinh hương của bia. Trong thực tế để tăng cường mùi thơm cho bia cần giữ lại một ít lượng hoa huplong của mẻ nấu để bổ sung vàò trước lúc kết thức nấu huplong.

TP

.Q

UY

+ Protein hoà tan bị đông tụ bởi tanin của huplong và bed nhiệt độ cao. Quá trình này rất quan trọng vì nếu protein hoà tan còn nhiều sẽ hạn chế quá trình lên men và gây đục bia. Bởi lẽ protein bị hấp phụ trên bề mặt của tế bào nấm men gây khó khăn cho lên men, khó lọc và bia bị đục khi làm lạnh.

NG

ĐẠ

O

+ Màu sắc nước nha chuyển chuyển từ vàng nhạt sang đậm hơn đo được hoà tan một số chất màu từ huplong, đồng thòi do một số phản ứng sinh hoá học được tăng cường như melanoidin, quinonamin,...

HƯ

- Lượng hoa huplong tuỳ thuộc vào loại bia và thị hiếu của người tiêu dùng. Trung bình là l-2g/lít nước nha.

TR

ẦN

Thời gian đun hoa huplong trung bình là 2 giờ (tuỳ thuộc vào điều kiện và yêu cầu cụ thể). - Các chỉ tiêu để kết thúc việc đun hoa là :

00

B

+ Nồng độ chất hoà tan trong nước nha.

HÓ A

10

+ Sự tồn tại của những kết tủa dạng bông do protein đông tụ. Muốn xác định cần lấy vào cốc thuỷ tinh một lượng mẫu thử. Để một lát thấy kết tủa dạng bông lắng xuống, phía trên là dung dịch trong suốt và óng ánh là được. b3. Làm lạnh và lắng trong :

TO ÁN

-L

Í-

Mục đích của công đoạn này là để đông tụ cặn bẩn và protein xuống đáy thiết bị. Đồng thòi tạo điều kiện cho oxy xuất hiện dần trong nước nha tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men, để nấm men phát triển trong giai đoạn đầu. Dịch trong và óng ánh được tách đưa sang thiết bị lên men.

DI ỄN

ĐÀ N

3. Lên men dịch nếu : a. Tác nhân vi sinh vậ t: nấm men.

Nấm men chứa đủ các loại erizym và hệ oxy hoá khử để chuyển hoá đường thành sản phâm. Các sản phẩm này tham gia vào việc tạo vị, tạo hình thơm đặc trưng cho bia. Hình thơm của bia chủ yếu là do các phản ứng phụ tạo thành như sản phẩm aldehyt, rượu cao,.., Thành phần của sản phẩm phụ này phụ thuộc vào loại nấm men, điều kiện lên men, thành phần của dịch lên men,...





80

ƠN

b. Cơ chế tân tạo ethanol và rượu khác. bl. Quá trình tân tạo ethanol - ) Ethanol

NH

Glucoza

Y

b2. S ự tạo thành các loại alcohol khác

TP

.Q U

Ngoài ethanol còn có một số alcohol khác được hình thành trong quá trình lên men bia. Chẳng hạn như sự hình thành galactiol, mannitol, tyrozol, amylic, izobutylic, butanol,...

G

ĐẠ

O

Cơ chế tạo rượu cao được I.M. Gratreva nghiên cứu và cho biết có hai đường hướng tạo rượu cao. Đường hướng 1 :

HƯ N

Chuyển amin giữa axit amin với axit pyruvic trong cơ thể nấm men.

+

h 2o

->R-COOH + R-CH2OH axit béo' Rượu cao Ví dụ sự tạo thành tyrozol như sau :

HÓ A

2RGHO

R-CHO

0B

->

10 0

R-C-COOH II o

TR

-c o 2

CH3-CH-COOH + R- C-COOH II nh2 o

ẦN

CH3-C-COOH + R-CH-COOH II o nh2

ÁN

-L

Í-

OH

TO

CHr CH-OH NH2

Yeast

ĐÀ N

Tyrozine OH

CH3-C-COOH II o Xêtoaxit

DI Ễ

N

CH3-CH-OH nh2

c h 2- c - c o o h lỉ o

Alanin Xêtoaxit





81

UY

NH

ƠN

Sau đó xêtoaxit biến đổi tiếp tục dưới tác dụng của enzym decacboxylaza của nấm men . >H OH X ^ '\ -CO, Decacboxylaza

CH2-CHO Aldehyt thơm

TP

.Q

'Ỳ ' CH2-C-COOH ỉỉ

ĐẠ O

0

HƯ NG

Xêtoaxit

OH +HoO

TR

ẦN

■\-' */ / ĩ CH2-CHO

CH9-COOH axit hữu cơ

Tyrozol

10

* Đường hướng 2 :

ỉ Y CH2-CH2-OH

00

B

Áìdehyt. thơm

HÓ

A

Do quá trình sinh tổng hơp hoặc chuyển hoá một số axit amin bởi hoạt động sống của tế bào nấm men.

Lơxin

-L

—

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

Treonin

Í-

Ví dụ:

Valin

Pyruvic Aldehyt izob|ityric

Lơxin

izobutylic





82 + Mức độ tổng hợp rượu cao phụ thuộc vào nhiều yếu tố :

NH ƠN

- Đặcđiểm sinh lý của nấm men - Mức độ thông khí

.Q UY

- Thành phần ni tơ và pH của môi trường - Nhiệt độ lên men

K ị.am + k 2

M.dt

NG

c=

ĐẠ

O

TP

Theo Gratreva xác định lượng rượu cao là hàm số của sinh khối nấm men theo công thức :

HƯ

0

: Lượng rượu cao (mg/100ml)

TR Ầ

c

N

Trong đó :

00 B

K b K2 : Hộ số tỉ lệ (mg/g và mg/g.ngày)

10

ÀM : Sự tăng khối nấm men (g/100ml).

HÓ

A

M .dt: Lượng tế bào nấm men tham gia vào trao đổi chất trong thòi gian đã cho (g.ngày/lOOml).

-L

Í-

0

ÁN

c. Các thòi kỳ của quá trình lên men :

ĐÀ N

TO

Thòi kỳ lên men chính : tiến hành mạnh mẽ, lúc này toàn bộ đường chuyển thành rượu etylic, mannitol, galatiol và amin thành rượu cao. Tiến hành lên men kín trong các thiết bị lên men ; nhiệt độ 6-10°C ; lên men chính còn tạo ra axit hữu cơ, este, cc>2, rượu cao ảnh hưỏng đến hình thơm của bia. Ví dụ : Tyrozol là một trong những cấu rử quyết định hình thơm của bia.

DI ỄN

Lên men chính ngoài việc hình thànhcác thành phần quan trọng tham gia tạo mùi, vị đặc trưng cho bia từ đây cũng là thòi kỳ sản sinh ra chất diaxetyl. Nhiều dẫn liệu cho thấy : Sự hình thành diaxetyl chủ yếu ỏr giai đoạn lên men chính. Cơ chất ban đầu là do sản phẩm trung gian trong quá trình trao đổi chất của nấm men và vi sinh vật lây nhiễm như Pediococcus, Aerobacter.





Yeast hoặc vi khuẩn —---- 1 ---------►

a- Acetolactic

NH ƠN

83

Diaxetyl

Oxy hoá và decacboxyl hoá CH3 o

II

I II -co2 II II c — c — O H ----------- -►c h 3 — c —c — ch3

.Q U

I OH

-H2

diaxetyl

ĐẠ

O

a- Acetolactic

o

TP

CH3 — c —

0\

Y

o

HƯ N

G

Hàm lượng diaxetyl đạt cao nhất vào ngày thứ 2 hoặc 3 của quá trình lên men chính, giảm dần trong quá trình lên men phụ (quá trình tàng trữ bia).

TR

ẦN

Hàm lượng dỉaxetyl phụ thuộc vào hàm lượng axit amin có trong dịch lên men, nếu hàm lượng axit amin cao sẽ cho hàm lượng diaxetyl giảm, tuy nhiên hàm lượng diaxetyl còn phụ thuộc vào nhiệt độ lẽn men, sự lây nhiễm vi khuẩn,...

A

10

00

B

Diaxetyl trong bia thấp hơn trong rượu nhưng nó gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị của bia, đồng thòd cò tính độc với người tiêu dùng. Năm 1952, West và cộng sự đã phân tích được hàm lượng diaxetylvà nhận thấy vói nồng độ 0,5ppm đã làm cho bia có hương vị không hài hoà. Hàm lượng diaxetyl trong rượu khoảng lppm nhưng không ảnh hưởng đến sản phẩm rượu.

HÓ

- Thòi kỳ lên men phụ : sản phẩm sau khi lên men chính gọi là bia non.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

Bia non được bơm vào thiết bị lên men kín để lên men phụ. Lên men phụ quyết định đến vị, độ bọt, độ bền của bia. Các quá trình diễn ra tiếp tục của Ịên men chính nhưng mức độ chậm chạp hơn. Mục đích chính của lên men phụ còn là để cacboxyl hoá bão hoà bia bằng C0 2 để tăng vị và khả năng tạo bọt, ức chế phát triển của vi sinh vật ngoại có hại. Quá trình lên men phụ còn làm cho bia trở thành sản phẩm hoàn chỉnh hơn, mùi thơm, vị đặc trưng được tăng cường. Ngoài các mục đích trên, lên men phụ còn có tác dụng phân huỷ diaxetyl, làm cho diaxetyl giảm xuống tới mức qui định là < 2mg/lít. Đó cũng là một chỉ tiêu quan trọng để xác định điểm kết thúc của quá trình lên men phụ. Quá trình phân huỷ diaxetyl trong quá trình lên men phụ :

o

o

o

OH

II II +h2 II I c h 3 — c — c — c h 3 ----------►c h 3 — c —c — c h 3 • ỉ H


Acetoin

, ,




84

NH ƠN

Phản ứng này diễn ra rất chậm, do vậy quá trình lên men phụ thường phải kéo dài.

II

I

oc-Acetolactic decacboxylaza

I

NG

3

II

O

ch3 o

ĐẠ

o

TP .Q

UY

Ngày này nhiều công trình nghiên cứu rút ngắn thời gian ỉên men phụ bằng cách các công trình này đã đưa ra loại enzym cc-Acetolactic decacboxylaza (ALDC). Khi bổ sung enzym này vào ngay trong giai đoạn lên men chính nó sẽ làm chuyển biến a-Acetolactic thành Acetoin một cách nhanh chóng. oh

II

I

3

I

3

H Acetoin

ẦN

HƯ

OH a-Acetoỉactic

o

TR

Như vậy các nghiên cứu đã thay thế phản ứng chậm bằng phản ứng nhanh nhờ enzym a-Acetolactic decacboxylaza. Từ đó rút ngắn quá trình lên men phụ.

00

:

10

dl- Nấm men

B

d. Các điểu kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men bia

HÓ A

Nấm men dùng trong sản xuất bia thuộc giống Saccaromyces. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 25-30°C, ngừng hoạt động ở 40°c, có khả năng chịu lạnh cao.

N

TO

ÁN

-L Í-

Khác với vi sinh vật kỵ khí bắt buộc và hiếu khí bắt buộc, nấm men có thể phát triển trong môi trường có oxy và ngay cả không có oxy. Quá trình lên men bia, lức đầu có oxy hoà tan, nấm men sử dụng oxy để oxy hoá cơ chất tạo năng lượng cung cấp cho sinh sản và phát triển, khi nước nha qua một thời gian lên men, oxy cạn dần thì tế bào nấm men lại thu năng lượng nhờ hệ thống enzym oxy khử đặc biệt của bản thân nó.

ỄN

ĐÀ

Ngưòi ta chia nấm men bia thành 2 loại là nấm men nổi và nấm men chìm, nấm men nổi thuộc loại Saccaromyces cerevisiae : ĩoại này chỉ phát triển và lên men bia ở nhiệt độ từ 12-13°c trở lên.

DI

Nấm men chìm thuộc loại Saccaromyces carlsbergensis, phát triển tốt ở ngay nhiệt độ thấp (6-7°C). Loại này đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Thuận lợi của loại này là trong quá trình phát triển chúng kết dính chìm xuống đáy của thiết bị, thuận lợi cho việc tách chúng làm men giống cho các đợt lên men tiếp sau. Nhưng nhược điểm do tiếp xúc kém cho nên quá trình lên men chậm, nếu với





85

NH ƠN

mục đích sản xuất bia ngắn ngày thì lại không dùng loại nấm men này, hoặc phải cải tiến là khuấy trộn trong quá trình lên men. d2- H oa huplong

O

TP

.Q UY

Cây hoa huplong có tên Latinh: Humulus hupulus L. Đặc điểm là hoa đực và cái được sinh ra trên hai cây khác nhau. Khi hoa huplong sắp chín xuất hiện hạt tròn có màu vàng sáng óng ánh và nhờn dính, đó là những hạt Hupulin - phần giá trị nhất của hoa - những hạt này chứa các chất thơm, chất có vị đắng đặc trưng, có những chất giữ độ bền cho bọt lâu tan trong bia, bia được bảo quản lâu.

HƯ

NG

ĐẠ

Huplong được nhiều nước sản xuất như See và Slovakia, Đức, Balan, Anh, Pháp, Bỉ, Mỹ,... Trong đó huplong của See và Slovakia là loại huplong tốt nhất thế giới. Nước ta đã nghiên cứu trồng loại huplong này xong chưa mang lại kết qúả khả quan vì điều kiện khí hậu chưa phù hợp.

TR

ẦN

Thòi kỳ thu hoạch huplong thích hợp nhất là thời kỳ “chín kỹ thuật Ở thòi kỳ này, cánh hoa hình nón đóng chặt, có màu xanh vàng, nhờn dính, tòẳ hương thơm . Chú ý không thu hoạch quá chín (thòi kỳ chín sinh lý ) làm rụng nhiều hạt, giảm chất lượng.

00 B

* Kỹ thuật sấy huplong :

-L

Í-

HÓ

A

10

Hoa tươi có độ ẩm 70-75%. Đem sấy bằng khồng khí nóng. Lúc đầu nâng y nhiệt độ lên 45°c. Saukhi độ ẩm của hoa giảm thì nâng lên nhiệt độ 60-65°C. không sấy huplong ở nhiệt độ cao hơn. Sản phẩm huplong khô có độ ẩm 10-7-13% là thích hợp. Nếu độ ẩm lớn hơn sẽ làm cho cánh hoa hình nón dễ hư hỏng, nếu độ ẩm nhỏ hơn làm cho hoa quá khồ, các hạt của hoa sẽ rụng trong bảo quản, vận chuyển.

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

ÁN

Sau khi sấy xong cần để cho hoa cân bằng độ ẩm trong điều kiện độ ẩm không khí kho bảo quản là 85-90%, nhiệt độ 20-30°C, thòi gian 10-15 ngày. Cần chú ý xử lý hoa bằng S0 2 để chống mọi hoạt động của côn trùng và vi sinh vật gây hại khác. Cuối cùng ép nén để định hình huplong thành thỏi hay bánh và bap gói trong vật liệu chống ẩm. + Tiêu chuẩn chất lượng của huplong (tính theo % chất khô) W:

Chất đắng (gumulon, pululon): 18,3

12,5-13,3

Tro : 7,5

Tanin:

3

Các chấtchứa nitơ : 17,5

Các chất chích ly khồng chứa nitơ : 27,5;

Este : 0,4





NH

ƠN

Gói hoa huplong thành phẩm cần được bảo quản ở kho lạnh nhiệt độ 0,5-i-2oC. Kho phải tối có độ ẩm không khí thấp.

Y

Có thể chế biến thành chế phẩm cao hoa huplong để dễ bảo quản và vận chuyển. Cách tiến hành như sau :

TP

.Q U

Ngâm huplong vừa sấy xong và alcohol 60° để chích ly. Sau đó cô đặc thành cao. Cao này có thể bảo quản 3-4 năm và sử dụng thuận tiện. d3- Nước dùng trong sản xuất bia :

NG

ĐẠ O

+ Nước là thành phần chính chiếm tỉ lệ cao trong bia. Vì vậy nước ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của bia. Các chỉ tiêu quan trọng của nước trong sản xuất bia là độ cứng, pH, chất khô và chỉ tiêu sinh học khác.

ẦN

HƯ

+ Độ cứng : qui định nước trong sản xuất bia phải là nước mềm hoặc nước có độ cứng tạm thời khoảng 0,7mg đương lượng/lít và độ cứng vĩnh cửu khoảng 0,4-0,7mg đương lượng/ỉít.

TR

+ pH của nước trong sản xuất bia tốt nhất là 6 ,8-7,3.

10 00

B

+ Hàm lượng chất khô : là chất cặn còn lại khi cô cạn và sấy ở nhiệt độ 100°c đến trọng lượng không đổi.. Nước uống thường chứa 1000mg/lít, còn nước trong sản xuất bia cho phép có hàm lượng chất khô < 600mg/l. Trong đó đặc biệt nếu hàm lượng sắt >0,3mg/l thì ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của bia.

HÓ

A

+ Chỉ tiêu sinh học : nước sản xuất bia chỉ cho phép số lượng vi sinh vật < 1 0 0 tế bào trên 1lít nước.

-L Í-

d4- Nhiệt độ dung dịch đường khỉ lên men : nhiệt độ của dung dịch trước khi đưa vào lên men thích hợp là 8-10ọC.

TO Á

N

4. Thanh trùng bia :

Thường thanh trùng theo phương pháp Paster, thanh trùng ờ nhiệt độ 60^70°C trong thòi gian 30 phút.

N

ĐÀ

N

Sau khi thanh trùng, đại bộ phận vi sinh vật bị liêu diệt. Tuy nhiên cũng gây cho biá những biến đổi nhất định về màu sắc, mùi vị.

DI Ễ

5. Chất lượng và các chỉ tiêu chất lượng của bìa :

a, Các chỉ tiêụ chất lượng của bia bao gồm : Mùi, vị, màu sắc, độ trong, độ bọt và độ bền của bọt.





87

NH ƠN

+ Mùi : Nhờ nguyên liệu và các sản phẩm lên men tao lên hương thơm rất khó phân biệt giữa các loại bia. Nếu nguyên liệu không tốt, giống nấm men không tốt, hoặc kỹ thuật kém sẽ làm cho bia có mùi lạ.

ĐẠ O

TP

.Q UY

+ Vị : Do các chất chích lý từ nguyên liệu, từ huplong và dọ cầc sản phẩm lên men tạo nên. Vị đắng của huplong gây cảm giác dễ chịu cho người uống. Vị của bia là sự hoà hợp tổng thể của các dextrin, melanoit, hợp chất chứa nitơ, các chất từ hoa huplong. Rượu etylic, este và rượu bậc cao, khí C 0 2 bão hoà cũng tạo vị dễ chịu cho bia, nhiệt độ duy trì vị bia tốt nhất là 8 - 12 °c. + Màu sắc, độ trong suốt của bia : là chỉ tiêu cảm quan dễ thấy.

HƯ

NG

+ Màu sắc : vàng rơm, sáng lấp lánh, màu có khi còn tạo cảm giác cho người uống về vị. Ví dụ màu vàng rơm, sáng lấp lánh tạo gợi vị thanh và dịu của bia. Màu bia của See và Slovakia là màu được nhiều người ưa chuộng và được lấy làm màu chuẩn.

TR Ầ

N

+ Bọt nhiểu, dày mịn và lâu tan là dấu hiệu của bia tốt. Thời gian tồn tại của bọt là độ bền của bọt, là khoảng thời gian (phút họặc giây) kể từ thời điểm xuất hiện bọt cho đến lúc bọt tan hoàn toàn.

00

B

Độ bọt và độ bền của nó phụ thuộc vào hai yếu tố chính :

10

- Sự bão hoà C 0 2 trong bia.

HÓ

A

- Hàm lượng các chất hoạt động bề mặt tạo bọt như : pepton, albumozơ, axit đắng (của huplong),...

-L

Í-

Chú ý : Lúc rót bia, tốc độ tạo bọt hơn hẳn tốc độ tan bọt, do đó một lượng lớn bọt được tạo thành. Sau đó quá trình diễn ra ngược lại, tốc độ quá trình nàỵ phụ thuộc vào độ bền của bọt.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

b. Mức độ thang điểm để đánh giá chất lượng của bia - Độ trong su ố t:

10 điểm

- Hương và v ị :

50 ”

- Độ bọt và độ bão hoà C 0 2

40 ”

Bia có độ trong suốt cao, lấp lánh, óng ánh được đánh giá cao nhất là lb điểm, khồng lấp lánh, không óng ánh được 8-9 điểm. Bia có độ trong trung bình đạt 4-5 điểm. Bia vẩn đục được coi là bia hỏng, không cho điểm.





88

96-100 là bia có chất lượng cao.

.Q

Điểm tổng cộng :

UY

NH ƠN

Bia có hương vị đúng hoàn toàn vối tiêu chuẩn đã đăng ký (tuỳ thuộc loại) được 49-50 điểm, nếu hương vị không tốt chỉ đạt 38-41 điểm. Trong trường hợp hương vị không với tiêu chuẩn đã đăng ký có mùi của nấm men phảng phất mùi phenol, có vị đắng rất khó chịu sẽ bị loại và không cho điểm hoặc điểm rất thấp.

TP

90-95 là bia loại tốt

O

85-89 là bia đạt yêu cầu

ĐẠ

< 85 bia loại xấu.

NG

3.4.3. Công nghệ sản xuất malt và bia

N

HƯ

Bia được con ngưòi chế biến và sử dụng từ 7000 năm trước công nguyên. Quê hương đầu tiên của thứ đồ uống này là ở các bộ lạc Bamilon định cư ồ vùng hạ lưu sông Hố (vùng Lưỡng hà).

1. Sản xu ấ t m a lt:

HÓ A

10 00

B

TR Ầ

Qua gần một ngàn năm phát triển, ngày nay công nghệ sản xuất bia đã đạt đến mức gần như hoàn chỉnh. Thực chất của công nghệ làm bia là công nghệ enzym và công nghệ vi sinh vật. Có thể khác nhau về giải pháp thiết bị nhưng tất cả các nhà máy sản xuất malt và bia hiện nay trên thế giới đều được xây dựng bao gồm các bước sau đây :

-L Í-

Malt là nguyên liệu chính để sản xuất bia, đồng thời là bán thành phẩm trong sơ đồ công nghệ sản xuất malt và bia. Nguyên iiệu chính dùng để sản xuất malt là đại mạch (Fiordeum Sativum Jassen)

ÁN

a. Sơ đồ công nghệ : Đại mạch khô

->

Tách tạp chất

TO

Quạt sạch

Phân loại

ĐÀ N

ị

Tách rễ

Sấy khô

Ươm mầm

Ngâm

DI ỄN

ị

Đóng gói

->

Bảo quản

Sản xuất bia

Hỉnh 3.10, Sơ đồ công nghệ sản xuất malt





89

ƠN

b. Thuyết minh công nghệ

UY

NH

* Quạt sạch, tách tạp chất, phân loại : Mục đích của quá trình là để loại bỏ cọng rơm, rác, hạt lép và các tạp chất khác như sỏi, đá, gỗ,... và phân loại hạt thẹo kích thước để chúng hút nước và nảy mầm theo cùng một chế độ.

Yêu cầu kỹ thuật :

HƯ NG

- Nhiệt độ nước ngâm : 12-14°c.

ĐẠ O

TP .Q

* Ngâm h ạ t: mục đích của quá trình ngâm hạt là để hút nước. Khi hàm ẩm đạt 42-46% thì các enzym trong hạt sẽ hoà tan vào nước, giải phóng chúng khỏi trạng thái liên kết, biến thành trạng thái tự do và dễ hoạt hoá trong thòi gian ươm mầm.

- Thòi gian ngâm : 72 giờ.

Thiết bị ngâm : - Vật liệu : Tôn đen

TR Ầ

N

- Thường xuyên cung cấp 0 2 cho hạt hô hấp và thổi không khí sạch để đẩy C 0 2 ra khỏi khối hạt.

00

B

- Hình dáng : Thân trạ, đáy nón.

HÓ

A

10

* Ươm mầm : Mục đích của quá trình ươm mầm là tạo điều kiện về nhỉệt độ, độ ẩm của môi trường để phôi phát triển. Sự phát triển của phôi là động lực dẫn đến mục tiêu chính của quá trình là hoạt hoá và tích luỹ enzym. Yêu cầu kỹ thuật:

-L Í-

- Nhiệt độ ươm mầm : 12-14°c.

- Độ ẩm tương đối của môi trường : 98-100%

TO ÁN

- Khu vực ươm mầm phải thoáng, không có ánh sáng mặt tròi.

Thiết bị ươm mầm :

DI ỄN

ĐÀ

N

- Sân ươm mầm nổi, bán chìm hoặc chìm.

- Ươm mầm trong Cattset.

- Ươm mầm trong tang quay. - Các hệ thống khác. *.Sấy malt tươi: Mục đích của quá trình sấy : - Tách nước để sản phẩm dễ vận chuyển và bảo quản. - liế p tục quá trình thuỷ phân các chất cao phân tử.





90

NH ƠN

- Tạo melanoidin. - Diệt vi sinh vật bám vào hạt. - Khử mùi lạ của malt. - Hàm ẩm cuối cùng : 1,5-3,8 %

TP

- Thời gian sấy : 24giờ (malt vàng), 48giờ (malt đen).

.Q U

Y

Yêu cầu kỹ thuật:

O

- Nhiệt độ tối đa : 75°c (malt vàng), 105°c (malt đen).

ĐẠ

Thiết bị sấy :

G

- Lò sấy đứng

HƯ N

- Lò sấy nằm ngang - Sấy liên tục dạng tunel.

ẦN

* Tách rễ, đóng gói, bảo quản :

TR

Rễ malt gây vị khó chụi, vì vậy phải tách ngay khi vừa sấy xong, còn giòn.

10

00

B

Malt sau khi đóng gói (thường là 50 kg) vào túi nilon và bao tải phải bảo quản ít nhất là 15 ngày để ổn định hoạt lực của enzym sau đó mói đưa vào sản xuất bia.

A

Các chỉ tiêu chất lượng của m alt:

HÓ

- Tỉ lệ hạt vỡ, gẫy, dập :

Í-

- Trọng lượng lOOlít:

-L

- Hàm ẩm của h ạ t:

ÁN

- Thòi gian đường hoá :

TO

- Hiệu suất hoà tan :

DI

ỄN

ĐÀ

N

- Cườiíg độ màu :

0,5-0,6% 54-57 kg 2-5% 15-20 phút 70-75% 0,16-0,26ml

(tính theo ml 0,1N I2/ 100ml) - Hàm lượng mantoza :

60-70%

- Đạm tổng (N X 6,25) :

1,6-1,7% (so vớichất khô)

- Hoạt lực Amylaza :

250-300 WK (Windish Kolbach)





91

ƠN

2. Qui trình sản xuất bia :

Hình 3.11 : Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ A

10

00 B

TR

ẦN

HƯ N

G

ĐẠ

O

TP .Q

UY

NH

a. Sơ đồ công nghệ :

b. Thuyết minh qui trình công nghệ : * Nghiền nguyên liệu : mục đích là nghiền hạt thành nhiều mảnh, tăng diện tích tiếp xức Với nước để quá trình thuỷ phân và đường hoá xảy ra nhanh hơn và dễ,dàng hơn.





92

NH ƠN

Thiết bị dùng để nghiền malt là máy nghiền trục.

UY

Đối với nguyên liệu hạt chưa qua khâu ươm mầm, hạt tinh bột cứng, khó phá vỡ và nấu chín, vì vậy chúng phải được nghiền thật mịn. Thiết bị dùng để nghiền nguyên liệu thay thế là máy nghiền búa.

.Q

Máy nghiền búa có thể dùng để nghiền malt trong trường hợp chất lượng kém, tỉ lệ hạt không nảy mầm cao.

ĐẠ

O

TP

* Hồ hoá và đường hoá : đối với các nguyên liệu hạt chưa ươm mầm như hạt gạo, ngô, đại mạch hoặc thóc tẻ thì tiến hành hồ hoá bột là cần thiết vì chúng được thuỷ phân vá đường hoá tốt chỉ sau khi đã nấu chín.

NG

Giải pháp thiết bị cho việc hồ hoá là nấu cháo bình thường ờ nồi hồ hoá hai vỏ hoặc hấp dưối áp suất cao (2,5kg /cm 2 và thời gian 15 phút).

TR Ầ

N

HƯ

Trong trường hợp không dùng nguyên liệu thay thế nhưng với mục đích sản xuất các loại bia có chất lượng cao, thì từng phần bột malt cũng được nấu chín (phương pháp đường hoá đun sôi từng phần).

10 00

B

Mục đích của quá trình thuỷ phân và đường hoá là tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ và pH của môi trường để hệ enzym thuỷ phân trong malt chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (chủ yếu là hydrat cácbon và protein) thành các sản phẩm thấp phân tử, hoà tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch đường lên men.

HÓ A

* Yêu cầu kỹ thuật:

52°c

ÁN

63°c

-L Í-

+ Các điểm dừng :

15+20 phút

-

20-30 phút

-

20+30 phút

TO

73°c

-

ĐÀ N

Đun sôi —

10-s-l 5 phút.

DI ỄN

+ Tỉ lệ phối trộn nước : Bia vàng : l/5 (lkg bột / 55 lit nước). Bia đen : V3.

*. Lọc b ã : Lọc bã nhằm mục đích tách pha lỏng khỏi dịch cháo, cần tiến hành 2 bước: ép dịch và rửa bã malt.





93

ƠN


NH

- Dịch ép phải trong - Nhiệt độ lọc 70°c

.Q

UY

Thiết bị dùng để lọc là thùng lọc đáy bằng, máy lọc ép khung bản, ép vít, ly tâm,...

ĐẠ

O

TP

Quá trình rửa bã kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa giảm xuống còn 1-4-2 %. Nồng độ chung của hỗn hơp dịch ép và nước rửa bã cần đạt 90% so vối nồng độ yêu cầu.

NG

* Nấu dịch đường vói hoa huplong :

Nấủ địch đường với hoa huplong nhằm các mục đích :

ẦN

HƯ

- Hoà tan các thành phần chất trong hoa vào dịch đường. Chủ yếu là chất đắng, tinh dầu thơm, Polyphenol vàcác hợp chất chứa nitơ.

TR

- Kết lắng protit cao phân tử(do phản ứngvới polyphenol của hoa) và làm trong dịch đường. J

B

- Tạo phản ứng Melanoid.

10

00

- Tăng cường độ màu, nồng độ chất hoà tan và diệt các vi sinh vật. ^

A


HÓ

- Sôi mạnh, thòi gian 1,5 -T- 2 giờ.

Í-

- Lượng chất đắng cần đạt 18-ỉ-25mg/L

-L

*Làtn lạnh dịch đường :

ÁN

Quá trình làm lạnh dịch đường nhằm các mục đích :

- Tách các loại cặn khỏi dịch. - Bão hoà C 0 2 cho dịch.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

- Hạ nhiệt độ đến điểm thích hợp cho nấm men phát triển.

Thiết bị thông dụng để hạ nhiệt độ của dịch đừcmg là thùng lắng Wừlpool và máy lạnh tấm bản.

Trong nhiều trường hơp, sau máy lạnh tấm bản người ta đặt máy lạnh ly tâm để tách hết cặn trong dịch đường. - Thời gian hạ nhiệt độ : l-ỉ-1,5 giờ.





94

NH ƠN

- Nhiệt độ cuối cần đ ạ t: 8-ỉ-10°C.

UY

* Lên men chính : Mục đích của quá trình là để chuyển hoá các chất hoà tan ờ trong dịch đường thành C2H5OH và các loại rượu phụ khác, C 0 2 và các sản phẩm phụ khác (sinh tổng hợp trong quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men).

TP

.Q

Quá trình lên men chính được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 6 -ỉ-80C. Phương pháp lên men gia tốc hiện nay được tiến hành ở nhiệt độ 10-ỉ-12oC .

HƯ

NG

ĐẠ

O

Thiết bị dùng để lên men chính rất đa dạng. Trước đây người ta dùng thùng gỗ sồi, thùng nhôm, xây bể xi măng cốt thép ở điều kiện hở. Ngày nay người ta lên men trong các thiết bị kín được gia cổng bằng thép không ri. Hình dạng thùng là thân trụ đáy hình nón vói góc vát tạo thành 70°. Một số nước như Brazin, Colombia,... lại dùng thùng lên men dạng hình cầu.

ẦN

Thòi gain lên men 7-rl2 ngày.

TR

Quá trình lên men chính kết thúc khi hàm lượng đường trong bia non còn lại khoảng 30-4-35% so vối nồng độ ban đầu.

00

B

* Lên men phụ và làm chỉn bia :

10

Lên men phụ là tiếp theo của quá trình lên men chính để lên men tiếp phần đường còn lại nhưng với tốc độ chậm.

HÓ A

Làm chín bia là quá trình khử diaxetyl xuống dưới hàm lượng 0,2mg/l„ khử rượu bậc cao, aldehyt, bão hoà C 02, tạo este và các sản phẩm khác.

-L Í-

Vì hai quá trình xảy ra đồng thời, trong cùng một thiết bị và trong cùng một điều kiện nên hay gọi chung là tàng trữ bia.

TO ÁN

Điều kiện nhiệt độ l-f-2°c.

Thòi gian tàng trữ : 20-Ỉ-180 ngày.

ĐÀ

N

* Lọc bia : Bia sau khi tàng trữ vẫn còn đục, lượng tế bào nấm men còn nhiều (khoảng 304-50 vạn tế bào/ml) vì vậy mục đích của quá trình lọc là làm cho bia trong.

DI ỄN

Lọc bia phải tiến hành ở điều kiện nhiệt độ l-ỉ-4°c. thiết bị dùng để lọc bia thông thường là máy lọc khung bản vói vật liệu lọc là giấy xenluloza có độ xốp khác nhau và chất trợ lọc điatomit, máy lọc kiểu ống, chóp nón, máy ly tâm tách và trong nhiều trường hơp cũng có thể dùng loại ly tâm vắt.





95

ƠN

* Bão hoà C 02 : Bia sau khi lọc nếu hàm lượng C 0 2 hoà tan chưa đạt yêu cầu, ta phải bão hoà bổ sung. Khí C 0 2 trước lúc nạp vào bia phải lọc đẻ khử mùi.

NH

Nhiệt độ bia lúc nạp C 0 2 : l-ĩ-40c.

UY

Áp suất làm việc : 2 -7-3 kg/cm2.

TP .Q

* Đóng gối bao b ì :

Mục đích là để dễ vận chuyển đến người tiêu dùng và dễ bảo quản.

O

Bia thường được đóng vào chai thuỷ tinh hoặc hộp với dung lượng rất khác

ĐẠ

nhau.

G

* Thanh trùng bia :

ẦN

HƯ N

Bia sau khi đóng vào chai hoặc hộp phải thanh trùng. Mục đích của quá trình là diệt nấm men trong bia để ổn định thành phần sinh học và tăng thời gian bảo quản. - Nhiệt độ tối đa lúc thanh trùng : 65°c

TR

- Thời gian giữ nhiệt tối đa : 15 phút.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ A

10

00 B

Sơ đồ thanh trùng bia (hình 3-12)

Hình 3-12 : Sơ đồ thanh trùng bia

c. Chất lượng bia : * Các chỉ tiêu cảm quan : - Màu sắc : vàng rơm, óng ánh





96 - Độ trong : trong suốt

NH ƠN

- Hương : thơm dịu, đặc trưng của hoa hupỊong - V ị: đắng dịu, đặc trưng của hoa huplong

UY

- Trạng thái b ọ t: trắng mịn

.Q

- Thòi gian giữ b ọ t: 5-Í-25 phút.

TP

*. Các chỉ tiêu hoá lý - của bia : 10-ỉ-13,5

NG

- Hàm lượng chất hoà tan còn dư : 3-ỉ-4,7%

ĐẠ O

- Hàm lượng chất hoà tan ban đầu của dịch đường (% trọnglượng ) :

HƯ

- Độ lên men biểu kiến : 66-ỉ-77%

d. Sử dụng chế phẩm enzym trong sản xuất bia :

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10 00 B

TR

ẦN

Nhìn qua sơ đồ công nghệ sản xuất malt ta thấy để dạt được mục đích là tích luỹ enzym vói số lượng đủ để thuỷ phân hết các hợp chất cao phân tử trong hạt đại mạch (chủ yếu là protit và hyđracacbon) COI1 người phải đầu tư một khối lượng lớn về thiết bị với chu kỳ sản xuất kéo dài, việc đó dẫn đến sự tăng giá thành sản phẩm. Để khắc phục thiếu sót này, người ta đã đưa các nguyên liệu hạt chưa qua khâu ươm mầm như thóc, gạo, ngô, đại mạch khô, tiểu mạch,... với khối lượng khá lớn (đến 50%) để thay thế malt đại mạch. Trong trường hợp như vậy, khi đường hoá nguyên liệu, phải bổ sung enzym từ ngoài vào. Các chế phẩm enzym này thường thu nhận được bằng con đường nuôi cấy vi sinh vật. Chẳng hạn chế phẩm a-Amylaza có thể thu nhận từ B.subtilis. Trên thị trường thế giới hiện có rất nhiều loại chế phẩm, VI dụ : Amilozin, Prosubtilin. Thực nghiệm ở nhiều nước cho thấy việc sử dụng chế phẩm enzym trong sản xuất vẫn cho bia chất lượng cao, giá thành hạ từ 7 -rl 0 %. 53+65

- Độ lên mencuối cùng (%):

60+70

ĐÀ N

TO

- Độ lên men thực (%) :

DI

ỄN

- Hàm lượng cồn (% trọng lượng) : 3 ,54-4,3

- Diaxetyl (mg/1): nhiều nhất 0,2 (%) - Rượu bậc cao (mg/100ml): 40-T-90

(*} : Qui định EBC (Europian Brewer Convention).





- Aldehyt (mg/1):

20-T-50

- este (mg/1) :

15-5-30

NH ƠN

97

- Glyxerin (g/1) : l - ỉ - 3

UY

- Đạm tổng (mg/100ml) : 65-Í-80.

TP .Q

- Đạm formol (mg/a00ml) : 20-Ỉ-25 - Độ chua định phân

2,9^2,3

ĐẠ

- Độ chua tác dụng (ml NaOH 0,1 N/l 00m l):

O

(đến pH = 7,07/ml 0,IN NaOH/100ml): 13+14

NG

3.4.4 Chất thơm trong sản xuất bia

0B

TR

ẦN

HƯ

+ Một đặc tính mà bia khác vói các loại rượu là nồng độ cồn trong bia từ 2 -ỉ-6 %m thấp hơn nhiều so với nồng độ cồn ở trong rượu. Một đặc điểm mà bia khác vối các loạị nước giải khát là bia có hương thơm đặc trưng. Chất thơm ở ừong bia do nhiều yếu tố tạo nên, do các chất từ malt trong quá trình nấu là do phản ứng melanoid, hương thơm và vị đặc trưng của hoa huplong, trong quá trình lên men, đó là do sự tạo thành dầu Fuzel, aldehyt, ceton, axit béo cổ phân tử lượng thấp,...

10 0

+ Hàm lượng các chất thơm trong bia như đầu Fuzel, este, aldehyt, axit bay hơi được xáe định đến mg/1, còn những chất như diaxetyl, các hợp chất sunfua,

HÓ

A

mercaptan lầ Ịig/l. Để xác định những chất này thường dùng phương pháp sắc ký lỏng cao áp.

Í-

Trong dầu fuzel thì thành phần izoamin chiếm chủ yếu nó đạt đến cực đại

N

TO Á

N

-L

trong khoảng 3-r5 ngày đầu của quá trình lên men và chiếm từ 60-ỉ-70% tổng lượng dầu fuzel tạo thành. Trong bia thành phẩm hàm lương dầụ fuzel từ 73-rl29mg/l. Hàm lượng dầu fuzel trong bia thành phẩm phụ thuộc vào nhỉều yếu tố, đó là phương pháp lên men, nhiệt độ lên men, chủng nấm men và các điều kiện lên men khác.

DI ỄN

ĐÀ

Khi lên men bằng phương pháp lên men chìm thì hàm lượng dầu fuzel tạo thành bao giờ cũng thấp hơn so vổi lên men nổi.

Lên men ở nhiệt độ cao thì lựợng dầu fuzel tạo thành cao hơn lên men ồ nhiệt độ thấp. Ví dụ : Khi thay đổi nhiệt độ lên men từ 7,5°c lên 10òc thì lượng dầu fuzel tăng từ 59-T-77 PPm. Đối vói chủng s. Carlsbergensis 11, khỉ nhiệt đệ tăng từ 2°c lên 20°c thì hàm lượng rượu bậc ẹao tăng lên 2 lần nhưng khi ở 30°CJ thì hàm lượng dầu fuzel giảm một cách đáng kẻ và nhất là izoamyl giảm mạnh





98

NH ƠN

nhất. Khi lên men ở nhiệt độ cao thì hàm lượng phenylethanol tăng vọt lên và tạo nên mùi thơm của hoa hồng. Ngưỡng nhận biết dầu fuzel trong bia là 70-Ỉ-100 PPm và tỉ lệ giữa các loại rượu bậc cao trong dầu fuzel cũng ảnh hưởng đến hương vị của bia.

TP

.Q

UY

Chủng nấm men bia cũng ảnh hưởng đến hàm lượng và thành phần của dầu fuzel trong bia thành phẩm (có những chủng nấm men lên men đạt 200 ppm), mặt khác khả năng kết lắng của nấm men cũng có ảnh hưởng đến sự tạo thành dầu fuzel nhưng không đáng kể.

NG

ĐẠ O

Việc cung cấp oxy trong quá trình lên men làm cho nấm men phát triển mạnh, do đó lượng dầu fuzel tăng lên, đặc biệt là n-propanol tăng lên nhiều nhất so vối các loại rượu bậc cao khầc.

HƯ

Bảng 3.1 : Thành phần của dầu fuzel của các loại bìa khác nhau : Loại bia

Alcohol, mg/i Isobutyl

Active amin

Isoamyl

Phenethyl

Bia lên men chìm

13

12

14

44

20

Bia lên men nổi

22

38

23

62

41

10 00 B

TR

ẦN

n-Propyl

A

Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thành phần của dầu fu zel:

HÓ

Alcohol

-L

Isobutanol

Í-

Propanol

ÁN

2-Metyl butanol

TO

3-Metyl butanol

25°c

9,5

14,5

8,1

9,6

15,3

20,7

30,4

47,5

4,6

28,5

57,9

120,8

ỄN

ĐÀ N

2-Phenyl ethanol

10°c

DI

Năm 1957 người ta đã phát hiện ra Glyxerol có trong các loại bia khác nhau và nồng độ của chúng nằm trong khoảng 1500^2000 ppm. Ta biết rằng bia

thành phẩm cố pH = 3,8-r-4,2 (có tính axit), chứa một số axiỉ hữu cơ như axit lactic và một lượng nhỏ các axit hữu cơ khác. Axit béo có trong bia rất đa dạng (có số





99

NH ƠN

c lên tới 18 - c 18) ỏr nồng độ rất thấp (ppm ) nhưng có ảnh hưởng lớn đến hưcmg vị của bia, như sự tạo thành của axit octanoic và decanoic trong quá trình lên men làm cho bia có hương thơm dễ chịu. Trong bia có khoảng 3,6-r6,4 ppm axit béo có

.Q UY

8 C và khoảng 0,4-r-0,6 axit béo có 10C.

Nấm men bia cũng ảnh hưởng đến sự tạo thành axit, s. carlsbergensỉs thì sản phẩm bia tạo thành nhiều axit béo hơn S.cerevisie.

như

TP

Ngưỡng để nhận biết axit octanoic và decanoic khoảng '1,5-5-4,5 mg/L

G

ĐẠ

O

* Este là một thành phần chất thơm quan trọng của bia, trong đó thì axetatetyl là lớn nhất, nồng độ khoảng 3ppm. Tiếp đến là Axetat izoamyl và các este khác, nồng độ Axetat izoamyl là 2ppm.

TR

ẦN

HƯ N

Đối với bia lên men chìm thì lượng este tối đa khoảng 27ppm, còn đối vói bia lên men nổi thì lượng este khoảng 82ppm. Như vậy sự tạo thành este trong bia phụ thuộc vào phương pháp lên men (lên men nổi thì hàm lượng este bao giờ cũng lớn hơn nhiều so với lên men chìm). Quá trình tạo este chủ yếụ xảy ra trong giai đoạn lên men chính và phụ thuộc lớn vào nhiệt độ (đặc biệt este tạo thành nhiều khi lên men ở nhiệt độ 2 5 °c ).

-L

Í-

HÓ

A

10

00 B

* Axetaldehyt được tạo thành trong giai đoạn lên men chính và trong bia thành phẩm nó cũng đóng vai trò quan trọng đáng kể đối với hương vị của bia. Hàm lượng axetaldehyt đạt cực đại trong những ngày đầu của giai đoạn lên men chính (đối với bia vàng). Trong bia thành phẩm, nồng độ của axetaìdehyt nằrrí trong khoảng 25-í-50ppm. Hàm lượng của axetaldehyt giảm dần trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ ( thời gian lên men phụ và tàng trữ càng dài thì hàm lượng axetaldehyt càng giảm).

ÁN

* Các hợp chất sunfua :

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

+ Vai trò của các hợp chất sunfua trong hương vị của biạ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, tuy việc phân tích thành phần của các hợp chất sunfua rất khó khăn. Các hợp chất sunfua bay hơi có mặt trong bia ở nồng độ rất thấp (ppm) và nó chỉ chiếm một thành phần không đáng kể trong tổng số các hợp chất sunfua có trong bia. Các chất sunfua được tạo thành trong từng giai đoạn của quá trình lên men gồm cổ sunfithydro, Mercaptan, Dimetyl sunfua, Dimetyl disunfua, Dietyl sunfua, Dietyl disunfua, Thioformaldehyt, Thioaxetone,... + Methionol là alcohol bay hơi có trong bia ở nồng độ khoảng 100 pg/l

còn đối với bia lên men nổi thì hàm lượng Methionol lên tói khoảng 300 ịxgA và





100

ƠN

hàm lượng este axetic -3-(metylthio) propyl lên tới 134 ppb, tron? đó đối với các loại bia bình thường khác este này chỉ nằm trong khoảng 20-7-30 ppb.

UY

NH

Ngưỡng để nhận biết Methionol xấp xỉ 500ppb và nó ảnh hưởng mạnh đến hương vị của bia.

ĐẠ O

TP

.Q

Việc xác định nguồn gốc các hợp chất sunfua có trong bia là rất khó, tuy nhiên nhóm sunfat đóng Vai trò không đáng kể. Trong sản xuất bia, thành phần tham gia tạo các hơp chất sunfua đó là những axit amin có chứa nhóm sunfua từ nguyên liệu sản xuất, từ phản ứng enzym và phản ứng phi enzym xảy ra trong quá trình sấy đại mạch, quá trình nấu và giai đoạn đầu của quá trình lên men.

ẦN

HƯ

NG

Trong giai đoạn lên men chính nồng độ H2S tăng nhanh và giảm dần trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ. Trong bia thành phẩm, nồng độ H2S khoảng 5 ppb thì sản phẩm có mùi trứng thối. Do vậy nồng độ H2S chỉ rất nhỏ thì mới làm cho bia có mùi vị đặc trưng.

3.4.5 Những mùi vị lạ trong bia

00

B

TR

+ Nhiều hơp chất phenol đã được tìm thấy trong quá trình lên men các nguyên liệu hạt. Trong bia cần thiết phải có một lượng phenol nhưng ở nồng độ rất thấp, còn khi nó có nồng độ cao sẽ làm cho bia có mùi vị lạ.

10

+ Trong bia chứa 9,6-ỉ-16,9 ppb phenol và 3,08^-11,8 ppb Chlorophenol.

A

Trong khi đó ngưỡng để cảm nhận được vị phenol trong bia là 19-r71,2ppb phenol

-L

Í-

HÓ

và 4,0-r38,6 ppb Chlorophenol. Các hợp chất phênol (bay hoi cùng vdi hơi nước) sẽ được tạo thành ở nồng độ cao do hoạt động của vi sinh vật trong dịch đường có thành phần phù hợp.

TO

ÁN

+ Các axit hữu cơ tạo thành trong quá trình dịch hoá (axit ferulic, axit pcoumaric) cũng như vanillin tạo thành từ lignin của nguyên liệu thực vật, có thể chuyển đổi nhờ hoạt động của nấm men và các vi sinh vật khác tạo thành các sản phẩm có hương vị thuốc tây mạnh.

DI

ỄN

ĐÀ

N

Từ axit ferulic chuyển thành 4- Vinyl guaiacol, p-axit coumaric chuyển thành 4-vinyl phenol, trong khi vanillin chuyển thành 4- Metyl guaiacol theo thứ tự khử thành 4-etyl phenol yà 4-etyl guaiacol. Các chất thơm phenol bay hoi được hình thành các amino axit thơm ( như phenylalanine tyrosine) qua các phản ứng chuyển hoá của vi khuẩn. Các vi khuẩn gram(-) và gram (+) tham gia vào quá trình chuyển hoá của tyrosine thành axit p-coumaric ( p-hydroxy phenyĩacrylic axit) và tiếp theo chuyển thành phenol bay hơi. Các vi khuẩn gram âm cũng tham gia vào sự hình thành các họp chất sunfua hữu cơ trong dịch đường mà đặc biệt là





101

UY

NH

ƠN

dimetylsunfit. Trong quá trình lên men nếu có nhiễm với các vi sinh vật khác thì trong bia thành phẩm có nồng độ phenol cao. Những men dại và vi khuẩn nhiễm vào cũng tham gia vào quá trình hình thành các hợp chất phênol, do đó sẽ ảnh hưởng đến hương vị của bia.

.Q

3.4.6. Các công nghệ mới trong sản xuất bia

NG

ĐẠ

O

TP

Các nhà khoa học về công nghiệp lên men đã tìm ra các cồng nghệ mối trong sản xuất nước giải khát, ví dụ như sản xuất bia, nhằm rút ngắn thòd gian sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, giảm nhân lực lao động, giảm năng lượng,... Một vấn đề mà các nhà khoa học quan tâm là những công nghê mới này ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như thế nào mà nhất là hương vị của sản phẩm.

HƯ

Trong phần này đưa ra hai công nghệ mối trong sản xuất bia đó là phương pháp lên men liên tục và phương pháp lên men ở nồng độ dịch dường cao.

TR ẦN

Kỹ thuật lên men bia bằng phương pháp lên men liên tục không gặp vấn đề trở ngài gì về công nghệ, tuy nhiên vấn đề đặt ra là hương vị của sản phẩm có thay đổi gì đáng kể so vói phương pháp lên men cổ điển không?

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

+ Quá trình lên men liên tục tạo ra bia thành phẩm có nồng độ axit bay hơi, acetaldehyt, dầu fuzel cao còn hương vị của nó không khác gì đáng kể so với bia được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm. Khi lên men liên tục ở nhiệt độ cao và có sục khí thì thành phần các chất thơm trong bia thành phẩm tăng lên, và tất nhiên là hàm lượng diaxetyl cũng tăng lên. Còn khi sản xuất bia bằng phương pháp lên men liên tục mà không có sục khí thì hàm lượng dầu fuzel và diaxetyl tương tự như bia được sản xuất theo phương pháp cổ điển. Mặt khác, nó làm tăng đáng kể nồng độ este tạo thành, đặc biệt là axetat izoamin (1 lppm). Tuy nhiên khi nồng độ este quá cao sẽ làm cho bia có mùi vị khó chịu.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

Sản xuất bia bằng phương pháp lên men liên tục, trong bia thành phẩm chứa axit béo (C3 đến c 10 ) ít hơn so vói lên men cổ điển. Ngưỡng để nhận biết axit Caprylic trong bia khoảng ìoppm, lên men liên tục thì sản phẩm tạo thành khoảng 7,2-ỉ-9,l ppm còn lên men cổ điển khoảng 10,6-ỉ-12,2, đó cũng là yếu tố ảnh hưởng đến hượng vị của bia.

Một trong những công nghệ mổi trong sản xuất bia là lên men dịch đưòng ở nồng độ cao nhằm nâng cao sản lượng và giảm giá thành sản phẩm. Cùng một nhà máy khi sản xuất bằng phương pháp này đã táng công suất sử dụng của nhà máy lên 25-ỉ-30% mà khổng cần đầu tư thêm thiết bị, nhân lực. Nhiều nhà máy bia đẫ lên men dịch đưòng tỉ trọng 1,080 và sau đó pha loãng địch lên men với nước đã vô trùng để cho bia có hượng vị hài hoà. Hơn nữa, những loại bia này có hàm





102

DI ỄN

ĐÀ

N

TO ÁN

-L Í-

HÓ A

10

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

NH ƠN

lượng acetatetyl và acetatizoamyl cao. Khi nồng độ dịch đưòmg cao thì nồng độ oxy hoà tan ưong dịch đưèmg giảm, nên nó ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men, do đó chỉ lên men b nồng độ cao trong một giổi hạn cho phép nào đó. Khi tỷ trọng địch đường là 1,080 thì nồng độ oxy hoà tan là 5,4 ppm, còn ở tỷ trọng 1,040 thì nồng độ oxy hoà tan là 7,1 ppm ở 15°c.





NH ƠN

103 C H Ư Ơ N G IV

UY

LÊN MEN AXIT HỮU c ơ VÀ KỸ THUẬT

TP .Q

SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN

ĐẠ

O

ĐẶC TRƯNG

4.1.1. Khái quát chung

HƯ

NG

4.1 LÊN MEN AXETIC VÀ KỸ THUẬT SẢN XUẤT DẤM '

ẦN

- Dấm là dung dịch axetic loãng có nồng độ < 8 %.

TR

- Nguyên lý chung của quá trình công nghệ này là oxy hoá rượu ethanol tạo thành axetic trong điều kiện hiếu khí, dưới tác dụng của vi khuẩn axetic.

00

B

- Cơ c h ế :

+

h 2o

Axetaldehyt

HÓ

A

10

CH3CH2OH ------------ --- ► CH3CHO

h 2o

ÁN

-L Í-

CH3CHO +

OH ------------------------►CH3-CH \

*

,

OH Hydrat của ơxẹtaldehyt

OH

DI ỄN

ĐÀ N

TO

/

CH3-CH

V OH

■ _

'

■■ -

■■■■■

-------------------CH3COOH .

Axetic

- Nguyên liệu : Nguyên liệu trực tiếp là rượu, ngoài ra có thể dùng nguyện liệu là gluxit, đường quả hoặc đường khác.

Trong trường hợp dùng nguyên liệu là đường hoặc tinh bột thì giai đoạn đầu là giai đoạn lên men rượu, sau đó chuyển rượu thành axit axetic.





104

NH ƠN

4.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men dấm

1. Anh hưởng của nồng độ-axetic và rượu trong môi trường lên men

ĐẠ O

TP

.Q

UY

- Môi trường lên men : môi trường pH=3 là thích hơp cho đời sống của vi khuẩn Axetic. Khi axetic trong môi trưòng tích tụ với nồng độ nào đó sẽ hạn chế hoạt động của vi khuẩn Axetic. Chẳng hạn khi nồng độ axetic 8 % thì hoạt động của vi khuẩn Axetic giảm. Khi nồng'độ axetic 12-rl4% thì chúng ngừng hoạt động.

2. Ảnh hưởng của sự thoáng khí

TR ẦN

HƯ NG

- Nồng độ rượu : thích hợp là 6-7%. Khi thiếu rượu thì vi khuẩn axetic lại sử dụng axetic trong môi trường để oxy hoá tạo năng lượng cung cấp cho chúng, vì vậy làm cho hàm lượng axetic giảm đi. Vì vậy trong lên men luôn luôn để thừa một lượng rượu từ 0,3 -f-0,5%.

10

00

B

Quá trình oxy hoá rượu tạo axit axetic cần phải có oxy. Do vậy trong lên men dấm cần chế độ thông khí. Chế độ cung cấp oxy là yếu tố điều chỉnh lên men dấm.

A

3. Ảnh hưởng bởi nhiệt độ :

-L

Í-

HÓ

- Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 32-ỉ-34°C. Nếu nhiệt độ quá thấp thì lên men chậm. Nếu nhiệt độ cao quá cũng ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn Axetic, ngoài ra còn làm hao tổn rượu và sản phẩm axit axetic.

ÁN

4.1.3. Công thức làm dấm gốc :

TO

- Để có được chủng vi khuẩn lên men có hiệu suất chuyển hoá cao phải phân lập thuần dưỡng hoặc gây đột biến.

ĐÀ

N

Môi trường tự nhiên mà vi khuẩn Micodermoaceti ưa thích nhất là một số quả chín như chuối tiêu và hồng xiêm.

DI

ỄN

- Lấy một quả chuối tiêu chín kỹ cắt thành lát mỏng, dàn ra trên đĩa rồi phơi ồ nơi thoáng mát để 2-Í-4 ngày cho dậy mùi chua. Lấy 100ml rượu gạo 50° pha loãng thành 1 lít trong lọ miệng rộng (rượukhoảng 5°) cho các lát chuối đã dậy mùi chua vào. Đậy lọ bằng một lớp vải màn sạch và để chỗ thoáng mát trong 15 ngày (mùa h è ) 2 0 ngày (mùa đông) như vậy ta có 1 lít dấm gốc.





105

ƠN

4.1.4. Công thức nhân dấm gốc

.Q

UY

NH

Lấy 2 lít rượu gạo pha loãng thành dung dịch rượu 4° cho vào cùng 1 lít dấm gốc ở trên, đậy miệng bình để chỗ thoáng 15-20 ngày ta có 3 lít dấm gốc. Cứ như vậy nhân lên lần lượt ta có 9 ; 27 ; 81 lít dấm gốc. Chú ý từ 1 lít thứ 9 trở đi cứ 10 lít rượu loãng ta bổ sung vào một quả chuối tiêu chín và 1 thìa đường.

TP

4.1.5. Cống thức làm dấm ăn

ĐẠ

O

Nếu chế biến 100 lít dấn thương phẩm ta làm như sau :

TR ẦN

HƯ NG

Pha 50 lít rượu 4°, cho vào ang 200 lít. Hoà tan 30 g đường, 0,5 g pepton hay men bia thuỷ phân trong 1 lít nước rồi cho vào ang hoặc chum, đổ 501ít dấm gốc đã chuẩn bị ở trên, cắt lát mỏng 5 quả chuối tiêu chín kỹ cho vào. Đậy bằng vải màn sạch để chỗ thoáng. Sau 1 tuần cho tiếp 50/ rượu đã pha loãng thành 8 °. Để lên men 15 ngày (mùa hè ) 20 ngày (mùa đông). Sử dụng 100 lít, 50 lít để làm dấm gốc cho lần sau.

4.1.6. Kỹ thuật chế biến dấm thơm.

0B

* Nguyên liệu :

10 0

- Thơm vụn xay vắt lấy nước : 1 lít.

HÓ A

- 5 ml rượu đế.

- Một ít dấm cái (men dấm).

Í-


L U iiiíiiiliỉỉiliiikk iiìíu t...

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Nước cốt đem đun sôi 5 phút để khử trùng, để nguội, pha rượu vào nước thơm và men dấm và khuấy đều. Đậy miệng lọ bằng vải màn (vì lên men dấm trong điều kiện hiếu khí ). Thòi gian lên men khoảng 8 ngày chiết lọc ra chai nút kín lại. Muốn bảo quản lâu ở nhiệt độ thường thì đưa nước lọc đun sôi diệt men dấm. Cái dấm + llít dấm gốc còn lại pha vói dung dịch nước thơm mới sẽ cho lên men tiếp tục để có dấm khác. * Phương pháp bảo quản dấm :

Vói 500 ml dấm ăn + 1 thìa đường + 3 củ tỏi to tách nhánh, bóc vỏ + 10 . quả ớt chín. Đậy riắp lọ có xoáy nút, chú ý không xoáy nút quá chặt để khồng khí lưu thông được. Cứ một tháng lại cho vào một thìa đường hoà trong một chén con nước đun sôi để nguội.





106

NH

ƠN

4.2. LÊN MEN LACTIC VÀ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHAM ĐẶC TRƯNG

O

TP

.Q U

Y

Sản phẩm axit lactic được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, được dùng để axit hoá mặt hàng bánh kẹo thay cho các axit hữu cơ khác. Trong dinh dưỡng những chế phẩm lên men lactic được nhiều người ưa chuộng vì axit lactic kích thích tiêu hoá và tạo vị khi ăn. sản phẩm lên men lactic như sữa chua, mắm chua, nem chua,... còn cung cấp cho con người những Vitamin cần thiết.

ĐẠ

4.2.1. Nguyên tác chung

HƯ N

G

Nguyên liệu lên men lactic có thể sử dụng như đường, tinh bột hoặc ri đường,...

ẦN

- Tác nhân lên men là vi khuẩn thuộc Lactobacteriaceae tuỳ thuộc vào nòi vi khuẩn mà trong sản phẩm có axit lactic và các sản phẩm phụ khác.

TR

Sơ đồ tổng quát tạo axit lactic như sau :

10 0

0B

QsHi206

NADH2

CH3-CO-COOH

HÓ A

2NAD

-L

Í-

2 CH3-CHOH-COOH 4.

TO

ÁN

- Trường hợp vi khuẩn Lactic có enzym của EmBDen-Meyerhoff thì quá trình lên men thông qua con đường đường phân (hexoza di photphat).

ĐÀ N

- Trường hợp vi khuẩn Lactic không có enzym của EmBDen-Meyerhof thì quá trình hình thành lactic phải thông qua con đường pentoza photphat.

N

4.2.2. Sản xuất axit lactic công nghiệp

DI Ễ

/ . Các loại vỉ khuẩn lactic được sử dụng đ ể sản xuất axit lactic công nghiệp: - Streptococcus - Pediococcus





107

ƠN

- Lactobacillus

NH

- Leuconostoc

UY

2. Quá trinh sinh hoá học của lên men lactic rháY "hằncr m A t số r n n ííirnm ơ Vhấr* n h a n như

KCÍ

TP .Q

Trên môi trường lên men là glueoza, vi khuẩn Lactic đã thực hiện trao đổi ríổ sail ífâ v

Pen toza

Glucoza

HƯ

Axetyl -(P) + erytroza 4(P) ‘

1

i Pentoza (P)

Xiluloza 5(P)

00

B

TR ẦN

i Axetic «— Axetyl -(P) + Trioza (P)

10

Glucoza 6 (P)

* ' Gluconic 6 (P)

NG

Fructoza 6 (P)

ĐẠ

O

Đường phân

ị

_

i Pyruvic i Lactic .

trioza (P) + Axetyl ị ị Pyruvic Axetic i Lactic

,

-L

Í-

HÓ

A

Hình 4.1. Các con đường trao đổi chất glucoza khác nhau trong vi khuẩn Lactic

ÁN

3. Giới thiệu một sô' nguyên liệu và phương pháp sản xuất lactic công nghiệp

TO

a. Phương pháp thông thường.

DI

ỄN

ĐÀ

N

Nguyên liệu để lên men là tinh bột hoặc Saccaroza. Tác nhân lên men là Lactobacillus delbrueckii hoặc Lactobacillus leichmanii, Lactobacillus bulgaricus. Nếu nguyên liệu là tinh bột thì phải thực hiện hồ hoá, đường hoá trước khi lên men vì Lactobacilli không có enzym Amylaza để đường hoá tinh bột thành đường lên men. Quá trình đường hoá được thực hiện nhờ enzym đường hoá hay tác nhân axit.

Nguyên liệu là Saccaroza sẽ làm cho công nghệ đơn giản hơn. Nồng độ dịch đường lên men là 12 -rl 8 %, để tạo điều kiện cho lên men cần bổ sung thêm





108

NH ƠN

các hợp chất ni tơ hữu cơ hay vô cơ như dịch chiết từ ngô, malt, bổ sung thêm một hàm lượng nhỏ Amonium sunfat.

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

Sau khi gia nhiệt cho dung dịch đường đến 90-f92°C trong thời gian từ 1-T-2 giờ, hạ nhiệt độ xuống 50°c yà bổ sung CaC0 3 đã thanh trùng (cần xác định hàm lượng ). Sau đó bổ sung tác nhân vi sinh vât, thực hiện lên men ở nhiệt độ 48-7-50°C. Trong quá trình lên men phải kết hợp khuấy đảo để tránh lắng cặn của CaC03. Sau 2-Í-4 ngày quá trình lên men kết thúc. Sau đó tiến hành tách axit lactic.

NG

b. Phương pháp dùng nguyên liệu là 1 ‘2-Propanediol

3

U rê :

0,4

K 2HP0 4 :

0,1

MgS0 4.7H20 :

0,05

%

0,05

%

TR B

%

10

HÓ

A

KC1 :

%

%

FẹS0 4.7H20 :

0,001 %

pH :

7-^9

-L

Í-

ẦN

1-2-Propanediol :

00

HƯ

Gần đây cho thấy có thể chọn 1-2-Propanediol làm nguồn cacbon cho sản xuất lactic, nhưng tác nhân lên men là Aarthrobacter oxydans, nhiệt độ lên men 25-í-370G. Môi trường lên men có các tỉ lệ sau đây :

TO ÁN

Sau thòi gian 72 giờ có 0,9% axit lactic hình thành trong môi trường.

c. Phương pháp của Childs và Welsby.

ĐÀ

N

Childs và Welsby (1966) miêu tả phương pháp lên men liên tục vói tác nhân là Lactobacillus delbrueckii tại 50°c. Thành phần môi trường lên men bao gồm :

DI

ỄN

Hoà tan 9 phần tinh bột ngô, 1 phần tinh bột lúa mì vối dung dịch H 2S0 4 0,5N để hoá lỏng tinh bột. Sau khi hoá lỏng có 9% đường tổng số, cho thêm lượng nhỏ Amonium sunfat và Sodium sunfat, sau đó môi trường được thanh trùng và lên men. Quá trình trung hoà axit nhờ Na2C 0 3 dung dịch. Sau lên men nồng độ đường còn lại không đáng kể (khoảng <0 , 1%) thòd gian lên men không quá 2 ngày.





109

NH ƠN

d. Sản xuất axit lactic bằng phương pháp cố định tế bào.

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

Steroos và cộng sự (1982) đã sử dụng phương pháp cố định tế bào để sản xuất axit lactic như sau : Dùng tác nhân là vi khuẩn Lactobacillus delbrueckii với số lượng tế bào 4 -7-7 ,7% trong dung dịch Alginat 6 %, nhiệt độ phòng, màng microcapsule có đường kính lỗ gel là 0,6mm trong dung dịch CaCl2 0,5M. Sau đó đưa cẩc hạt gel rửa sạch và lẽn men trong môi trường glucoza hay saccaroza, nhiệt độ lên men là 43°c, pH = 5,7. Hiệu suất cao nhất đạt 97% và 90% là L © Axit lactic. Phương pháp riày được thực hiện nhiều chu kỳ hoặc liên tục 100 ngày mdi thay microcapsule mói. e. Phương phấp tách axit lactic sau lên men.

00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

Axit lactic sản xuất theo phương pháp gông nghiệp ồ dạng muối với Ca (lactat canxi). Do vậy khi lên men cần tách axit lactic. Trước khi tách, toàn bộ dung dịch được gia nhiệt để tạo điều kiện hoà tan hoàn toàn lactat canxi. Sau đó lọc và xử lý vói axit sufuric, giải phóng axit lactic. Sản phẩm cuối cùng được tinh chế tuỳ thuộc vào hướng sử dụng, ví dụ : có thể khử màu, làm sạch dung dịch axit lactic thô bằng dung môi ethyl hay Metyl este. hoặc thực hiện bằng các phương pháp khác theo sơ đổ (hình 4-2) :

2. Nhân giống /.

10

7. Giữ giôhg

HÓ

A

3. Nhản giống vi sinh vật + tinh bột cháo.

Í-

4. Thiết bị lên men.

-L

5. Thiết bị lọc.

ÁN

6. Thiết bị phản ứng với H2S 0 4

TO

7,11. Thiết bị cô đặc

DI ỄN

ĐÀ N

8,9. Thiết bị chiết

10. Thiết bị trao đổi ion

12. Bộ phận chứa Metanol 13. Thiết bị tạo este lactat metyỉ. 14. Thiết bị chưng cất 15. Thuỷ phân este.



WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM tita'Uilit Ằ U i4ikíĩiu;.'

Ì 111

til iíì


n i'

N Ơ H

8

T5 ữ ’õ < >D oa o 00 o a *

H ,s a

—

■ *

G N Ư o

9

O Ạ Đ

N Y HoO U Q . P Extraction T ■* Lactic acid

* F «4

H ,0

B 0 0

A Ó H

N Ầ TR

H

/

rt

10

10

ọ o ữ 3 *— 5

11

H ,0 lon axchange —►Lactic acid

o

MeOH

7

N Á O

Í -L

T

ỄN I D

12

X

14

15

esterification

13

N À Đ Hình 4-2. Sơ đồ công nghệ lên men và tình chế axit lactic công nghiệp





Ill

ƠN

4.2.3* Kỹ thuật sản xuất các thực phẩm lên men lactic.

NH

2. K ỹ thuật sản xuất sữa chua

.Q TP

HƯ NG

ĐẠ O

Nhận sữa 'ị Kiểm tra chất lượng ị Làm lạnh ị* Tiêu chuẩn hoá

UY

a. Sơ đồ qui trình kỹ thuật tổng quái

ẦN

• ị Thanhtrùng 1

TR

Đồnghoá 1

B

Làm nguội đến nhiệt độ lên men ,

■

ị

•

'

10 00

:

-L

Í-

HÓ

A

Cấy chủng vi sinh vật *----------- Chuẩn bị chủng vi sinh vật ị

Lên men trong tủ ấm ị

ÁN

Làm lạnh

:\:. ĩ

ị' Ngâm chín ị Bảo quản

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

; :

Rót chai ị

H ình 4,3. Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa chua b. Thuyết minh quỉ trình. bl. Nhận sữa, kiểm tra chất lượng : tại mỗi cơ sỏr sản xuất đều có bộ phân thu nhận sữa nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sữa được đưa đến nhà máy theò





112

ƠN

giờ nhất định. Thường vào sáng sớm và chiều. Trước khi nhận sữa, phải chú ý đến độ sạch của xitec chứa sữa.

UY

NH

Lúc mở nắp xitec, xác định mùi của sữa, khuấy sữa thật đều, đo nhiệt độ rồi mói lấy mẫu để kiểm tra các tiêu chuẩn hoá lý, chỉ tiêu về cảm quan, vệ sinh. Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên :

TP

.Q

- Độ axit chung : TB : 16-Ỉ-180T (độ tecne) - Hàm lượng chất béo : 3,l-ỉ-3,7%

ĐẠ

O

- Tỉ trọng : 1,028-^1,032

HƯ NG

- Độ sạch : nhóm 1,2.

b2. Làm lạnh : Sữa được bảo quản 4-r6°C cho tói lúc chế biến.

TR ẦN

b3. Tiêu chuẩn hoá : các loại sữa chua khác nhau có thể có hàm lượng chất béo và chất khô khác nhau. Mục tiêu của tiêu chuẩn hoá là điều chỉnh lượng chất béo. Tuỳ theo hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu (cao hơn hoặc thấp hơn sữa chua thành phẩm) mà người ta trộn thêm sữa gầy hoặc cream.

10

00 B

Ví dụ : Sữa nguyên liệu 3,1% chất béo mà thành phẩm yêu cầu 3,6 hoặc ✓ 6% thì ta cần bổ sung thêm cream. Trong trường hợp ngược lại, người ta trộn thêm sữa gầy.

HÓ A

Hiện nay việc tiêu chuẩn hoá hàm lượng chất béo hoàn toàn có thể thực hiện bằng thiết bị chuyên dùng : máy ly tâm - tiêu chuẩn hoá. Nghĩa là có thể điều chỉnh tự động.

-L

Í-

Cần lưu ý hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu để sao cho sữa chua thành phẩm có hàm lượng chất béo đúng tiêu chuẩn.

TO

ÁN

b4. Thanh trùng : ngoài mục đích tiêu diệt vi trùng, thanh trùng còn có ý nghĩa làm tăng khả năng hydrat hoá của các casein tạo cho sản phẩm có độ quện tốt, bền và không bị tách nước.

ỄN

ĐÀ

N

Người ta thường dùng chế độ : 85-r78°C; 5-Ỉ-10 phút 90-f-92°C; 2-Ỉ-3 phút.

DI

b5. Đồng hoá : đồng hoá có thể tiến hành trước hoặc sau khâu thanh trùng. Đồng hoá nhằm làm giảm kích thước các cầu mỡ, tăng mức độ phân tán mỡ sữa, phân bố lại giữa các chất béo và plasma. Kết quả làm cho sữa chua đồng nhất,

quyện mịn và bền. Nhiệt độ của sữa khi đồng hoá 60-i-65oC là tối ưu.





113

NH ƠN

b6. Làm nguội: sữa được làm nguội đến nhiệt độ ỉên men. Sau khi thanh trùng sữa được đưa trở lại buồng hoàn nhiệt ỉàm nguội bằng nước lạnh và bằng nước đá.

TP .Q

UY

b7. Cấy chủng vi sinh vật : chất lượng của sữa chua phụ thuộc nhiều vào chất lượng của chủng. Đối vòi từng loạỉ sữa chua, người ta dừng các chửng khác nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi vị đặc trưng. * Chủng vi sinh vật sữa chua và phương pháp chuẩn bị chủng :

ĐẠ O

Chủng sữa chua cọ thể là một ỉoại hoặc kết hợp nhiều ỉoạỉ.

NG

Trong nhiểu trường hợp tên của sữa chua chính là tên của chủng vi sinh vật dùng để lên men sản phẩm đó. Một số chủng vi sinh vật thường dùng n h ư :

HƯ

- Sữa chua : Streptococcus lactic : 30-b35°C Streptococcus cremoric: 25°c

ẦN

Sừeptococcus diaxetylactic : 25*30°c

TR

Betacoccus citrororus: 25-s-30°C

00

B

- Sữa chua Yoghurt (yogurt)

A

10

Streptococcus thermophilus: I }42t4S0G Lactobacillus bulgancus:

HÓ

- Sữa chua acidophilus

Í-

Lactobacillus acidophilus: 42-i450C

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

- Sữa chụa kefir:

Yeast torula (nám kefir) Streptococcus lactic

^ 42-*45°C

Lactobacillus caucasius

- Sữa chua kumiss : Thermobactenum bulgaricus: Yeast Candida (nấm kefir)

42*f45 c

Trong quẩ trình lên men, các chửng vi sinh yật này sản sinh ra khộng chi axit ỉactíc mà cồn cho các axit bay hơi, khí C02, dầu thơm diaxetyl. Kết quả^tạo ra sản phẩm cổ mùi thơm đặc trưng. Chủng sữa chua nguyên chất thường ở dạng





114

NH

ƠN

bột hoặc dạng lỏng đóng chai cũng có thể ở dạng viện. Tất cả đều được sản xuất theo một qui trình nghiêm ngặt.

UY

Thường thường chủng nguyên chất có hoạt tính sinh học yếu nên thòi gian lên men rất dài. Để rút ngắn thòi gian lên men trong sản xuất cống nghiệp người ta cấy chuyển tiếp hai, ba lần.

TP .Q

Cấy lần đầu (chủng tác động đầu ) : sữa qua tiệt trùng, làm nguội đến nhiệt độ lên men, 14-Ỉ-20 h. Bảo quản từ 4-ỉ-6°C.

ĐẠ O

Cấy lần 2 (chủng tác động thứ ) : sữa qua thanh trùng 92-ỉ-95°C, 20-Ỉ-30 phút, làm nguội, cấy 5% chủng đầu. Để tủ ấm 6 -ỉ-lOh, bảo quản 4-r6°C.

HƯ

NG

Chủng tác động sử dụng : làm tương tự như lần haỉ, lấy 5% lượng sữa cần sận xuất cho lên men. Chủng tác động thứ xấp xỉ 4 -7-5 % so vói sữa lên men từ 5-f-6h. Bảo quản từ 4-i-6°C.

ẦN

b 8 . Rót vào chai (túi).

00

B

TR

b9. Lên men : Lên men lactic là quá trình chính trong sản xuất sữa chua. Nhóm vi khuẩn lactic cùng là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong công nghệ chế biến sữa nói chung.

10

* Axit lactic được tạo thành trong quá trình lên men theo phương trình sau: —>

HÓ

A

C12H22O11 + H20 Lactoza

4C3H60 3 axit lactic

Í-

* Cơ chế đông tụ của sữa chua :

-L

NH2-R(COO)2Ca + 2CH3CHOHCOOH -> NH2R(COO)2+ (CH3CHOHCOO)2Ca

ÁN

C aseinat carvci

Axit lactic

Axit ceiseic

Lactat canxỉ

ĐÀ N

TO

Axit lactic tác dụng vối phức canxi photphat - casein làm tách canxi ra khỏi phức và chuyển nó thành dạng không hoà tan, sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng đông tụ.

ỄN

* Đối với sữa chua kefir, kumiss, ngoài lên men lactỉc còn đồng thòi xảy ra quá trình lên men rượu, kết quả trong sản phẩm chứa 0,5-i*l% axit lactic và

DI

0,5*2% alcohol, C 02,.~ Phương trình chung: + H 20

Lactoza


— gl m en> 4 C 2H 5O H + 4 C 0 2

rượu etylic WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



115

ƠN

Tuỳ theo loại sữa chua, Thòi gian lên men có thể là 3-ỉ-12h.

NH

Kết thúc quá trình lên men, độ chua (độ axit chung, độ tecne, °T) của các loại sữa chua như sau :

UY

- Sữa chua : 75*80 °T

TP

.Q

- Y oẹurt: 75+80 °T -Acidophilus : 80-r-130°T

ĐẠ

O

-Kefir: 75+120 °T b 10. Làm lạnh ngâm chín :

TR ẦN

HƯ

NG

Việc làm lạnh các sản phẩm sữa chua phải tiến hành từ từ trong vài giờ. Trong thời gian này xảy ra sự thay đổi lý hoá của quện sữa. Quá trình lên men lactic yếu dần và kết thúc quện sữa đạt 10°c. Trong quá trình làm lạnh các prơtit trương nở, làm giảm lượng ẩm tự do ; trạng tháỉ sản phẩm trở nên mịn. Đối vói Kefir, Kumiss, sau khi làm lạnh, còn giữ sản phẩm một thời gian

10

00

B

trong điều kiện lạnh gọi là thòi gian “ngâm chín”. Ở giai đoạn này vi khuẩn lactic không phát triển được nhưng nấm men lại hoạt động mạnh, tạo ra rườu, khí C 0 2 và một số chất khác. Kết thúc giai đoạn ngâm chín (10-fl2h). Sản phẩm được đưa đi bảo quản.

HÓ

A

bl 1. Bảo quản : 4-í-60C. Người ta có thể cho thêm đường hoa quả (Past, tinh dầu) để tăng mùi vị.

-L

Í-

Đưòrng hoà trong một lượng nhỏ sữa, thanh trùng, trộn vào sữa. Hoặc sau khi hoà đường, lọc kỹ rồi trộn với sữa trước khi thanh trùng.

N

TO

ÁN

Nếu là sữa chua hoa quả thì nước quả cho vào trước khi lên men sữa. Nếu dùng tinh dầu chât thơm thì chất thơm đó có thể trộn vói sữa trước hoặc sau khi đã lên men.

DI

ỄN

ĐÀ

2. K ỹ thuật lên men rau qu ả: Những điều kiện trong quá trình muối chua rau quả :

*

* Nguyên liệu rau quả : Điều kiện lên men lactic là hàm lượng đứờng 4-i-6%. Nếu rau quả non quá có hàm lượng đưòng thấp thì không thể dừng muối chua được. Hoặc trong các trường hợp này cần bổ sung lượng đường thích hợp .

* Vi khuẩn Lactic trong quá trình muội chua rau quả : thường Ịọd dụng vi khuẩn Lactic có sẵn trong rau quẳ , rau quả càng già hoặc trưởng thành thì lượng Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



116

UY

NH ƠN

vi khuẩn Lactic càng cao song đôi khi để quá ừình lên men nhanh hay trường hợp rau quả non người ta thường cho thêm một lượng canh trường thuần khiết vi khuẩn Lactic hoặc canh trường tập trung (nước dưa) vi khuẩn Lactic vào môi trường lên men.

TP

.Q

* Môi trường yếm khí : điều kiện quan trọng là phải tạo ra yếm khí để tạo điều kiện cho vi khuẩn Lactic hoạt động, hạn chế vi sinh vật gây thối phát triển (muối chua rau quả thường gài nén chặt và đậy kín).

HƯ

NG

ĐẠ O

* Nồng độ m uối: Dung dịch có nồng độ muốilà 4-6%. Nếu tính theo trọng lượng rau quả thì chỉ cần 2,5-3%. Muối có tác dụng tạo vị, kích thích tiết dịch vị, ức chế vi sinh vật gây thối phát triển khi axit lacticchưa cónhiềutrong thòi gian đầu, tạo áp suất thẩm thấu để đường và nước từ rauquả đi ratạo điều kiệncho vi khuẩn Lactic hoạt động mạnh.

10 00 B

TR

ẦN

Chú ý : Muối chua rau quả sau một thời gian thường xuất hiện váng trắng nổi lên bề mặt, đó là nấm Oidium lactic. Loại này sẽ tiêu thụ axit lactic làm giảm độ axit của chế phẩm tạo điếu kiện cho vi sinh vật gây thối phát triển làm cho dưa hỏng dần. Vì vậy khi thấy xuất hiện nấm trắng cần thay nước dưa, dùng nước dưa ngon muối lại. 3. Kỹ thuật chế biến nem chua :

HÓ

A

a. Kỹ thuật chế biến nem chua thịt heo : *Nguyên liệu:

Í-

-lkg thịt nạc đùi heo (đỏ tươi, đàn hổi cao)

-L

- 1/4 muỗm cà phê muối diêm (NaN02)

ÁN

- 50g đường, 10 tiêu hạt, 2g bột ngọt,

TO

- Một ít vôi ăn trầu (bằng đầu ngón tay) - 50 g mỡ thăn sắn sợi.

ĐÀ N

- 100 g hoa da

- 1 củ tỏi

DI

ỄN

- 50g muối bột tinh

- 50g thính bột mịn - 50g mỡ nước - Lá chuối, lá chùm giuộc, dây bó.





TP

3-Í-4 ngày nem chua ngon. Nem ăn với thịt nguội, dưa chua.

.Q U

Y

NH

ƠN

* Cách thực hiện : thịt lau khô, cắt lát mỏng ướp muối diêm ; muối bột, đường, bột ngọt, ít vôi trộn đều. Bó thịt lại dằn cho ráo nước. Cho thịt vào cối giã thật nhanh mịn màng với tỏi nướng, cho mỡ nước đã phi tỏi quết đầu chày. Nêm lại cho vừa ăn (cần nếm thử). Trộn mỡ cắt sợi, hoa da, thính, hạt tiêu, vo tròn hạy trụ. Gói thịt với là chùm giuộc hay lá vông, ngoài cuốn lá chuối buộc chặt bằng dây. Để lẻn men gần bếp hay thiết bị có nhiệt độ 32-í-340C để lên men nhanh. Từ

O

Yêu cầu về kỹ thuật: Nem đỏ - dai - thơm và vị chua nhẹ vừa ăn.

ĐẠ

b. Kỹ thuật chế biến nem chua thịt bồ.

NG

Nguyên liệu :

HƯ

- 1 kg thịt bò đùi (đỏ tươi săn chắc)

- lOOg hoa da, 50g mỡ nước phi tỏi.

ẦN

- 1 củ gừng nhỏ, lOg hạt tiêu

TR

- 50g đường, 50g muối hột tinh khiết

10 00 B

- 50g thính, một ít nước dừa tưoi. - Một ít vồi, 1củ tỏi nướng - Lá vông, lá chùm giục, lá chuối, dây bó.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Cách thực hiện : Rửa thịt bò vdi nưốe dừa, cắt miếng mỏng, ướp muối đường, bột ngọt, vôi, nước gừng cộng với rượu cho vừa ăn. Gói thịt lại dằn cho ráo nước, quết thịt nhanh tay thật mịn, khi giã thỉnh thoảng thấm chày vổi mỡ đã phi sẵn với tỏi cho dễ giã. Trọng hoa da, tiêu hột và thính cho đều. Vo viên thịt tròn hay hình trụ, gói thịt trong lá vông hoặc trùm giuộc, bên ngoài cuốn lá chuối buộc dây cho thật chặt. Thực hiện quá trình lên men. Nên để nem ò gẩn bếp hay dụng cụ tạo nhiệt 32-ỉ-34°C để lên men nhanh khoảng 3^4 ngày nem chua. Nem ăn vổỉ thịt nguội, dưa chua. Yêu cầu kỹ thuật: nem đỏ, dai vừa, chua vừa ăn.

c, Kỹ thuật chế biến tré (nem chua sợi) Nguyên liệ u : - lkg thịt đầu heo luộc chín dòn, 1 muỗm tiên sọ, bột ngọt. - 1củ riềng, 3 củ tỏi, 50g mè rang vàng,

- 2 muỗm súp muối bột tinh khiết.





118 *

ƠN

- 50g thính, lá ổi, lá chuối, dây buộc.

NH

Cách thực hiện :

4 . Kỹ thuật chế biến tôm chua

NG

a. Điểm qua một số qui trình tôm chua dân gian.

ĐẠ O

TP .Q

UY

Cắt thịt thật mỏng và cắt sọi, tiêu xay nhuyễn, tỏi, riềng giã nhuyễn trộn đều với thịt. Thêm một ít nước mắm ngon, bột ngọt, muối, mè rang, thính bột mịn trộn đều vừa ăn. Gói thịt trong lá ổi, lá chuối quấn kín phía ngoài buộc chặt treo nơi khô ráo 5 ngày là ăn được. Có thể dùng cuốn bánh tráng. Yêu cầu kỹ thuật : Tré thơm ngon, vị chua nhẹ, khô vừa ăn.

HƯ

Tôm chua là món ăn cổ truyền nổi tiếng của dân tộc ta. Mónăn tôm chua thưòmg thấy trong bữa ăn gia đình miền Trung và Miền Nam.

ẦN

Tôm chua là chế phẩm của quá trình thuỷ phân protein và lênmen lactic của các loại tôm biển, tôm nước lợ, tôm nước ngọt.

10

00

B

TR

Mặc dù trên nguyên tắc chung song mỗi miền dân cư lại có qui trình chế biến mang bản sắc khác nhau, tạo nên chế phẩm đa dạng phù hợp với thị hiếu của từng vùng. Có thể kẻ qua những qui trình chế biến tôm chua của một số vùng như sau :

A

* Qui trình tôm chua H u ế: Huế là vùng sản xuất nhiều tôm chua.

HÓ

Qui trình bao gồm các công đoạn :

-L

—>Thành phẩm.

Í-

Nguyên liệu -» x ử lý -» Phun rượu —> Muối tôm —» gài nén -» Tôm chín

ÁN

*Cách tiến hành:

ĐÀ N

TO

+ Chọn nguyên liệu : tôm cá loại còn tươi nguyên con. Tôm để muối chua tốt nhất là dùng tôm bạc đát, tôm thẻ, tôm gân, tôm sắt (chú ý không dùng tôm choán, tôm chì vì vỏ quá cứng hay bị biến đen) không sử dụng cá loại tôm ươm, đã bị biến đen, gẫy đầu, rácỉi nát thân tôm.

ỄN

+ Xử lý : tiến hành cắt râu, chân tôm (cắt râu từ 3 mắt trở lên và 3 đôi

DI

chân trước) sau đó rửa sạch và để ráo nước.

iiLii iL L íÍi ;:.

+ Phun rượu : Dùng rượu ngon 40°, hàm lượng so với tôm từ 3 -7-4 % phun mù lên khối tôm, xóc cho thấm rượu đều.





119

NH

ƠN

+ Muối tôm và gài nén : Dùng muối rang hay muối sống tinh khiết ỏr dạng mịn, trộn đều vối tôm cùng cơm nếp giã nhuyễn, tỏi, riềng, hỗn hợp cho vào ang, vại, gài nén chặt bằng lá riềng, ghim tre, đậy kín.

TP

.Q

UY

+ Sau 18 ngày (mùa nắng ): tôm chín, có màu đỏ tự nhiên, mùi thơm đặc trưng, tôm chín song còn nguyên con, không gãy đầu không đen, phần nước đặc sánh có màu hồng nhạt, không lắng cặn. Sản phẩm có thể bảo quản nơi thoáng mát sử dụng trong 2 tuân lễ

ĐẠ

Tôm chua được muối theo tỉ lệ :

O

* Qui trình tôm chua Đồng H ớ i:

HƯ NG

+ 10 chén tôm, 1 chén muối rang, lchén thính gạo tẻ, 1 thìa đường, 1 chén gia vị (tỏi, gừng, riềng), 1chén rượu nhỏ.

TR

ẦN

Qui trình này khác với qui trình Huế ò chỗ : cơ chất gluxit để lên men lactic ở đây là thính + đường, còn qui trình Huế là cơm nếp giã nhuyễn. Qui tĩình Đồng Hới cho màu sắc không đẹp bằng tôm chua của Huế do ảnh hưcmg màu của thính nên màu tôm chua bị sẫm hơn.

10

00

B

* Qui trình Qui Nhơn : Nguyên tắc và quá trình tiến hành tương tự như các qui trình trên. Nhưng khác chỗ là dùng cơm nguội hoặc cháo gạo để làm cơ chất lên men lactic.

-L

Í-

HÓ A

* Qui trình Nha Trang : đặc điểm là dùng đường để làm cơ chất lên men lactic. Yêu cầu nguyên liệu xử lý giống như qui trình Huế sau đó rửa qua nước muối 3% để khô, phối trộn phụ gia (muối tinh 10%, đường 5%, riềng giã nhồ l-ỉ-2 %) cho hỗn hợp vào hũ kín lên men trong 20-ĩ-25ngày.

ÁN

* Qui trình Phan Thiết: phụ liệu lên men là thính bắp. Quá trình thực hiện như sa u : ■_ ,'^ ỉị

TO

Tôm nguyên liệu sau khi xử lý để khô trộn mụối theo tỉ lệ tôm/muối là 9/1,

trộn đều cho vào dụng cụ chứa đựng, nén chặt, đậy kín khoảng 4 ngày. Sau, đó

DI

ỄN

ĐÀ

N

tách tôm và nước riêng. Tôm đẹm phối trộn vọi thính bắp đã chuẩn bị sẵn, có thể trộn thêm vối ớt bột tuỳ theo sở thích. Hỗn hơp sau khi trộn đểu cho vào dụng cụ chứa đựng nén chật, trên cùng phủ lớp PE, dùng kim gài nén chặt, đổ dung dịch nước tôm len m ặt; đậykín cho lên men. Thời gian lên men khoảng 30 ngàỳ tỗm chuyển màu đỏ đậm, mùi thớm đặc trưng.

* Một số qui trình ở Nam Bộ : Vùng Nam Bộ có nhiều cách chế biến tôm chua nhưng chủ yếu theo 2 phương thức sau:





120

UY

NH

ƠN

- Tôm nguyên liệu đem xử lý rửa sạch để ráo. Sau đó phối trộn gia vị (muối ăn tinh khiết, mật ong, ớt, tỏi ) cho hỗn hợp vào hũ kín sau 7 ngày cho thêm một ít đường, gài chặt bằng các thanh mía mỏng. Thời gian lên men 20 ngày.

G

ĐẠ

O

TP .Q

- Tôm nguyên liệu đem xử lý rửa sạch để ráo, sau đó phối trộn ít muối, rượu cho hỗn hợp vào hũ kín phơi nắng 3h, trộn thêm (tỏi, dấm nhuyễn nước mắm, đường thắng vừa tan) tiếp tục để nơi thoáng mát từ 5*7 ngày tôm sẽ chịn. Đặc điểm của phương pháp này là không gài nén, thời gian ỉên men từ 104-13 ngày.

HƯ N

b. Các quá trình hoá sinh trong sản xuất tôm chua và vai trồ của chúng.

HÓ A

10 00

B

TR

ẦN

Trong quá trình hình thành sản phẩm tôm chua có các quá trình sinh hoá học song hành cũng xảy ra. Qua nghiên cứu ngưòri ta cho rằng quá trình lên men lactic và quá trình thuỷ phân protein là hai quá trình sỉnh hoá học chủ yếu. Ngoài ra còn quá trình lên men phụ khác để hình thành mừỉ thơm đặc trưng cho sản phẩm tôm chua. Các quá trình này có liên quan mật thiết vói nhau, hỗ trợ cho nhau và cùng thực hiện trong một điểu kiện như nổng độ NaCl, nhiệt độ, độ đương,... song không phải tốc độ của các phản úng này là giống nhau mà chứng được tiến hành với các mức độ khác nhau. * Quá trình lên men lactic

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

Vai trò của quá trình này trong sản xuất tôm chua là tạo vị chua đặc trưng cho sản phẩm. Vị chua do hàm ỉượng axit ỉactỉc sinh thành giúp cho cơ thể tiêu hoá tốt protein của chế phẩm. Ngoài ra axit lactic còn có vai trò bảo quản bán chế phẩm để khỏi thối rữa trong điều kiện muối nhạt ( 10 %), và tham gia thức đẩy quá trình thuỷ phân protein chế phẩm, tạo điều kiện cho một số proteaza hoạt động làm tăng nhanh quá trình tự chín của chế phẩm. Cơ chất cho quá trình lên men lactic là nguồn gluxỉt bổ sung vào tôm như cơm nếp (Huế), thính gạo (Đổng hổi), cháo (Qui nhơn), đường (Nha Trang), thính bắp (Phan thiết),...

DI

ỄN

Sự lên men lactỉc cố thể chia thành hai loại là : Lên men lactic điển hình và không điển hình. Lên men lactic điển hình: là chỉ tạo ra sản phẩm axỉt ỉactỉc C 6H 120 6 - » 2C H 3 - C O -C O O H -> 2C H 3 - C T O H -C O O H





121

* 2 CH3 - CHOH-COOH

CH3-CO-COOH

UY

2

2NAD

TP .Q

2NADH2

NH ƠN

Đặc điểm của quá trình là do trong tế bào của vi khuẩn lên men lactic điển hình không chứa enzym cacboxylaza của axit piruvic, do vậy hydro được chtiyển đến cho axit piruvic tạo thành một loại sản phẩm là axit lactic :

ĐẠ

O

Tham gia vào quá trình này có các loại vi khuẩn thuộc giống Streptococcus như : Streptococcus lactic ; Streptococcus cremoris và các loại vi khuẩn thuộc giống Lactobacterium (trực khuẩn) như : Lactobacterium bulgaricum, Lac.cazei, Lac.delbueckii và Lac.cucumeriz, fermenterii.

00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

Lên men lactic không điển hình : Là ngoài sản phẩm chính axit lactic còn thu được các sản phẩm phụ. Đặc điểm của loại này là vi khuẩn lên men lactic không điển hình có chứa enzym cacboxylaza có thể phân giải axit piruvic -tạo thành axetaldehyt (CH3CHO) và C 02. Từ axetaldehyt có thể tạo nên nhiều sản phẩm khác nhau. Vi khuẩn thuộc nhốm này là Bacterium coli, Bac. acrogenes, Bac.pentoaxetỉum. Quá trình lên men lactic không điển hình có thể biểu diễn trên sơ đồ sau : \ c 6 h 12o 6

10

o

11

+co2

+ h2o «------- CH ,-C-COOH — -► CH3COOH + HCOOH -OQ, 11

CO

+ Hz

-L

Í-

HÓ

A

HOOC-CH-C-COOH ^H 2

o

CH3-CHOH-CXX)H Lactic

^ +H CH3OHO— »C3 Ỉ3CH2 0 H (etyỉic) H20

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO ÁN

HOOC-CHr CHr OOOH Succinic

O í,C O O H (axetic )

Trong đó : Axit lactic : 40% Axit succinic : 20% Axit axetic, etylic : 20% Axit formic, C 0 2 : 20%.





122

NH ƠN

Quá trình lên men lactic trong sản phẩm muối chua có thể phân chia tách thành 3 giai đoạn.

TP

.Q UY

* Giai đoạn đầu : do muối gây áp suất thẩm thấu lớn nên đưcmg và các chất dinh dưỡng khác sẽ khuyếch tán vào trong nước muối và bắt đầu có sự hoạt động của vi khuẩn lactic và một số vi sinh vật khác, trên bề mặt nước muối thấy xuất hiện những bọt khí, đó là hoạt động của các vi khuẩn Coli và một số vi khuẩn có khả năng sinh khí khác.

ĐẠ O

Chủng lactic phát triển trong thòi kỳ này là Leuconostoc mensenteroides, đây là loại cầu khuẩn có khả năng sinh axit và sinh khí nhưng khả năng sinh axit của chủng này yếu.

HƯ NG

* Giai đoạn 2 : Các vi khuẩn sinh lactic phát triển mạnh, pH môi trường giảm xuống 3-ỉ-3,5, vi khuẩn gây thối bị ức chế hoạt động.

TR ẦN

Chủng lactic chủ yếu phát triển trong thời kỳ này là L.cucumeris, B.bramical fermenterti. Đây là giai đoạn quan trọng của lên men lactic.

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

* Giai đoạn 3 : Khi Axit lactic tích tụ khá cao thì chính các vi khuẩn Lactic cũng bị ức chế, khi đó có một số nấm men, nấm mốc có khả năng phân huỷ Axit lactic cũng phát triển mạnh như nấm mốc Oidium lactic và nấm men Mycođema. Các loại vi sinh vật này thường sinh ra lớp váng trắng trên bề mặt chế phẩm, chung chịu được nồng độ muối cao (có thể phát triển được ở nồng độ 20% NaCl), chúng phân huỷ Axit lactic bằng cách oxy hoá axit lactic để cung cấp năng lượng cho chúng. Nếu lượng axit lactic giảm thì tạo điều kiện cho vi sinh vật gây thối phát triển. Do vậy khi thấy xuất hiện váng trắng thì đem chế phẩm xử lý ngay. Tôm chua có thể tồn trữ trong vòng 20 ngày. Muốn kéo dài thời gian cần bảo quản ở nhiệt độ thấp (2-r4°C) hoặc bảo quản bằng các chất Benzoat Natri ; sorbitol theo tỉ lệ dùng trong chế biến thực phẩm.

N

*Quá trình thuỷ phân protein :

DI

ỄN

ĐÀ

Đây là quá trình quan trọng chuyển protein (khó tiêu hoá) thành axit amỉn và peptit (dễ tiêu hoá) và cũng nhờ quá trình này mà sản phẩm có vị ngọt, các chất thơm và màu đỏ xuất hiện tiến dần đến trạng thái chín có thể tiêu hoá và hấp thu trong cơ thể con người, v ề mặt trạng thái tôm vẫn còn nguyên con nhưng protein của nó ở dạng dễ tiêu hoá và hấp thu đó cũng là đặc điểm đặc trưng của tôm chua khác với các chế phẩm mắm chua khác.





123

NH ƠN

* Quá trình thuỷ phân protein nhờ enzym proteaza của bần thân nguyên liệu và vi sinh vật. Sản phẩm axit lactic tham gia làm mềm protein, hoạt hoá protein thúc đẩy quá trình thuỷ phân.

HƯ NG

4.3. LÊN MEN AXIT HỮU Cơ KHÁC

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

* Quá trình sinh hoá học khác : Trong quá trình sản xuất tôm chua, ngoài hai quá trình đã nêu trên còn có quá trình lên men sinh tổng hợp các chất khác tham gia tạo mùi, đặc trưng cho sản phẩm, chẳng hạn có sự tạo thành các amỉn bay hơi, axit hữu cơ bay hoi, các este, rượu,.... Ngoài ra các phẫn ứng sinh hoá học melanoidin, quinonamin, fucfurol,.. cũng xảy ra góp phần tạo nên mùi vị, màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.

Cơ chế tân tạo axit hữu cơ ở nấm mốc được khái quát trên sơ đồ

ị

DI

ỄN

ĐÀ N

TO ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR

ẦN

Glucoza ị Pyruvic

Tuỳ theo pH vặ hệ enzym trong vi sinh vật I là tích tụ axit này hay axit khác. Ví dụ : AspegilluspH = 2,5-r3,5 thì tích tụ a át Xitric, khi tăng pH lên thì thu được axit gluconic, sau đó là axit oxalic.





124

H- C-OH I

H -C ---ỉ c h 2o h

- c -------

UY

HƯ

CH2OH

.Q

HO-C -H ộ

TP

-Hr

ĐẠ O

I - C-OH I HO-C - 0 I -C-OH

COOH I - c - OH ỉ -HoO -► HO-C I H-c I ■- c - OH

Axit gluconic

ẦN

J3.D.glucolacton

p.D .glucoza

c h 2o h

NG

c =0

HO-C-H ỉ - c -OHl

NH ƠN

Axit gluconic : thu được khi oxy hoá glucoza :

TR

* Axit itaconic : (C5H60 4)

10 00 B

Este của axit này có thể dùng để sản xuất chất dẻo, chất hoạt động bề mặt. Cơ c h ế : từ axit axetic và oxaloaxetic

CH3COOH

c

h2

ch2

II I -c o 2 C-COOH ------ ► C-COOH I CH-COOH c h 2- c o o h itaconic cisaconitic

-L

Í-

HÓ

A

+ I -h 2o 0=C -C 00H -> HO-C-COOH — ^ I CHo-COOH CHo-COOH

c h 2c o o h

Axit aconitic là nguồn cơ chất trực tiếp tạo nên itaconic.

ÁN

*„Axit Fumaric.

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

Cơ c h ế :

CH2-COOH I CH2COOH A.Succìnic

CH-COOH -h 2 II — — ►HOOC-CH A. Fumaric

Hoặc từ Malic tạo thành :

CHOH-COOH CH-COOH I -h 20 II CH2COOH «— - - HOOC-CH A.M alic +H20 a . Fumaric Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



ƠN

* Axit Limonic (xitric):

HACOA )

TP .Q UY

c 6h 12o 6 i CH3-CO-COOH N. \+ C 0 2

NH

Cơ chế tân tạo xitric theo sơ đồ tổng q u át:

HaO CH3-CO-SCOA

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ O

0=C-C00H

B

HO-C-COOH

10

00

CHr COOH

A

- Muốn sản xuất Xitric người ta chuẩn bị mồi trường lên men nhự sau ;

HÓ

+ Dùng nguyên liệu là đường ; tác nhân vi sinh vật là nấm mốc Aspegillus.

Í-

+ Thành phần môi trường cần có N2, p, s, Zn, Fe, Mg. Dịch lên men được

TO ÁN

-L

Axit hoá bằng HC1 đến pH=3 -i-4. Môi trường lên men cần được thông khí Nhiệt độ lên men do đặc điểm của vi sinh vật và do yêu cầu của các giai đoạn quyết định.

DI ỄN

ĐÀ

N

+ Xử lý dịch lên men : Dịch lên men thường chứa : Limonic: 4ồ±5ồg!\ Gluconic: 3g/l Oxanic: lg/1 Đường chưa lên men : 70g/l.

Để tách Limonic, cho Canxi vào tạo Xitrat Canxi hoà tan trong nước lạnh, Gluconatcanxi hoà tan bất cứ tỉ lệ nào, Oxalatcanxi không hoà tan, Ịọc tách và dùng H2SO4 để đẩy Canxi ra thu Xitric, cô đặc và kết tinh. ----------------- B O & C 3 -----------------





CHƯƠNG V

NH

THỰC PHẨM LÊN MEN TỪ ĐẬU TƯƠNG

ƠN

126

TP .Q

UY

(SOYA BEAN)

ĐẠ

O

5.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỂ ĐẬU TƯƠNG

G

Đậu tương là một cây quan trọng nhất trong số các cây đậu đỗ. Hạt đậu tương chứa khoảng 20% dầu, 35-40% protein.

HƯ N

Qua bảng 5.1 chúng ta thấy diện tích thâm canh, năng suất, sản lượng đận tương trên thế giói ngày càng tăng.

Diện tích (triệu ha)

1960

21,9

1970

29,4

1994, 1995

62,5

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

1,22

26,6

1,42

41,8

2,18

136,5

HÓ A

10 00

B

TR

Năm

ẦN

Bảng 5.1. Diện tích năng suất, sản lượng đậu tương trên thế giới:

Í-

Theo niên giám thống kê của Bộ Nông nghiệp Mỹ, năm 1994 -1995 tám nước sản xuất đậu tương cao trên thế giói được xếp thứ tự như sau:

-L

Bảng 5.2. Sản xuất đậu tương của tám nước đứng đầu thế gỉới: Nước

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

24,6

2,75

68,5

11,5

2,22

25,5

Trung Quốc

10,0

1,60

16,0

Achentina

5,7

2,14

12,2

Ấn Độ

4,0

0,84

3,3

Canada

0,8

2,78

2,3

Paraguay

1,1

2,00

2,2

Indonesia

1,4

1,11

1,6

_

.

_I

!■' l i ỉ ir ỉ H l lil lk d

I tr ầ iẩ i ii

--

DI

ỄN

—

ĐÀ

N

Brazil

TO

Mỹ

ÁN

Diện tích (triệu ha)





127

.Q UY

NH

ƠN

Mỹ là nước có sản lượng đậu tương cao nhất thế giới. Bằng công nghệ cao họ đã sản xuất được bột đậu tương tách béo bằng phương pháp ép đùn nổ cạo áp. Từ bột đậu tương tách béo này họ chế biến ra nhiều sản phẩm, thực phẩm khác như : Protein concentrate, Protein isolate dùng để thay thế một phần thịt trong các sản phẩm giò, xúc xich. Sữa đậu tương tiệt trùng cũng là sản phẩm đựợc ngưòi Mỹ ưa chuộng, nhất là những người cẩn có chế độ ăn kiêng, chống béo phì.

ĐẠ O

TP

Trung quốc, Thái Lan, Nhật Bản, Nam Triều Tiên là những quốc giẩ sử dụng các dạng sản phẩm thực phẩm từ đậu tương cao trên thế giói. Những sản phẩm thông dụng được họ ưa chuộng và chế biến là tương, chao, nước chấm lén men từ đậu tương, đậu phụ, miso, sữa đậu nành.

ẦN

HƯ

NG

Ở Việt Nam - đậu tương là nguồn nguyên liệu lớn về protein thực vật. Tíhh từ năm 1985 trở lại đây sản lượng đậu tương được tăng lên đáng kể. Năm 1994 là 108.000 tấn. Ước tính năm 2000 có khoảng 200.000 tấn. Qua con số nêu trên chò ta thấy những năm qua và trong tương lai nhà nước 'có chủ trương phát triển đậu tương thành mặt hàng chiến lược cho xuất khẩu và sử dụng trong nước.

B

TR

Bảng 5.3. Diện tích năng suất, sản lượng một số đậu đỗ ở Việt Nam (1981-1994).

Năng suất (kg/ha)

'Lạc

150.000

850

Đậu tương

80.000

Sản lượng (tấn)

Diện Năng suất Sản lượng (kg/ha) (tấn) tích (Ha)

Diện tích (Ha)

Năng Sản lượng (tấn) suất (kg/ha)

>900

2 2 0 .0 0 0

300.000

1000

300.000

650

70.000

110.000

800

90.000

120.000

900

101.000

550

90.000 162.000

600

95.000

180.000 640.000

ÁN

-L

Í-

145.000 230.000

150.000

115.200

DI Ễ

N

ĐÀ

N

TO

Các ỉoại đậu khác

10

Diện tích (Ha)

HÓ A

Hạt

1991-1994

1985-1990

00

1981-1994

Các loại sản phẩm chế biến từ đậu tương có thể được chia làm hai loại sau :

- Các sản phẩm đậu tương lên men (nước chấm lên men, tương, cháo, miso, tempe, tauco). - Các sản phẩm đậụ tương không lên men (đậu phụ, tào phổ, sữa đặu nành).





128

.Q

UY

NH

ƠN

Hiện nay ở Việt Nam nhu cầu sử dụng sản phẩm từ đậu tương rất cao. Ngoài một số sản phẩm đã được nhân dân ưa chuộng và quen thuộc ra như đậu phụ, tào phớ, sữa đậu nành, tương, chao, nước chấm lên men thì việc chế biến đậu tương còn nhiều hạn chế về mặt qui mô sản xuất và chủng loại. Để đẩp ứng được nhu cầu hiện nay, việc đẩy mạnh nghiên cứu chế biến đậu tương là'rít cần thiết.

5.2. MỘT SỐ THỰC PHẨM l ê n m e n t ừ đ ậ u t ư ơ n g •

5.2.1. Công nghệ sản xuất gỉa vị đậu tương (tauco).

TP

•

O

•

ĐẠ

Tauco là sản phẩm lên men truyền thống của Indonesia từ đậu tương (Syoa

TR ẦN

HƯ NG

bean). Ở Việt Nam sản phẩm này còn hoàn toàn mói. Quá trình lên men tauco bao gồm 2 bước được trình bày ò phần sau. Thành phần dinh dưỡng của tauco bao gồm : protein (10,06%), chất béo 3,5%, cacbonhydrat 18,5%; độ ẩm 57% và tro 0,84%.

1. Nguyên liệu đậu tương cho sản xuất tauco.

00 B

Hạt đậu tương có thành phần hoá học như sau : + Ẵm :

8- 10%

+ Protein :

10 HÓ A

+ L ipit:

35-5-45%

Í-

+ Hydrat cacbon : + Xenluloza :

15+20% 15-ỉ-16%

-L

4*6%

ÁN

Trong protein đậu tương hàm lượng axit amin không thay thế có (%) :

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

+ Triptofan:

1,1

+ Lơxin :

8,4

+ izolơxin :

5,8

+ Valin :

5,8

+ Treonin:

4,8

+ Lizin :

6,0

+ Methionin :

1,4

+ Phenyỉalanin: 3,8





129

+ G luxit:

77,55 %

+ Protein :

7,35%

+ L ipit:

0,52%

+ X ơ:

0.18%

NH

13,84%

TP

.Q U

Y

+ Nước :

ƠN

- Gạo tẻ cố thành phần hoá học như sau :

ĐẠ O

+ Muối khoáng : 0,54.

NG

- Muối ăn có thành phần hoá học như sau, (%): 4,88

+ NaCl:

92,93

TR

ẦN

HƯ

+ Hàm lượng nưóc :

10 00

+ M agic: 0,08

B

Chất vô cơ không tan : 0,76

+ Canxi: 0,07

HÓ

A

+ Sunfat: 0,29.

-L Í-

2. Giống vỉ sinh v ậ t: Giống để lên men Tauco là Rhizopuss oligosporus.

ĐÀ

N

TO Á

N

Để có được tauco có hàm lượng đạm thuỷ phân cao, không có hương vị lạ cần phải có loại giống mốc thuần chủng.Muốn vậy phải phận lập trên môi truồng có cơ chất thích hợp đổ là :

-Glucoza - Agar

N DI Ễ

- Nước chiết khoai tây :

Sau khi được giống Rhizopus oligosporus thuần chông, đùng ống thạch nghiêng cấy giống và bảo quản trong lạnh ở nhiệt độ Ơ4 4 òc .

- Mốc trung gian : Để có lượng giống lớn ta phải chuẩn bị mốc giống trung gian.





130

NH ƠN

Cơm (tỉ lệ gạo/nước 1:1,2) ị

UY

Thanh trùng (lKG/cm2/30phút)

.Q

ị

TP

Làm nguôi (28-r30°C)

ĐẠ O

ị Cấy giống

NG

ị

ẦN

ị

HƯ

Nuôi mốc (28+32“C/48H-72h)

Sấy khô

TR

ị

10 00 B

Nghiền ị

ị Đóng túi ị MỐC trung gian ị Bảo quản lạnh.

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Phối bột mì đã thanh trùng

DI

ỄN

Hình 5.1. Qui trình chuẩn bị giống trung gian cho lên men tauco.





N

131

NH Ơ

3. S ơ đồ qui trình công nghệ sản xu ấ t Tauco

.Q UY

Đậu tương

Gao

TP

Ngâm nước

I

ĐẠ O

Tách vỏ ▼

Nấu cơm

Men giống

NG

Luộc chín

HƯ

▼ Nuôi mốc trụng gian

ẦN

-►Trộn đều giong trung gian

10

1 Lên men chính

Lên men phụ

30°c /3ngày 30°c /27 ngày

HÓ A

NaCl 15%

00 B

TR

Cơm-đậu tương

Í-

Past ốt, bột cà chủa, đường ------►Trộn với một số phụ gia khác

-L

1

TO

ÁN

Thanh trùng

100°c /30phút

Tauco

ĐÀ N

’* • •

• • ■•

*■

•

ĨKỉ:

(Bao bì nhựa hoặc thuỷ tinh)

DI Ễ

N

Đóng gói

Hình 5.2. Qui trình sản xuất tauco :v-"X"'

.' Ặ. :‘ í


.




132

NH

Đơn vị

Mẫu tauco nghiên cứu

Mẫu tauco thương phẩm của Hàn Quốc

UY

Thành phần phân tích

STT

Hàm ẩm

%

57

47

2

Nitơ tổng

%

1,61

1,26

3

Nitơ Formol

%

0,87

4

Hàm lượng béo

%

3,5

5

Hydratcacbon

%

18,075

29,78

6

Tro

%

0,84

1,03

Muối

%

ĐẠ O

TP 15

TR Ầ

N

15

0,28

0,303

HƯ NG

•

.Q

1

7

ƠN

Bảng 5.4. Thành phần dinh dưỡng của tauco sản xuất

B

5.2.2. Công nghệ chế biến tempe từ đậu tương

HÓ

A

10

00

Tempe là sản phẩm thực phẩm từ đậu tương lên men có giá trị dinh dưỡng cao, cố hàm lượng protein và chất béo cao. Tempe được nhiều nước trên thế giới sử dụng rộng rãi như Malaysia, Philipin, Indonesia. Tempe đá trở thành thực phẩm phổ biến cho những người ăn kiêng ở Mỹ, Nhật bản, Singapore.

ÁN

-L

Í-

Đối với nước ta, sản phẩm này hoàn toàn mới. Để sản phẩm này có thể sản xuất được rộng rãi và thành thói quen sử dụng của người Việt Nam, cần nghiên cứu đưa ra một qui trình sản xuất Tempe phù hợp ở điều kiện nước ta.

1. Vi sinh vật lên men

TO

a. Mốc giống

ỄN

ĐÀ

N

Dùng chủng nấm mốc Rhizopus oligosporus. Để có dược chủng này thuần khiết phải phân lập trên hộp lồng và sau đó tiến hành nuôi cấy trên môi trường thạch nghiêng và bảo quản ống thạch ở lạnh 0-ì-4oC.

DI

b. Mốc giống trung gian

Sản xuất mốc giống trung gian rất quan trọng, mục đích để mốc khoẻ, hoạt lực cao, chống lại sự nhiễm trùng trong quá trình lên men (xem qui trình sản xuất mốc giống trung gian).





133

ƠN

c. Nguyên liệu

NH

Đậu tương hạt của Việt Nam.

.Q

UY

d. Qui trinh sản xuất mốc trung gian cho sẩn xuất Tempe

TP

Cơm gạo

ĐẠ O

ị Đậy trong bình tam giác 1lit i .

ị

HƯ NG

Thanh trùng

(28f-32°C)

ẦN

Làm nguội

(lKg/cm2, 30phút»

ị

1-----------

(Giống từáng

ị

Nuôi mốc

(28-5-30°C, 48+7211)

i Sấy khô

(45°c, 4 + 6 k )

ị Nghiền

ÁN

-L Í-

HÓ

A

10

00

B

TR

Cấy giống

(tì lệ 1:1$

ĐÀ

N

TO

Bột mì đã thanh trùng

Đóng gối

ỄN

ị

DI

Bảo quản ỉạnh Hình 5.3 : Qui trình sản xuất mốc trung gian cho sản xuất Tempe





NH ƠN

134

00

B

TR ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

e. Qui trình sản xuất Tempe

10

Lên men (28-h32°C , 42-r48h)

Hình 5.4. Qui trình sản xuất Tempe.

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

■ị

ĐÀ N

g. Các sản phẩtn phất triển từ tempe gl. Tempe khô

N

Tempe -» Thái lát -» Sây khô —> Đóng gói —> Tempe khô.

DI Ễ

Loại này chủ yếu để bảo quản, thời gian lâu hơn 3-6 tháng. Như vậy sẽ chủ động trong sản xuất. g2. Bột Tempe : Tempe tươi —> Sấy khô —>Nghiền mịn —>Đóng gối —> Bột Tempe.





135

NH ƠN

Tempe khô dược sử dụng làm các loại bánh (bánh mì, bánh bích, qui, pate,...) nó có vai trỏ bổ sung hoặc thay thế một phần prtein động vật bằng protein đậu tương.

TP .Q UY

g3. Tempe chiên :

Tempe tươi -» Thái lát -» Chần nước sôi —> Ướp gia vị —» —> Chiên dầu —>Đóng gói.

ĐẠ

O

Loại này được sử dụng như loại thức ăn sẵn ( có thể thay thức ăn mặn chò người ăn kiêng hoặc thay đồ nhắm với bia rượu).

NG

Bảng 5.5. So sánh một số thành phần cơ bản của hạt đậu tương và Tempe sấy khô như sau: Độ ẩm (%)

Tempe

10,10

HƯ

ẦN

10,90

38,10

46,45

Chất béo (%)

Hydratcacbon (%)

15,13 8,0

.12,7

10 00

B

Đậu tương

Protein (%)

TR

Đâu tương và sản phẩm đậu

HÓ

A

Qua bảng trên đây thấy rằng, hàm lu’cmg protein của Tempe lớn hơn đậu tương là do phôi và vỏ đã được loại bỏ khi tách vỏ. Trong quá trình lên men hệ enzym của proteaza tác động lên chuỗi mạch polypeptit tạo thành các mạch ngắn và những protein này dễ tiêu hoá.

ÁN

-L

Í-

- Tauco và Tempe là hai sản phẩm mổi chưa đượe phổ biến ở Việt Nam với công nghệ tương đối đơn giản, đầu tư không lớn nhưng là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, sử dụng tiện lợi.

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

- Sản phẩm tauco và Tempe có thể áp dụng ở qui mô gia đình hoặc xưàtrg sản xuất nhổ. Hy vọng rằng trong thời gian gần đây nhất hai sản phẩm trên sẽ trở thành món ăn quen thuộc và phổ biến ở Việt Nam.





CHƯƠNG VI

.Q U

Y

NH

LÊN MEN MỘT s ổ SẲN PHẨM k h á c

ƠN

136

TP

6.1. LÊN MEN SINH TổNG HỢP AXIT AMIN VÀ KỸ THUẬT CHẾ

ĐẠ O

BIẾN CÁC SẢN PHẨM TỪ AXIT AMIN 6.1.1. Khái quát chung :

-L

Í-

HÓ A

10 00 B

TR

ẦN

HƯ

NG

Axit amin là thành phần cấu tạo của protein nên axit amin có vai trò đặc biệt quan trọng trong cơ thể sống. Phần lớn axit amin được cung cấp từ thức ăn, một phần nhỏ của một số ỉoại axit amin do chuyển hoá trong cơ thể có khả năng tạo ra để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất. Việc cung cấp axit amin cho cơ thể sống cung đòi hỏi phải có tỉ lệ cân đối giữa các axit amin, nhất là một số axit amin không thay thế. Ngày nay công nghệ lên men sản xuất axit amin đang phát triển, nhằm tạo ra một số axit amin đặc biệt để bổ sung vào thức ăn và làm giàu lượng axit amin cho thực phẩm. Chẳng hạn ở các nước tiên tiến đều có công nghệ sản xuất lizin để bổ sung vào bột đạm thực phẩm và bột đạm chãn nuôi, bed lẽ lizin có vai trò kích thích sinh trưởng và nhiều vai trò khác. Việc sản xuất axit amin còn để chế biến các chất phụ gia cho thực phẩm như sản xuất GlutamatNatri. Ngoài ra việc sản xuất axit amin còn phục vụ cho mục đích dược liệu, chẳng hạn sản xuất arginin, glutamic, Methionin,.. và sử dụng các axit amin này làm dược liệu sản xuất một số thuốc chữa bệnh.

TO

ÁN

Nhiều vi sinh vật có khả nãng tiết vào môi trường một lượng lớn axit amin, được các nhà khoa học tìm thấy từ lâu. Song từ 1956 chuyên gia Nhật là ngưèrỉ đầu tiên phát hiện một số vi sinh vật có khả năng tích tụ một lượng lớn axit glutamic khi chung phát triển trên môi trường cố muối khoáng và glucoza.

DI

ỄN

ĐÀ

N

Các chủng có khả năng này có thể tự xuất hiện trong thiên nhiên hay chủng đột biến. Trong môi trường tự nhiên hoàn toàn có khả năng tồn tại các nhân tố gáy đột biến lên các cơ thể vi sinh vật sống đó, các nhân tố ấy có thể kể hàng loạt : tia nắng mặt trờ i; sự thay đổi nhiệt độ, ảnh hưỏng của các hoá chất,...

Ví dụ : một chủng có khả năng tích luỹ đến 30-f40g/l axit glutamic hoặc lizin không phải là nhằm mục đích tổng hợp protein cho tế bào.

Gần đây Nhật bản đã tìm ra một chủng như : Micrococcus glutamicus có khả năng tạo ra 50g glutamic trong 1 lít môi trường glucoza (Kinoshita 1962).





137

NH ƠN

Để thu nhận một axit amin nào đó bằng con đường sinh tổng hơp cần phải làm thế nào cho vi sinh vật được chọn phải có kiểu trao đổi chất bất thường để chuyển hoá nguồn hydroxit cacbon tạo thành axit amin đó.

.Q UY

Để chọn vi sinh vật có khả năng này cần hai bước : Bươc 1. thu các vi sinh vật có khả năng tích tụ axit amin.

ĐẠ

O

TP

Bước II. Chọn chủng có khả năng trội hơn các chất gây đột biến thường là Etylenimin dietylsulfat, các chất đồng vị phóng xạ, hydro nặng, các chất oxy hớá KMnơ4, HNO 3 , tia Rơnghen, tia tử ngoại, nhiệt độ,...

TR Ầ

N

HƯ NG

Người ta nhận thấy rằng : một số vi sinh vật có khả năng tích luỹ trong môi trưòmg một lượng lớn axit amin nào đó là vì cơ chế của quá trình “ức chế ngược” bị phá huỷ, tức là hệ kiểm tra quá trình tổng hợp axit amin bị hư hại, làm cho nó tạo nên một cách vô tổ chức, tạo nên quá nhiều so với nhu cầu nội tại của tế bào. Tuy nhiên không phải mọi trường hợp siêu tổng hơp axit amin ồ vi sinh vật đều có thể giải thích bằng sự huỷ hoại cơ chế “ức chế ngược”.

00

B

6.1.2. Các bước nghiên cứu sỉnh tổng hợp axỉt amin

10

- Phân lập tuyển chọn giống vi sinh vật (trên môi trường khác nhau).

HÓ

A

- Xác định vi sinh vật phân lập ở trên có khả năng sinh tổng hợp những axit amin nào (định tính, đinh lượng các axit amin bằng phương pháp sắc ký trên giấy).

N

-L

Í-

- Nghiên cứu giữ giống và nghiên cứu sinh lý sinh hoá, nghiên cứù cải tiến môi trường để nâng cao hiệu suất sản xuất các axit amin. Nghiên cứu gây đột biến để tạo nên chủng có giá trị công nghiệp cao.

ĐÀ N

TO Á

- Tìm nguyên liệu thay thế có khả năng sử dụng trong công nghiệp. Nguyên liệu thay thế thường là ri đường, dịch thuỷ phân ngô, khoai, sắn, sản phẩm dầu mỏ,...

DI

ỄN

6.1.3. Các quá trình cơ bản sỉnh tổng hợp axit amin 1. Sinh tổng hợp axit amin bằng amỉn hoá trực tiếp.

- Thường amin hoá trực tiếpcác axit hay xêtoaxit, sán phẩm trung gian trong chu trình Krep





138

NH ƠN

V í dụ : Từ Fumaric amin hoá trực tiếp tạo axit aspactic.

COOH

COOH

CH II CH I COOH Fumaric

CH- NH2 I ch2 I COOH

Aspactat amoniacliaza

A sp a c tic

ĐẠ O

TP

.Q

UY

+nh3

V í dụ : từ axit Pyruvic amin hoá trực tiếp thu được alanin : h 2o

NG

nh3

HƯ

CH.-C-COOH

NH

ẦN

o

TR

a.xit imiopropỉonỉc

---------►CH3-CH-COOH

10 00 B

CH.-C-COOH NH

\ NAD

A

NADHo

ỉ NH2 Aỉanìn

Í-

HÓ

V í dụ từ a-xetoglutaric, amin hoá trực tiếp thu được glutamic : nh3

-L

h o o c -c h 2-c h 2-c -c o o h

... > HOOC-CH2-CH2-C-COOH NH

TO

ÁN

o

HOOC-CH2-CH2-C-COOH NH

•> HOOC-CH2-CH2-CH-COOH

NADH,

NAD

nh2

Glutamic

ỄN

ĐÀ N

h 20

DI

2. Sinh tổng hợp axit amin bằng phản ứng chuyển am in :

Rj-CH-COOH

I nh2

R2-C-COOH

+ 1 1

-> o


Ro-CH-COOH IX2

Ri-C-COOH

II o

+

1 nh2




Piridoxal p : E.CHO

ụ

NH

Ký hiệu :

ƠN

Thám gia vào quá trình này do enzym có trung tâm hoạt động là 436.

Piriđoxamin p : E.CH2NH2.

UY

r 2- c - c o ọ h

.Q

R,-CH-COOH

NH2

TP

NH2

ĐẠ

O

R ị-C-COOH II

NG

o

r 2- c - c o o h II o

TR

coo

B

ỉ ch2 I H-C-NH3h ỉ

10 00

----7-----*

Í-

HÓ

A

coo

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

axit aspactic

DI

-»

ẦN

Aspactic

Hoặc :

HƯ

3. Sinh tổng hợp axỉt am ỉn bằng cách chuyển axit am in này thành axit am in khác. Lyzin

0 II C-O-(P) ■ ỉ ■ CH2 1 c h -n h 4 ỉ

cocr

Lyzin

p-Aspactỉtphotphat

Treonin

->

izolơzin

CH3 n h +3 CH3-C H 2-CH -

c -c o o I H

H-C-NH2 I COOH


ch2 I * ch2 I ch2 Ị h -c -n h 2 i

coo

CH3 I H -aO H

Treonin

c h 2n h 2

izoLơzin

,■, r; À-




140

NH

ƠN

6.1.4. Một số quá trình lên men sinh tổng hợp axit amin và kỹ thuật sản xụất chế phẩm từ axit amin.

UY

1. Lên men Glutamic và kỹ thuật sản xuất mì chính (Glutamat Natri).

.Q

Năm 1962 Kinoshita đã trình bày cơ chế sinh tổng hợp axit Glutamic bằng một sơ đồ cụ thể như sau :

O

TP

Glucoza

ĐẠ

Glucorat

7

Glucoza- 6 -fotfat 0

ề
NADP

HƯ

NADP-H,

NG

6 -Fotfogluconat

ầ

TR

Trioza-3-fotfat-------ChuJnnhPentoza^ >pentoza. 5 _fotfat Alanin

C 'E ■i-i

Axetyl-CoA

10

Pyruvat----- ► Oxalaxetat Axetyl-CoA

o 'S

TO ÁN

Ổ

,, Izoxitrat NADP

ĩ

-►Axetyl-CoA

ĐÀ N

ói

►Xitrat

Ạ

M alat 4 '

-L

Í-

HÓ A

/Ịs.

ẽ X

00

B

ị

Lactat

n a d p -h 2

ẦN

-O A

I ọc *0 C § I

Giyoxilat

-nh3

Fumarat t Xucxinat

n a d p -h 2 a-Xetoglutarat------►L-Glutarat NH 3

DI Ễ

N

Hình 6.1. Phẩn ứng chuyển hoá glucoza trong quá trình sinh tổng hợp axit glutamic ở Mỉcrococcus glutamicus

Các nhà nghiên cứu Liên xô (E.L.Ruban và cộng sự - 1968) đã tổng kết cơ chế sinh tổng hợp axit Glutamic và một số axit amin kháẻ) cũng như sự tham gia của chứng vào các quá trình hoá sinh của tế bào vi sinh vật (hình 6 -2 ).





141

Oxalaxetat

Izoxitrat

NH

Chu trình tricacbon xilic axit a-xetogluêrat at

TP .Q UY

/ Malat

ƠN

Xitrat

Fumarat

f^ > ^ c -O N H 2

Xucxinat

nh3

ĐẠ O

h 2o

c=o coo

J .amin L-Axit

ẦN

HƯ

NG

D-Alanin

1 (jCH2)2

TR

N-Axetylglutamat

4 CO °

B

—►L-axit amin

Omitin n r ~ Semiandehyt của axit glutamic

00

'r ^/ aC l a x it -x e to

10

Asparagin

chnh3

I (CH2)2

I coo

a-xetoaxit

TO ÁN

-L

Í-

HÓ

A

P-aspactylfotfat

co o H3C -C

Homocacnozin

DI ỄN

ĐÀ

N

P-Semiandehyt của axit aspactic

P-metyl- ^ aspactic

CH

I coo

Lizin

Xitromalat _ Axetat

K Pyruvat

Glutamin NH4 Vòng Purin NAD-amir-N Guanilat-amino-N-glucozaminfotfat Vòng Rrimidin Antranilat O-Aminobenzoat Cacbaminfotfai

Hình 6.2 : Con đường sinh tổng hợp axit glutamic và một số axit amin khác. Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



142

NH ƠN

b. Những vi sinh vật sinh axit L- Glutamic.

.Q

UY

Rất nhiều vi sinh vật có khả năng tích tụ Axit Glutamic trong môi trường lên men, kể cả những vi khuẩn cố định đạm (azotobacter), nhiều loại nấm mốc và xạ khuẩn, nhưng về hiệu suất sinh tổng hợp mà nói thì đáng chú ý nhất là các nòi dưới đây :

ĐẠ O

Tác giả Cogava và cộng sự Cogava và cộng sự Kinoshita và cộng sự

ẦN

HƯ

Nòi B. circulans B.megaterium B.megateri umcereus intermediate TACC 13062. B.megaterium var. 1066 B. giganteus n.sp B.lentus

NG

Giống Baccilus

TP

Các vi khuấn sinh axỉt Glutamic (theo Konoshita, 1964)

M.Glutamicus M.varians

Brevibacterium

B.aminogenes B.alanicum B.kawasaki B. lactofermentum B.saccarolyticum B.flavum B.immarilphilium B.roseum B.Soya B.divaricatum B.type A,B,C B.pentosoalanicum B.Glutamium B.vitarumen

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10 00 B

TR

Micrococcus

c.lilium C.callunae

Microbacterium

M.salicinovorum M.flavum var Glutamicum M.ammihiaphilum

DI

ỄN

Corynebacterium

Arthrobacter

A.globiformis


Foster và cộng sự Takeda và cộng sự Masudo và cộng sự

- Kinoshita và cộng sự Cogava và cộng sự Kinoshita và cộng sự Tanaka và cộng sự Cogava và cộng sự Xumida và cộng sự Bằng phát minh Bằng phát minh Britant số 889187 Motozaki và cộng sự

Naxu và cộng sự Naxu và cộng sự Cogava và cộng sự

Maxuo và cộng sự




143

NH

ƠN

Về các vi sinh vật này, đặc biệt là những nòi có ý nghĩa công nghiệp, người ta nhận thấy rằng, chúng có những đặc điểm phân loại rất giống nhau. Các đặc điểm quan trọng nhất là :

UY

- Tế bào có hình cầu, hình ovan hoặc hình gậy ngắn. - Không có tiêm mao, không có khả năng chuyển động.

TP

.Q

- Không sinh bào tử - Gram dương

ĐẠ

O

- Sinh nhiều axit Gỉutamic chỉ trong điều kiện được cung cấp đầy đủ oxy. - Cần biotin để sinh trưởng và sinh tổng hợp.

HƯ NG

Nhóm vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp axit Glutamic các có nhiều tính chất giống nhau đến nỗi người ta gặp những khó khăn rất lổn trong phân loậi.

Có khi cùng một loài vi khuẩn mà bị xếp vào các giống khác hẳn nhau.

10 0

0B

TR

ẦN

Hầu hết các vi sinh vật có hoạt lực sinh tổng hợp cao được ứng dụng trong công nghiệp đều là những chủng đột biến bằng các tác nhân hoá học và vật lý học. có thể lấy một ví dụ điển hình sau : Chủng Micrococcus Glutamicus 13023 (chủng gốc) đã được các tác giả Liên Xô (Jdanova... 1967) dùng tia tử ngoại và dietylsulfat tạo ra được nhiều chủng đột biến có hoạt lực tổng hợp axit Glutamip khác hẳn nhau.

Biến động hiệu suất (g/I)

Hiệu suất trung bình (g/ỉ)

Hoạt lực (%)

25,04-44,5

32,7

100

ÁN

HÓ

A

Khả năng tổng hợp axit Glutamic của Micrococcus Glutamicus 13023 và các chủng đột biến của nó ( môi trường chứa 25% rỉ đường)

1544

44,6-52,6

50,6

153,0 4

1439

27,0*51,0

40,8

125,0

1378

38,2^-45,3

42,6

13.0,0

1423

30,0-^33,2

31,8

96,5

-L

Í-

Các chủng khác nhau

1

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

13032 (gốc)

Các chủng đột biến nói trên không chỉ khác nhau về khả năng sinh tổng hợp mà. còn rất khác nhau về tính mẫn cảm đối với sự thông khí và nồng độ biotin trong môi trưỗrng. '





144

ƠN

c. Điều kiện lên men Glutamic

NG

ĐẠ

O

TP

.Q UY

NH

Cùng một nòi vi sinh vật nhưng được nuôi cấy trong những điều kiện khác nhau sẽ cho kết quả rất khác nhau. Nếu tạo điều kiện tốt, vi sinh vật sẽ tạo nhiều axit Glutamic và rất ít sản phẩm trung gian, có thể chuyển trên 50% đưòmg thành axit Glutamic, ngược lại, cũng vi sinh vật ấy nhưng điều kiện không thích hợp sẽ xẩy ra hiện tượng lên men không bình thường và tạo nên các axit hữu cơ, axit a-xetoglutaric hoặc những amin khác,... Tìm những điều kiện lên men để giải thích các nguyên nhân đưa đến các kiểu lên men khác nhau và tạo nên những sản phẩm khác nhau là hết sức quan trọng, nó giúp ta xây đựng lên những thông số kỹ thuật trong các vấn đề công nghệ và đưá ra những yêu cầu để điều khiển xu hướng và kết quả của quá trình lên men.

TR

ẦN

HƯ

Điều kiện lên men axit Glutamic đẳ được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm tới và ngưòi ta đã thu được nhiều kết quả. Dưới đây là ảnh hưởng của một số nhân tố cơ bản nhất lên quá trình lên men axit Glutamic : pH, mức độ thông gió, chất sinh trưởng. - Ảnh hưởng của phản ứng môi trường :

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

Nhân tố đầu tiên rất quan trọng ảnh hưởng lên khả năng sinh sản và hoạt tính sinh lý của vi khuẩn là pH môi trường nuôi cấy. pH thích hạp cho sinh sản và sinh tổng hợp axit Glutamic là vào khoảng 7-r8. Trong quá trình lên men pH giảm đi và sự tạo thành axit Glutamic và một số axit hữu cơ khác trong địch nuôi cấy. Cần phải điều chỉnh pH thường xuyên nhằm mục đích giữ phản ứng môi trường ờ khoảng trung tính hoặc kiềm yếu. Để tạo điều kiện cho sự tích tụ nhiều axit Glutamic, điều quan trọng là phải cung cấp một lượng ion amoni vừa đủ, Nếu đưa Amoni vào quá mức yêu cầu thì sẽ hạn chế sự sinh sản của vi khuẩn, phải đưa từ từ làm nhiều đợt. Nhimg nếu đưa quá ít thì pH sẽ giảm, phản ứng môi trường chuyển vể phía axit ảnh hưẻmg đến sinh trưởng của vi khuẩn và hiệu suất lên men.

N

TO

Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men trong trường hợp này thường là Glutamỉn và N-axetylGlutamin.

DI

ỄN

ĐÀ

Hầu hết các vi khuẩn có khả năng sinh sản axit Glutamic đều có chứa enzym ureaza, nên để giải qụyết việc điều chỉnh pH và cung cấp ion amoni nói trên người ta thường cho urê vào môi trường, urê sẽ được phân huỷ và giải phóng amoniac. Kỹ thuật bổ sung urê trong quá trình lên men Glutamic được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp.

Ngoài urê, người ta có thể dùng nước amoniac hoặc NH3 ở dạng khí để bổ sung vào môi trường làm chất điều chỉnh pH và nguồn cung cấp ion amoni.





145 /

NH ƠN

Việc đưa khí amoriiac vào môi trường tránh được tình trạng làm tăng dung lượng dịch lên men lên một cách đáng kể. Trong một số trường hợp, người ta đựa Natri nitơrat vào môi trường, nitơ của nitợrat bị khử và được vi sinh vật sử dụng cr dạng amoniac, Natri được giải phóng ra sẽ cản trở việc giảm pH, khắc phục được

.Q UY

tình trạng phải thường xuyên điều chỉnh pH suốt quá trình lên men. Đó là phượng pháp điều chỉnh pH tự động.

HƯ

- Ảnh hưởng của chế độ thông khí;

NG

ĐẠ O

TP

Như vậy là để khống chế phản ứng môi trường và cung cấp ion atĩioni cho quá trình lên men, người ta có thể sử dụng các nguồn nitơ khác nhầu (muối amoni, urê, khí ámoniac... ). Hầu hết các vi sinh vật sinh axit glutamic đểu sử dụng tốt các chất này, tuy nhiên, tuỳ những trường hợp cụ thể, tuỳ những chủng vi sinh vật cụ thể mà cần dùng các chất điều chỉnh PH khác nhau nhằm mục đích tạo điều kiện tối ưu để thu đựơc axit Glutamic nhiều nhất.

HÓ

A

10 00 B

TR

ẦN

Chế độ thông khí có liên quan chặt chẽ đến dạng và chất lượng của sản phẩm. Quá trình tổng hợp của axit Glutamic từ axit xitơric và amôniac xảy ra rất tốt trong điều kiện yếm khí. Nhưng nếu quá trình tạo axit Glutamic bắt đẵu từ đường thì vấn đề sục khí và khuấy trộn trở nên hết sức quan trọng. Nếu thiếu không khí (lượng oxi hoà tan í t ) thì quá trình xảy ra theo hướng tổng hợp nhiều axit lactic và ít axit Glutamic. Trong trường hơp này vi sinh vật còn tạo nên axỉt xuxinic. Ngược lại, nếu thừa không khí thì xảy ra hiên tượng tích tụ nhiều axit a-xetoglutaric.

- Ảnh hưởng của các chất sinh trưởng :

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

ÁN

-L

Í-

Vì vai trò lớn lao của không khí đối vối quá trình lên men axit Glutamic nên người ta đã nghiên cứu nhiều phương pháp xác định lượng oxi hoà tan trong môi trường, đặc biệt thuận tiện là rtgưòd ta đã chế ra một loại điện cực cho phép xác định lượng oxi trong dịch lên men, nghiên cứu sự phân phối oxi trong mội trường và trong tế bào vi sinh vật. Tạo điều kiện tốt cho việc cung cấp một lượng óxi tối ưu để thu axit Glutamic được nhiều nhất.

Một trong những điều kiện quan trọng nhất của quá trình siêu tổng hơp củà axit Glutamic là sự có mặt của các chất sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy. tất cả vỉ khuẩn có khả năng tạo nhiều axit Glutamic đều cần ( trừ một chủng đột biến Ẹ.coli không cần biotin làm nhãn tố sinh trưởng mà vẫn tạo một lượng lớn axit Glutamic). Có thể khảng định đó íà đặc điểm chung của tất cả các vi khuẩn được đưa vào công nghiệp được đưa vào sản xuẩt axit Glutamic, đổng thời đó cũng là một ừong những điều kiện nhất thiết phải có để thu axit Glutamic ở quy mô lớn.





146

NH ƠN

người ta nhận thấy rằng, một số vi khuẩn ngoài biotin còn rất cần tiamin hoặc một số axit amin cho sinh trưởng và sinh tổng hợp.

NG

ĐẠ O

TP .Q

UY

Vai trò Biotin quan trọng không chỉ vì I1Ó là chất sinh trưởng mà còn là chất xác định thành phần và số lượng các sản phẩm lên men. Sinh khối của vi khuẩn tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng Biotin trong mồi trưởng, còn quan hệ giữa hàm lượng axit Glutamic và Biotin thì không hoàn toàn như vậy : Lượng axit Glutamic được tạo lên nhiều nhất khi trong môi trường có chứa một lượng Biotin thấp hơn nhiều so với lượng Biotin cần cho sự phát triển tối đa của sinh khối, nghĩa là khi trong mồi trường không đủ Biotin cho phát triển đến thành phần hợp chất lỉpit của màng tế bào bằng cách làm thay đổi tỉ ỉệ giữa các axit béo no, còn penixilin có tác dụng gián tiếp đến sự tổng hợp phức chất Lipoglucoproteit - Hợp phần chính của màng và kìm hãm axit

HƯ

a,E—diaminopymelic tham gia vào cấu tạo vỏ tế bào.

10

00

B

TR

ẦN

Hiện Iiay các chất kháng sinh và các chất hoạt động bẻ.mặt được dùng rông rãi trong công nghiệp lên men axit Glutamic, nhờ đó xuất hiện khả năng dùng rỉ đường làm nguồn nguyên liệu, nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất. Rỉ đường Việt Nam giàu Biotin (760 y/kg) có thể đùng làm nguồn cacbon duy nhất và cũng là nguồn biotin bổ sung vào môi trường saccaroza, glucoza trong quá trình lên men axit Glutamic (Lươtig Đức Phẩm 1971 -1972).

A

Tóm lại : dựa vào đặc điểm nuôi cấy các vi khuẩn sản sinh axit Glutamic,

HÓ

người ta có thể điều khiển sự iên men bằng cách tạo điều kiện tối ưu cho quá trình

sinh tổng hợp ở bên trong tế bào và điều kiện thuận lợi nhất đối' vóỉ sự tích tụ sản

-L

Í-

phẩm ở bên ngoài tế bào.

ÁN

d, Nguyên liệu để sản xuất axỉt Glutamic

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

Nguyên liệu chính để sản xuất ra axit Glutamic là hydrrocacbon. Có thể dùng glucoza, fructoza, mantoza, manoza, tinh bột,... Nếu dùng nguyên liệu có ít biotin (glucoza, dịch thuỷ phân tinh bột;...) thì việc cung cấp một lượng biotin thích hợp không phải khó, có thể dùng một lượng nhỏ ri đường, nhất là rỉ đường mía có rất nhiều biotin. Có thể dùng nước thải củạ các nhà máy tinh bột ngô (nước ngâm ngô hoặc cao ngô) bổ sung vào môi trường đế làm nguồn Biotin. Nhưng khi đùng nguyên liệu giàu biotin để làm nguồn hydratcacbon (như rỉ đường chẳng han) thì vấn đề khống chế ảnh hưởng của biotin để thu nhận axit Glutamic vớHíĩệu xuất cao được đặt ra phức tạp hơn. Rỉ đường là phụ phẩm của công nghiệp đường, đó là một nguyên liệu rẻ trong sạn xuất axit Glutamic. Người ta đã tìm ra được nhiều phương pháp 'để chống lại ảnh hưởng của hàm lượng





147

ĐẠ

O

TP

.Q UY

NH ƠN

biotin cao. Vì vậy đã dùng được trực tiếp ri đường trong lên men Glutamic. Có thể dùng một số chất kìm hãm phát triển và ỉàm thay đổi khả năng thẩm thấu của tế bào như các chất kháng sinh, các chất hoạt tính bề mặt để khắc phục ảnh hưởng của bỉotin. Nhiều tác giả đã sử dụng phương pháp này : Kinoshita dùng những tia ion hoá (bằng phát minh Nhật Bản số 7981-1962), Xamarxôn dùng chất khảng sinh thêm vào mối trưòmg ở thòi kỳ đầu phát triển (bằng phát minh Nhật Bản số 6195-1962), Lương Đức Phẩm - (1972) dùng chất hoạt tính bề mặt Tween-60. Với chủng vi khuẩn “VN-3969” bằng cách dùng than hoạt tính loại bỏ biotin trong rỉ đường (từ nhà máy đường Vạn Điểm), viện công nghiệp thực phẩm đã thu được 45g axit Glutamic trong llít địch lên men ở phạm vi phòng thí nghiệm.

HƯ NG

Ngoài các loại đưcmg và dịch thuỷ phân tinh bột thường được dùng nhiều trong sản xuất công nghiệp, người ta còn nghiên cứu sử dụng dịch thuỷ phấn gỗ, các axit hữu cơ (axit axetic, axit benzoic,...), etanol, các phụ phẩm công nghiệp dầu hoả (parafin, khí đốt,..) là nguồn cacbon trong lên men Glutamic.

10

00

B

TR

ẦN

Nguyên liệu đùng làm nguồn Nitơ thường được sử dụng là ure, sunfat amon, clorua amon, Natri nitơrat, nưóc amoniăc,... Mỗi vi sinh vật đòi hỏi một tỉ lệ nhất định giữa cacbon và nitơ, thường trong môi trường lên men tỉ lệ đó vào khoảng c : N = 100:15. Khi sử dụng (NH4)2S0 4 hoặc NH4C1 cần thêm CaC0 3 vào môi trường để trung hoà khi gốc axit được giải phóng ra nhằm giữ phản ứng mòi trường ở phạm vi thích hợp đối với vi khuẩn. Trong đa số các trường hợp, đùng

A

ụre thu kết quả tốt nhất. Không thể cho tất cả các ure yào một lúc ngay từ đầu quá

-L Í-

HÓ

trình íêii mẹn, vì như vậy ure sẽ kìm hãm quá trình sinh trưởng và sinh tổng hợp của vi khuẩn. Thường thường, lức đầu người ta cho khoảng 1-2%, sau đó bổ sung dần dần vào những lúc pH giảm, saò cho tổng số ure lên khoảng gần 3%.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

Ngoài nguồn nitơ vô cơ, trong môi trường lên men cần có nguồn nitớ hữii cơ. Nguyên liệu nitơ hữu cơ thường là các dịch thuỷ phân, một số protein nhự khô dầu đậu tương, lạc, nấm men, bột cá,.,. Gao ngộ, ngoài việc cung cấp biotin, Vitamin B, còn cung cấp một số axit ạmin làm nguồn nitơ hữu cơ cho vi khuẩn.

e. Tách, làm sạch, kết tình axit Glutamic

Axit Glutamic trong dịch nuôi cấy sau khi đã kết thúc quá trình lên men cần được tách và kết tinh. Có nhỉều phương pháp kết tính axit Glutamic : 1- Phương pháp sử dựng điểm đẳng điện 2- Phương pháp tạo hydroclorit của axit Glutamic. 3- Phương pháp dùng đung môi hữu cơ để hoà tan axit Glutamic rồi tách.





NH ƠN

4- Phương pháp trao đổi ion 5- Phương pháp chuyển axit Glutamic thành cảc muối kim loại khó tan rồi

tách.

.Q UY

6 - Phương pháp điện phân thẩm tích chuyển axit Glutamic về phía cực

dương.

HƯ NG

ĐẠ

O

TP

Trong các phương pháp nói trên, phương pháp tạo hydroclorit của axit Glutamic tuy trước đây được sử dụng nhiều nhưng có nhược điểm lớn là tốn axit, tốn NaOH, lại phải dùng tới cá thiết bị chịu axit, nên giá thành sản phẩm cao, và vì thế hiện Iiay ít được sử dụng.Phương pháp dùng dung môi hữu cơ hoà tan axit Glutamic, phương pháp chuyển axit Glutamic thành các muối kim loại khó tan, phựơng pháp điện phân chỉ mới dùng trong phạm vi phòng thí nghiệm. Phương pháp điểm đẳng điện đơn giản được ứng dụng nhiều ở các nhà máy mì chính. Quá trình tách, làm sạch và kết tinh theo phương pháp này chia làm 5 bước :

ẦN

- Cô đặc dịch lên mẹn ờ nhiệt độ 50-h60°C.

TR

- Tẩy màu :

B

- Dùng HC1 đưa pH đến điểm đẳng điện là 3,2.

00

- Kết tinh.

10

- Ly tâm để tách axit Glutamic.

HÓ

A

Có thể hoà tan axit Glutamic vừa thụ được để tẩy màu lần thứ hai rồi kết tinh lại,...

-L

Í-

Nhược điểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi thấp, thường chỉ thu được 50-Ỉ-60 % axit Glutamic có trong dịch lên men.

ĐÀ N

TO

ÁN

Triển vọng nhất và đang được nhiều nơi ứng dụng là phương pháp tách axit Glutamic bằng cách hấp phụ qua nhựa ừao đổi ion. Đặc điểm của phương pháp này là cho dịch lên men chảy qua cột chứa nhựa trao đổi ion đã được chuyển thành dạng H+ hoặc NH4+, axit Glutamic sẽ được giữ lại trong nhựa, sau đó dùng quá trình phản hấp phụ để lấy axit glutamic ra khỏi nhựa.

DI

ỄN

Muốn sản xuất mì chính cần hoà tan axit Glutamic rồi dùng Na2C 0 3 trung hoà đến pH 7,0, tẩy màu, khử sắt. Dịch Glutamat Natri thu được đem cộ đặc (ở điều kiện chân không 600mmHg) để khoảng 30,2° -f-30,5°Be’ rồi thêm tinh thể niì chính vào làm mầm, cô đến 31-r31,8°Be’, trong lức này thỉnh thoảng cần cho nước và đế phá tan các tinh thể mdi xuất hiện, đồng thời để làm biến dạng tinh thể





149

NH ƠN

mầm, làm cho màm dần dần trở thành hình trụ, lức cho nước vào nồng độ có thể xuống 29,5°Be’ nên phải tiếp tục cô. Giaiđoạn này gọi là giai đoạn nuôi mầm. Điều kiện rất quan trọng cần được chú ý trong quá trình kết tinh mì chính

UY

là:

TP .Q

- Áp suất chân không 600-620mmHg. - Nồng độ dịch Glutamat: 31,5-í-31,80Be\

ĐẠ

O

- Nhiệt độ cô đặc : 63h-68°C

NG

g. Công nghệ sản xuất mì chính :

HƯ

gl. Mở đầu :

Mì chính là muối monoNatri của axit Glutamic (C5H8N 0 4Na) có hai dạng:

ẦN

bốt và tinh thể, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm, trong nấu

10 00 B

TR

nướng thức ăn hàng ngày. Mặt khác dùng mì chính à dạng axit để điều trị một số bệnh suy nhược, có thể mất trí nhớ, đau đầu, một số bệnh về tim, bệnh teo bắp thịt,... Có nhiều phương pháp sản xuất mì chính như :

A

* Phương pháp tổng hợp hoá học.

Í-

HÓ

* Phương pháp thuỷ phân protit : nghĩâ là dùng axit hoặc enzym để thttỷ phân protit, có trong nguyên liệu thành hỗn hợp aminoaxit từ đó tách axit Glutamic ra và sản xuất mì chính.

ÁN

-L

Phương pháp này dễ khống chế qui trình sản xuất và áp dụng được vào các cơ sở thủ công, bán cơ giới và cơ giới dễ dàng.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

Nhược điểm : + Cần sử dụng nguyên liệu giầu protit hiếm, đắt. + Cần nhiều hoá chất và thiết bị chống ăn mòn + Hiệu suất thấp, giá thành cao.

. . ■ ■, ; '* : * Phương pháp sinh tổng hơp : (Haycòn gọi là phương pháp lên men ). Phương pháp này sử dụng vi sinh vật có khả năng tổng hơp các axit amỉn từ các nguồn gluxit và đạm vồ cơ, từ đó ta tách axit Glutamic để sản xuất rtứ chính.





150

- Không cần sử dụng nguyên liêu protit.

UY

- Khống cần sử dụng nhiều hoá chất và thiết bị chịu ăn mòn.

NH

ƠN

ư u điểm :

.Q

- Hiệu suất cao, giá thành hạ.

TP

- Mở rộng khả năng dùng nguyên liệu.

ĐẠ O

Nhược điểm :

- Quá trình nuôi men và phát triển men rất khó, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật phải cao.

NG

- Khử trùng phải tốt nếu không sẽ làm giảm hiệu suất thu hổi.

cứu, ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất.

ẦN

HƯ

* Phương pháp kết hợp: kết hợp giữa tổng hợp hoá học và visinh vật. Phươngpháp này tuy nhanh nhưng yêụ cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dựng vàonghiên

TR

Từ ưu nhược điểm củá các phương pháp sản xuất mì chính mà hiện nay trên thế giới cũng như nước ta chỉ áp dụng phương pháp sinh tổng hợp (phương

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10

00

B

pháp lên m en ).





151

ƠN

if2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất mì chính bằng phương pháp lên men : Giống ống thạch ngiêng

Bột

Nưức sạch

Bình chứa . ị

Lên men bình lắc ; ị

Hoà bột ị

Rỉ đường + h 3p o 4 + MgS0 4

MJ&

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

10 00

B

TR ẦN

HƯ NG

ĐẠ

O

TP

.Q

UY

NH

Khổng khí





152

NH ƠN

g3. Các điều kiện kỹ thuật * Không khí nén và hệ thống xử lý :

Trong công nghiệp sản xuất mì chính đòi hỏi cung cấp khối lượng lớn

UY

không khí nén với các yêu cầu hết sức nghiêm ngặt : tách hết bụi và tạp chất cơ

.Q

học, tách triệt để hoặc đến mức độ để lượng vi sinh vật eòn lại không gây tác hại gì cho quá trình lên men, điều hoà nhiệt độ cho phù hợp với quá trình lên men. x ử

ĐẠ O

TP

Ịý khối lượng lớn không khí vói mức độ vô trùng cao cò nhiều phương pháp : chiếu tia cực tím, sóng siêu âm,... thực tế hay dùng kết hợp giữa tăng nhiệt và lọc. *Quá trình nuôi giống và nhân giống :

NG

Chọn giống thuộc chửng Micrococcus glutamicus mang ký hiệu AS-1299.

HƯ

Đặc trưng về hình thái : + Hình th ái: dạng que ngắn.

+ Nhuộm màu gram dương.

B

+ Không vận động, hiếu khí.

TR ẦN

+ Kích thước : (0,7+0,9) X (l-^25)jutk.

10

00

+ Không hình thành nha bào.

A

- ố ng giống thạch nghiêng.

HÓ

+ Giữ cho giông không bị thoái hoá và biến dạng, khả năng sinh tổng hợp axit Glutamic với mức độ không đổi, thuần hoá, huấn luyện và lựa chọn

Í-

giống tốt, thường giốn được bảo quản ở 5-i-70C, khi cấy chuyền để chúng sinh sản

-L

tốt ta phải qua giai đoạn hoạt hoá chúng bằng cách để ống nghiệm trong tủ ấm

ÁN

nhiệt độ 30*32°c, thời gian 30phút đến 1 giờ.

TO

- Mốỉ trường nuôi cấy :

N

+ Pepton 1%.

ỄN

ĐÀ

+ Cao thịt bò 1%

+ NaCl tinh chế 0,5% + Thạch 2%

DI

- Ta chuẩn bị môi trường xong thì lấy ống giống đã hoạt hoá cấy chuyển sang, giữ các ống này ồ nhiệt độ 32°c trong 24 giờ, ta được giông đời 2, từ đòi 2 eấý sang đời 3 .





153

ƠN

*Nhân giống cấp I :

2,5%

Rỉ đường (sạch) :

0,25%

Nước chấm :

0,3%

.Q

Glucọza tinh khiết:

UY

NH

- Môi trường:

2g/l

Ư rê:

0,5%

BI (pha 150g/l) :

l,5ml/l

pH

6,7.

ĐẠ

HƯ

- Điều kiện nhân giống :

NG

:

O

(Mn++, Fe++ ) SO4 :

TP

MgS0 4 (đã pha 10%) : 0,04%

TR ẦN

Bình tam giác llít đựng 250ml môi trường nuổi trên máy lắc tốc độ

904-96 v/phút.

10 00

- Chỉ tiêu giống cấp I:

B

Thời gian nuôi cấy : 16-18h; nhiệt độ nuôi cấy 30-32°C.

pH :

6,5

;

ạ

.

'

HÓ

A

OD: 0,64-0,74

Đường còn lạ i: 0,12-0,28%

-L Í-

Trạng thái giống : béo khoẻ, đều, sắp xếp chữ V.

* Nhân giống cấp II.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO Á

N

- Thành phần môi trường (%): Đường glucoza : 3,5%

'

MgS0 4 :

0,04 %

H3PO4 + KOH:

0,1%

Nước chấm :

0,5%

Rỉ đường:

1%

Ư rê:

0,8

Dầu lạc :

0,1

Bl:

0,003g/100ml

pH :

6,5*f6,7


-

’'




154

NH ƠN

- Điều kiện nhân giống : Nồi lên men v=501 đựng 35 1 Thanh trùng thiết b ị : 130/30ph

.Q UY

Thanh trùng mồi trường :120ưc/20ph Lượng cây giống 2% 31-32°c

TP

Nhiệt độ nuôi cấy

ĐẠ O

Thông khí Vo 5 (1 phút đưa 0,5 lít không khí vào 1/ môi trường ) Khuấy trộn đều : 340v/ph Thời gian nhân giống : 8-ỉ-9giờ

' 7,1+7,2

OD:

0,6-r0,7

TR ẦN

pH :

HƯ NG

+ Chỉ tiêu giồng cấp 2

Đường còn lạ i: 2%

Trạng thái giống : béo khoẻ, sắp xếp chữ V

00

B

* Thuỷ phân tinh b ộ t:

HÓ

A

10

- Mục đích : sử dụng các điều kiện nhiệt độ cao, áp suất lớn, môi trường axit để thực hiện phản ứng thuỷ phân tinh bột thành đường lên men được, chủ yếu là đường glucoza. - Yêu cầu : đường phải trong suốt, tốt nhất là không màu, nếu có màu phải

-L

+ pH : 1*,5.

Í-

xử lý. Hàm lượng đường > 16%, thường khống chế ở 18-20%.

ÁN

+ Nhiệt độ thuỷ phân : 120-130°c.

TO

+ Tổng thời giàn thuỷ phân : lgiờ. + Hiệu suất đường hoá : 90%.

ỄN

ĐÀ

xuất.

N

* Lên men : Đây là khâu quyết định nhất đối với toàn bộ dây chuyền sản - Mục đích :

DI

Thồiig qua hoạt động sống của vi sinh vật trong những điều kiện thích hợp để chuyển đường thành glucoza và một số hợp chất vô cơ và hữu cơ khác thành axit Glutamic.





ƠN

- Yêu cầu : Hệ số chuyển hoá đường càng cao càng tốt tức là cùng tiêu hao

NH

một lượng đường nhất định trong một đơn vị thể tích nhất định lượng aíđt Glutamic tạo ra được càng nhiều càng tốt, thời gian lên men càng ngắn càng tốt,

.Q U

Y

- Nguyên liệu cho lên men gồm : đường glucoza, MgS04, KaCl (hoặc KOH), H3PO4, nước chấm, rỉ đường, dầu lạc, ure, Na2C 0 3 ( hoặc NaOH) tất cả đều phải qua khâu thanh trùng làm nguội đến 32°c.

O

TP

- Tiến hành lên men : trong các thiết bị lên men phải có đầu đủ các chất cho quá trình lên men và hiếủ khí môi trường.

ĐẠ

Quạ trình lên men là quá trình vi khuẩn sinh sản phát triển sử dụng đường,

NG

đạm vô cơ vạ muối khoáng để sinh khối tạo ra axit glutamic khuyếch tán vào môi trường.

HƯ

Quá trình lên men có thể chia làm 3 giai đoạn :

ẦN

- Giai đoạn đầu từ 0-12h chủ yếu là sinh khối, đường hao chậm, axit Glutamic chưa được tích luỹ hoặc có thì rất ít, pH tăng dần.

TR

- Giai đoạn 2 : từ 12 - 24 h. Giai đoạn tạo axit Glutamic mạnh, đứcmg

10 00 B

hao nhanh. pH giảm nhanh, nhiệt độ, bọt đều tăng nhanh.

- Giai đoạn 3 : những giờ còn lại tốc độ đều giảm.

HÓ

A

Quá trình lên men phải luôn giữ ở nhiệt độ 30-32°C: p= lkg/cm3, lượng gió 37m3/giòr, cánh khuấy 180V/phứt. Tổng thòi gian lên men : 32-40 giờ.

-L

Í-

* Yêu cầu sau lên men : - Đường còn lại 1%.

ÁN

- Axit Glutamic 3-4,2%.

'

TO

- Men giống : 2%.

* Điều chế:

DI

ỄN

ĐÀ

N

ô - Tách axit Glutamic ra khỏi hỗn hợp axit amin eó nhiều phương pháp khác nhau : - Điểm đẳng điện, - Trao đổi ion, - Muối hydratclorua axit Glutamic. Dùng phương pháp trao đổi còn tốt hơn cả vì chúng có nhiều ưu điểm : - Đơn gián hoá dây chuyền sản xuất


V;




156

NH ƠN

- Cần số ít thiết bị chống ăn mòn. - Cải thiện điều kiện lao động.

Y

- Tiêu hao nguyên vật liệu ít hơn so vối phương pháp thuỷ phân.

.Q U

* Gia nhiệt axit hoá pH : 2,9-3,2 :

-

TP

Mục đích : tạo pH đẳng điện để axit Glutamic kết tinh tách ra.

ĐẠ

O

Điều kiện : nhiệt độ dung dịch 60°c, dùng axit clohydric 31% đưa dung dịch đến pH = 2,9-í-3,2.

HƯ

NG

Thòi gian làm lạnh lh, đến 30°c, tiếp theo để yên dung dịch 2h, dùng nước Itìuối làm lạnh hạ nhiệt độ dung dịch đến 10°c giữ ở điều kiện này trong 20-f-24h. Kết tinh hoàn toàn.

- Tách nước yà cái khỏi kết tinh.

N

* Ly tâm :

TR Ầ

- Axit Glutamic thô có thuần độ 85%.

0B

* Trung h o à:

10 0

- Mục đích : chuyển axit Glutamic thành muối mono Glutamat Natri ồ dạng dung dịch nồng độ 36%, loại bỏ thành phần sắt có trong dung dịch.

HÓ

A

■- Dùng NaOH 30% trung hoà đưa dung dịch về pH = 5,6 ta cho Na2S 15% yào để khử sắt, để yên dung dịch 2-f-4h kết tủa lắng xuống đêm lọc tách hết FeS.

-L

Í-

* Tẩy màu : dung dịch sau khi đã khử sắt vẫn lẫn các axit amin khác có màu vàng sẫm và một số sắc tố hữu cơ, cần phải loại. Để thu được sản phẩm có màu thật trắng dùng than hoạttính để tẩy màu.

ÁN

- Nhiệt độ tẩy màu : 60°c.

TO

- Nồng độ dung dịch tẩy : 19°Be\

ĐÀ

N

- pH 6 ,9-7,2.

- Độ nhớt thấp.

DI ỄN

Dung dịch tẩy màu xong cho qua ép lọc tách than được dung dịch mì chính màu trắng. - Thuần độ \mì có 0,35% Glutamat natri. * Cô đặc : Giai đoạn này dung dịch Glutamat natri được cô đặc bảo ôn. Sau

khi tẩy màu dung dịch được đem cô đặc chân không, nhiệt độ < 80°c đến trạng

thái bao hoà : 32,7°Be\





157

NH ƠN

* Làm lạnh kết tinh : Dung dịch Glutamat natri cô xong đạt yêu cầu cho vào thiết bị kết tinh Để quá trình làm lạnh kết tinh được tốt cho nhiệt độ giảm từ từ, thời gian đầu lh giảm

UY

0,5°c, sau lh giảm l°c. Giảm nhiệt độ : chia làm 3 bước :

HƯ

NG

ĐẠ

O

TP .Q

Bước 1 : giảm 80-60°C : nhiệt độ giảm tự nhiên kết hợp vód khuấy trộn, thời gian giảm 13-14h. Bước 2 : dùng nước lạnh giảm 60-45°C. Khi nhiệt độ đạt 60°c cho một ít hạt tinh thể Glutamat natri làm chất khởi tinh khoảng 0,2% so với dung dịch cộ đặc, thời gian hạ nhiệt độ trong giai đoạn này là lOh. Bước 3 : ngừng khuấy, ngừng nước lạnh để lắng tự nhiên.. Khi đó dung dịch chia làm 2 lớp,'lớp trên là thể lỏng, lớp dưới là thể kết tinh- Để yên lOh cho cấu trúc của tinh thể chắc chắn đưa sang ly tâm.

00

B

TR

ẦN

* Ly tâm : Các tinh thể Glutamat natri kết tinh xong đem ly tâm, vắt khô loại bớt nước cái và chất không tinh khiết khỏi tinh thể Glutamat. Khi ly tâm Glutamat đã khô thì dùng nước sạch khoảng 5% glutamat để phun rửa. Tốc độ ly tâm V=960-1200v/phút. Trọng lượng dung dịch cho vào mỗi mẻ 70-80kg. Thời gian ly tâm 60 phút.

10

Yêu cầu chất lượng mì chính ẩm : )

HÓ

A

- Ngoại cảm : màu trắng nhạt. - Độ ẩm 10%. * - Độ lớn : > lmm, đại bộ phận là hạt tinh thể.

-L

Í-

* Sấy khô :

TO ÁN

- Mục đích : Glutamat natri kết tinh, ly tâm vẫn cón một phần nước kết hơp, cần tách ra để bảó quản được lâu, khỏi bị chảy nước và phân huỷ bởi vi sink vật. Để loại phần nưcở khỏi mì chính phải tiến hành sấy khô, í

+ Nhiệt độ sấy <80°c, thường từ 70-80°C.

DI

ỄN

ĐÀ

N

- Điều kiện sấy :

+ Dụng cụ sấy : tủ sấy, hầm sấy, sấythùng quay, sấy kiểu phun,... với các tác nhân sấy bằng hơi nén hoặc bằng không khí nóng. Mì chính ẩm để trên các khay bằng men hoậc bằng khay inóx để tránh sự ăn mòn của thiết bị. ' + Thời gian sấy 1 mẻ : 45-60phút. + Độ ẩm (W) sau khi sấy : 0,5-1%. 1

- Sau khi sấy, mì chính đồng thành tảng, vầng hạt tinh thể khồng đồng nhất, yếu cầu phẫi nghiền.





158

NH ƠN

* Nghiền để hạt tinh thể có kích thước đồng nhất, thường dùng hệ nghiền bi để. nghiền mì chính. Có haỉ loại bi (ị) = 40mm và <Ị>=50mm. Bi phái lạm bằng thép không gỉ.

UY

* Rây mì chính.

TP

.Q

Sau khi nghiền xong, kểt tinh hạt mì chính không đồng nhất nên phải rây để mì chính có độ lớn bằng nhau, loại bỏ những mảnh vỡ của bi ra khỏi mì chính phần nào qua lưới rây đem bao gói. Mì chính không lọt qua đem nghiền lại.

ĐẠ O

Lưói rây làm bằng lụa, sợi hoá học, nghiền kỹ xong yêu cầu chất lượng :

NG

Ngoại quan : trạng thái bột tinh thể màu trắng đo điều kiện kết tinh các nhà máy khác nhau mà có các loại khác nhau.

HƯ

2i Lên m en sản xuất Lizin

ẦN

a. Khái quát chung về lizin

TR

Công thức hoá học : Lizin có công thức hoá học

A

10 00 B

CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH I I nh2 nh2 Lizin là một axit amin không thay thế rất cần thiết vớỉ sự phát triển của cơ thể sống. Thiếu Jizin sẽ ảnh hưởng lớn đến trao đổi chất, đặc biết đối với trẻ em,

HÓ

hậu quả của dinh dưỡng thiếu Lizin là chậm lớn, còi cọc, trí tuệ kém phát triển, ở

-L

Í-

các nước tiên tiến đều có công nghiệp sản xuất Lizin để bổ sung vào thức ăn trẻ ẹm, chăn nuôi động vật.

TO

ÁN

Từ đầu những năm 60, một số nước đã hoàn ehỉnh ngành công nghiệp lên men thu Lizin, đáng chú ý nhất là Nhật bản, Mỹ Tây Đức, Pháp. NẢm 1963 Nhật Bản đã sản xuất 2500 tấn L- Lizin, Mỹ 5000 tấn, Tấy Đức 2000 tấn. Những nàin gần đây chỉ riêng Nhật và Pháp (hai nước này kết hợp với nhau rất chặt chẽ về

DI

ỄN

ĐÀ N

lĩnh vực này đã sản xuất đến 10.000 tấn/năm. ở Liên Xô trong những năm gần đây nhiều cồng trình nghiên cứu quan trọng vể sinh tổng hợp Lizin đã được hoàn thành và những cơ sở sản xuất Lizin đã được xây dựng tại Riga, thuộc nước Cộng hoà Latvia, một nhà máy thực nghiệm công suất 10.000 tấn chế phẩm mỗi năm (loại chứa 10% Lizin) đã hoạt động, ngoài ra Liên Xô sắp khánh thành nhà máy sản xuất Lizin ở Acmenia và trong kế hoạch sắp tới sẽ xây dựng hàng loạt nhà máy khác ỏr Ưcraina, Bengorơt,.. Phương pháp sản xuất Lizin bằng vi sinh vật của Liên Xô hiện đang được phổ biến cho một số nước anh em trong đó Bungari l(là nước có nhiều nhà nghiên cứu đã cộng tác với các nhà nghiên cứu Xô Viết trong





159

ƠN

lĩnh vực này) cũng đã xây dựng xong những cơ sở sản xuất và đã bắt đầu hoạt động. Tại Tiệp Khắc, người ta cũng rất chú ý nghiên cứu vấn đề này.

NH

b. Lý thuyết về sinh tổng hợp Lizin từ vi sinh vật.

.Q

UY

Vài chục năm gần đây, việc nghiên cứu cơ chế sinh tổng hợp L-Lizin ờ vi sinh vật đã mang lại một ý nghĩa thực tiễn lớn lao. Những bước tiến về hoá sính học và di truyền học đã tạo điều kiện cho con người hiểu được các giai đoạn truíig

TP

gian chính trong quá trình hình thành L-lizin, đặt cơ sở lý luận vững chắc cho việc

ĐẠ

O

lựa chọn những vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp Lizin và cho việc điều khiển quá trình sinh tổng hợp theo hướng có lợi nhất cho sản xuất.

NG

Ngày nay người ta có thể trình bày khá rõ ràng cơ chế của quá trình sinh tổng hợp Lizin ở nhiều loài vi khuẩn.

TO

I ch3

Pyruvat

+

N

+ CHO I ch2 I HC-NH2 I COOH

ĐÀ ỄN DI

COOH I

COOH I

ch2

ÁN

c =0

-L

COOH I

Í-

HÓ

A

10

00

B

TR ẦN

HƯ

Lúc đầu, người ta dùng phương pháp nguyên tử đánh dấu để nghiên cứu sự tạo thành Lizin ở vi khuẩn, kết quả thấy rằng Homoxerin và Treonin là hai trong số những chất có thể là tiền chất của Lizin. Nhưng sau đó, những thí nghiệm sâu hơn về vấn đề này đã loại trừ khả năng trên và khẳng định rằng, chính axit a,e—điaminopimelic mới đúng là tiền chất của Lizin. Thí nghiêm với chủng đột biến E.coli chỉ rõ sự chia nhánh trên con đường sinh tổng hợp Lizin nảy sinh ở giai đoạn xemiaỉdehyt của axit Aspactic. Những thí nghiệm với nguyên tử đánh dấu phát hiện rằng, muốn tạo nên ot, s—điaminopimelic nhất thiết phải có axit succinic. Dùng aspaetat có 14c để nghiên cứu, thấy ax.it aminopimelic được hình thành nhờ sự ngưng tụ của axit succinic đã hoạt hoá với pyruvat và xemialdéhyt của axit aspactic. Sự rigưng tụ này tạo nên một sản phẩm trung gian là axit dihydrodipiconic trước khi tạo nên axit succinil-a-amino-xetopimelic.

Xemialdehỵt của axit aspactic

c=o

I ch2 ----- -----------► I CO-SCo.A

I ch2 cooh I I CH2 CH2 I I ch2 ch2 I ỉ HC -N H - 0 = 0 I COOH

axit Succinic hoạt hoá

Axĩt N-succìnil a-amino

e-xetopimẹlic





ƠN

160

NH

Tính chất đặc hiệu của enzym aminotransferaza của axit N-succinil-ccamino-e-xetopimelic cũng như của axit Glutamic là b chỗ đóng vai trò chất cho

COOH ỉ

ĐẠ O

n h 2- c h

COOH

NG

1

aminotransferaza ---------------- ►

HƯ

11

ch2 11

ẦN

0=0 11 ch2 11 ch2 11 ch2

COOH

TP

.Q

UY

nhóm amin và thực hiện việc biến đổi axit N-succinil-a-amino-£-xetopimelic thành axit N-succinil-a-amino -L-diaminopimelic. enzym aminotransferaza thường được kích thích bởi piridoxalphotphat.

COOH

ch2

ch2

ch2

ch2

11

11

1

1

11

11 HC-NH - 0 = 0 11

COOH

10

ơxit N-succinil-L-diaminopimeỉic

HÓ

A

axit N-succinil-2-amỉno-sxetopimelie

00

B

TR

ch2 I I HC-NH —0 = 0 I COOH

ch2

-L

Í-

Phản ứng tiếp theo nhờ tác dụng của enzym desuccinilaza là enzym thực hiên việc tách axit succinic ra khỏi axit N-sụccinil-L-diaminopimelic và tạo nên L-diaminopimelic cùng với succinat. COOH n h 2-c h

TO

11

ĐÀ

N

ch2 ị ch2 Ị ch2 ị1 HC-NH -

ỄN DI

COOH 1ỉ n h 2-^c h 1Ị

ÁN

11

1

COOH

ch2

11

ch2 11

ch2 11

11

- Succinat ------------------ ►

ch2

desuccinilaza

ch2

c=o

COOH axit N -succinil-L-diaminopimelic


11

11

h c -n h 2 11

COOH L-diaminỏpimeỉic WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



161

NH ƠN

Nhờ tác dụng của loại enzym đặc hiệu là diaminopimelatepineiaza, các dạng đồng phân L và mêzo của axit a , E-diaminopimelic có thể biến đổi lẫn nhau: COOH

COOH

I

I

CH-NH 2

.Q UY

n h 2-c h

I

ỉ ch

ch2

2

ỉ

TP

I

ch2

diaminopimelatepineraza

I 2

ĐẠ

ch

O

CH?

I

ch

2

ỉ COOH

NG

h c -n h 2

I

ỉ

Axit-mezo-diaminopimelic

TR ẦN

HƯ

COOH Axit-L-diaminopimelic

Enzym này hoạt động trong điều kiện pH khoảng 7,7 - 8,3. Cần lưu ý ợ đây hoạt động của enzym phụ thuộc vào sự tổn tại của nhóm sunfuhydrin, còn

B

piridoxalphotphat thì làm ngừng hoạt động của nó, riêng các chất có gắn nhóm

00

cacboxil thì ức chế nó.

10

Bước cuối cùng của quá trình hình thành L-Lizin được thực hiện nhờ các

A

enzym decacboxylaza đặc hiệu của axit diaminopitnelic và L-Lizin được tạo thành

Í-

HÓ

từ axit mezo-diaminopimelic :

c h 2- n h 2

COOH

I

-L

I

c h -n h 2

TO ÁN

c h -n h 2

I

I

ch

ch2

I

I

-C O ,

ch2 decacboxilaza

ch2

I H-C-NH 2

I COOH Axit mezo-diaminopimelic

COOH

L-Lizin

DI

ỄN

ĐÀ N

ch2

I

2

Decacboxilaza của axit diaminổpĩmelic ở Ẻ.coli hoạt động thích hợp nhất ở phản ứng môi trường trung tính. Trong nhiều trường hợp enzym decacboxilaza





162

TP

.Q

UY

NH ƠN

của axit diaminopimelic giống vối các enzym decacboxilaza khác của vi khuẩn, enzym này hoạt động mạnh hơn trong các tế bào nuôi cấy ở môi trưòng axit hoặc môi trường mà nguồn hydratcacbon là glucoza. Một điều giống các enzym decacboxilaza khác ở vi khuẩn nữa là piridoxalphotphat cũng là Coenzym của nổ. Nhưng cái khác căn bản so vốd đa số các decacboxilaza vi khuẩn là ở chỗ decacboxilaza của axit diaminopimelic là loại enzym cấu true, nó bị ức chế bỏi các chất ức chế vì các chất này phản ứng với nhóm (-SH).

NG

ĐẠ

O

Như vậy ta thấy rằng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu chứng minh sự tổng hợp L-Lizin ở vi khuẩn phải qua con đường axit a,e-điaminopimelic. Tuy nhiên vẫn còn nhiều thông báo khác nêu tính chất hết sức phức tạp của quá trình hình thành Lizin không phải qua con đường axit a, 8 -diaminopimelic này.

TR

ẦN

HƯ

Dựa vào những cơ sở lý luận khác nhau, người ta đã xây dựng nên những phương pháp thu nhận Lizin khác nhau. Tựu trung có hai phương pháp chủ yếu để sản xuất Lizin. Đó là phương pháp hai giai đoạn và phương pháp nhận Lizin trực tiếp từ hydratcacbon.

10

00

B

Phương pháp hai giai đoạn dựa trên quan điểm cho rằng L-Lizin chỉ có thể được tạo nên qua tiền chất của nó là axit a, e-diaminopimelic. Dựa vào các công trinh nghiên cứu của Davis ( 1952 ), người ta đã thu được axit

HÓ

A

a , 8—diaminopimelic trong môi trường nuôi cấy chủng đột biến E.coli cẩn Lizin. Giai đoạn thứ hai là dùng những vi khuẩn chứa hệ enzym đặc trưng có khả năng decacboxil hoá axit CC, e-diaminopimelic thành Lizin.

Í-

V

TO

ÁN

-L

Giai đoạn thứ nhất, vi khuẩn cần được nuôi cấy ở điều kiện thông khí mạnh và tích tụ axit a, s-diaminopimelic trong môi trường. Axit này ở đây là hỗn hợp các dạng đồng phân L (gần 40% ) vói dạng mêzo (60%). Lúc đầu dạng L được tạo nên, sau đó nhờ raxemaza đặc trưng của axit diaminopimelic mà dần dần chuyển thành dạng mêzo :

ị Axit diaminopimelic

DI

ỄN

ĐÀ

N

Hydratcacbon

it Axit mêzo-diaminopimelic





163

TP .Q UY

Axit mêzo-diaminopimelic —» L-Lizin

NH ƠN

Giai đoan thứ 2, Axit mêzo-diaminopimelic được decacboxilaza biến thành L-Lizin trong điều kiện yếm khí :

O

Đối với các nhà nghiên cứu và sản xuất, con đường thu nhận Lizin bằng phương pháp hai giai đoạn không phải là con đường hấp dẫn, nó đã dần được thay thế bằng con đường sản xuất trực tiếp từ Hyđratcacbon và amoniac.

10 00

B

TR

ẦN

HƯ

NG

ĐẠ

Lần đầu tiên, Kitada và Nakayama công bố phương pháp thu Lizin bằng vi sinh vật tự dưõng trực tiếp từ Hydratcacbon và amoniac vào năm 1958. Sau đó cũng chính tác giả này (1961) thông báo chi tiết hơn những kết quả nghiên cứu V của mình. Các tác giả này thấy rằng, có thể thu Lizin nhờ chủng vi khuẩn sinh axit L-Glutamic : Micrococcus glutamicus M534 bằng cách tãng cường dinh dưỡng cho chúng, cụ thể là tăng các axit amin thiếu đối với chúng như Treonin, izolơxin, prolin, triptophan, Phenylalanin,... Trong các vi khuẩn đột biến, chủng có hoạt lực sinh tổng hợp cao nhất là chủng cần Homoxerin (hoặc hỗn hơp Treonin và methionin). Với những điều kiện thích hợp, chủng này có thể cho đến trên 20 g trong một lít dịch lên men.

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Những thí nghiệm vói chủng đột biến Micrococcus glutamicus cần Homoxerin chứng minh một lần nữa rằng, lượng Lizin tích tụ trong dịch lên nien phụ thuộc vào nổng độ ban đầu của Biotin và L—Homoxerin trong môi trường. Để có hàm lượng Lizin cao cần cổ nông độ Biotin trong môi trường cao, khoảng 2 0 y/L (đây là nồng độ không thích hơp đối vói quá trình hình thành axit L—Glutamic của chủng M.glutamicus gốc), và nồng độ giới hạn của L—homoxerín hoặc hỗn hợp Treonin và Methionin sẽ ảnh hưởng xấu rõ rệt đến sự tạo thành L—Lizin trong môi trường lên men.

DI

ỄN

ĐÀ N

TO

Những nghiên cứu cơ bản về một số chủng sinh Lizin đã dẫn đến những kết luận thú vị về con đường sinh tổng hợp Lizin ở vi khuẩn. Chủng đột biến M.glutamicus M534 đều có chứa Axit diaminopimelic, chứa decacboxilaza của axit này và không chứa enzym decacboxilaza của L-Lizin. Tuy nhiên vẫn có một số chủng đột biến M.glutamicus cần L-Lizin khồng chứa decacboxilaza của Axit diaminopimelic, trong những địều kiện nhất định có thể tạo nên Axit diaminopimelic trong môi trường lén meri.

Như vậy con đường sinh tổng hơp enzym ở E.colivà ở M.glutamicus có thể coi là như nhau. Con đường ấy có thể biểu diễn bên cạnh các con đường sinh tổng hợp Treonin và Methionin như sau :





164

N

Aspactat

NH Ơ

ị Aspactylphotphat

UY

ị

ĐẠ

O

TP .Q

P-semialdehyt của axit Aspactic

Axit a ,8 -diaminopimelic

Chủng đột biên 901

HƯ

NG

Homoxerin

TR Ầ

N

L-Lizin

B

Hình 6-4: Các con đường sinh tổng hợp Liziny Treonin và Methionin ở vi khuẩn.

HÓ

A

10

00

Qua đây ta thấy ở cơ thể vi khuẩn, sản phẩm trung gian quá trình sinh tổng hơp Lizin cũng là sản phẩm trung gian của sinh tổng hơp Treonin và Methionin. Đó là p-semialdehyt của axit Aspactic.

-L

Í-

ở nấm men và nấm mốc con đường sinh tổng hợp Lizin khác ở vi khuẩn, khác con đường đã được mô tả trên đây. Chỗ khác nhau căn bản là ở đa số vi khuẩn, tiền chất chính của Lizin là axit L-diaminopimelic, còn nấm men và nấm mốc tiền chất của lizin lại là axit a-aminoadipic. Đ ể nghiên cứu vấn đề này, người

TO ÁN

ta đã tách được nòi đột biến Neurospora, nòi nàv chỉ phát triển được trong môi trường chứa hoặc là L-Lizin hoặc là axit a -aminoadipic. Người ta nhận thấy nếu

DI ỄN

ĐÀ N

nuôi cấy nòi đột biến này ở môi trường có bổ sung axit a -aminoadipic với nguyên tử cacbon đánh dấu thì chất đồng dạng ohóng xạ sẽ xuất hiện trong phân tử L—Lizin tạo nên sau đó. Những kết quả này đã xác nhận axit a —aminoadipic là tiền chất của lizin ở Neurospora (Michell... 1948). Những công trình nghiên cứu tiếp theo cũng chứng minh được axit a —aminoadipic không chỉ là tiền chất của lizin ở Neurospora, mà còn ở nấm men Torula utilis, ồ Saccaromyces cerevisiae và nấm mốc Penicillium.





165

.Q U TP

axit homoxitric

00 B

TR

ẦN

HƯ NG

ĐẠ

O

axit a xêtoglutaric

10

V

Y

Axit axetic

CHa-COOH 0=C-COOH I ch2 ỉ ch2 I COOH ị H2-C-COO I HO-C-COOH I ch2 I ch2 I '" COOH

NH

ƠN

Con đường tạo nên L-Lizin ở vi sinh vật này bắt đầu từ sự ngưng tụ của -xẽtoglutarat với axetat (Medvedev, 1972).

HÓ A

0=C-C00H

axit oxalatglutarric

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

CH-COOH I CHo

CH2 I COOH i 0=C-C00H I ch2 I ch2

Axit a-axetoạdipic

CH2 I COOH ị





166 n h 2- c h - c o o h I CH2

NH ƠN

Axit a-aminoadipic

I ch

2 2

TP .Q U

ch

Y

I I COOH

O

ị

ĐẠ

n h 2- c h - c o o h

I ch

2

HƯ NG

I CH 2

L-Lizin

I ch

2

N

I

10 00 B

TR Ầ

CH2~NH2

ở nấm men, Axit a-aminoadipic có thể được tạo nên do việc chuyển amin giữa các axit a-xêtoglutaric và axit glutamic.

HÓ A

Phản ứng này cần thiết sự có mặt của piridoxalphotphat. ở đây người ta phân tích thấy trong quá trình hình thành lizin từ axit a-aminoadipic thì

Í-

p—semialdehyt của axit a-aminoadipic có thể có khả năng là sản phẩm trung

-L

gian, nó được tồn tại dưới dạng vòng như axit A ’-piperidin-6 -cacbonic. Người ta cho axit A ’-piperidin-6 -cacbonic phản ứng vối 0-minobenzaidehyt đẻ xác định

TO

ÁN

p—semialdehyt của axit a-aminoadipic.

N

Căn cứ vào các khái niệm trên, người ta giả thiết rằng có ít nhất là hai con

ĐÀ

đường sinh tổng hợp Lizin từ Axit a-xêtoadipic : một quá trình amin hoá trực tiếp

ỄN

P-semialdehyt của axit a-aminoadipic thành Lizin, hai là amin hoá hoàn toàn Axit a-xêto-e-aminokaprọnic thành Lizin vối sự tham gia của hợp chất vòng trung

DI

gian. Do phản ứng hoá sinh nghịch nên axit a-aminoadipic và p—semialdehyt của axit a-aminoadipic có thể tạo thành Axit 8 -oxy-ot-aminokapronic và sau đó axit

này lại biến thành Lizin :





167

ch2

ch2

ch2

ch2

11

->

ch2

ch2 ị h -c -n h 2

11

H-C-NH; I COOH

COOH

Axit axêtoadipic

->

1

axit aaminoadipic

ĐẠ O

1

TP .Q UY

1

I COOH

CH2-NH2 I ch2 I ch2 I ch2 I h -c -n h 2 I COOH

11

p - semialdehyt của axit a-aminoadipic

H

A

/\

TR

N

ẦN

COOH

A xit pipecolic

I COOH

Axit a-xeto-s-j . aminokapronic

N

A COOH

.r ■r'

N axit piperidin-2cacbonic

10

00

B

A xit A ’-piperidin 6 -cacbonic

c=o .w i

L-Lizin

fcoOH

NH

c h 2- n h 2 I ch2 I ch2 I ch2 I

NH ƠN

CHO

1

NG

c=o

COOH

HƯ

COOH I ch2 I ch2 I -> ch2 I

ÁN

-L

Í-

HÓ

A

Tóm lại những khái niệm hiện đại về sinh tổng hợp Lizin có thể trình bày qua hai con đưcmg chính. Con đường thứ nhất thể hiện kiểu hình thànhL-Lizin ở vi khuẩn, con đường này bắt đầu từ axit aspactic. Con đường thứ hai có ở nấm men và nấm mốc, con đưòngnày bắt đầy từ a-xetoglutaric. Hai kiểu sinh tổng hợp này thể hiện mối quan hệ tiến hoá của thế giới vi sinh vật, đồng thời nói rố sự thích nghi hoá sinh học của chúng đối với môi trường sống.

TO

c. Các tác nhân vỉ sinh vật và qui trình sản xuất Lizin <í:f.

DI Ễ

N

ĐÀ

N

Các vi sinh vật có thể ứng dụng trong công nghiệp sản xuất Lizin đều là những vi khuẩn đột biến cần Homoxerin hoặc hỗn hợp treonin và methionin. Đậỵ là một đặc điểm sinh lý cần lưụ ý nhất trong quá trình nghiên cứu sinh tổng hợgc Lizin. Tất cả các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp Lizin như Micrococcus glutamicus, Brevibacterium flavum, Brevibact lactofermentum, Corynebacterrium acetophiỉum,... đều cần homoxerin để phát triển và sinh tổng hợp. Homoxerin vàồ tế bào vi sinh vật sẽ tạo thành treonin và methionin, vì thế có thể dùng hỗn hơp hai axit amin này thay thế cho Homoxerin. Trong thực tế sản xuất, người ta duiig những dịch thuỷ phân protein để phối chế môi trường lên men Lizin nhằm sứ





168

NH ƠN

dụng treonin và methionin có trong các dịch thuỷ phân đó. Ví dụ người tacó thể dùng cao ngô (dạng cô đặc của nước ngâm ngô), cazein,...

TP

.Q UY

Nấm men bia là một nguồn bã thải của công nghiệp bia nó được coi là nguyên liệu rẻ tiền nhất trong lúc nước ta chưa có công nghiệp tinh bột ngô, tức là chưa có cao ngô để dùng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dịch tự phân nấm men nhà máy bia Hà Nội cho những thí nghiệm thu Lizin và đã đạt 40g Lizin trong 1 lít dịch lên men mà nguồn hyđratcacbon chính là đường Saccaroza.

HƯ

NG

ĐẠ O

Nguồn nitơ vô cơ cũng có vai trò rất quan trọng đối vói sinhtổng hợp Lizin. Các muối amoni như NH4CI, (NH4)2S04, NH4NO3, Amoniăc được dùng rộng rãi làm nguồn nitơ vô cơ. Ngoài ra ure cũng thường được sử dụng vào mục đích này. ure dùng không chỉ vói ý nghĩa cung cấp nitơ cho vi sinh vật như các muối amoni mà urê còn điều chỉnh pH, giữ phản ứng môi trừng luôn luôn ở khoảng thích hợp cho quá trình lên men. Tẩy Cỡ í—►mau

ẦN

Nhân giống Giống thạch —► cấp I, II

Ly Trao Lain ►đổi ion

—

Sấy ►

Nghiền

Lizin Đóng —► gói --> tinh thể

TR

—

10 00 B

Không khí -----^ nén vô trùng il

Xử lý

—►Cồ

—

►Sấy

—

►

Đóng

gói

Lizin chăn nuôi

HÓ

A

Nguyên Môi —►trường liệu

Í-

Hình 6.5. Qui trình công nghệ sản xuất Lizin bằng vỉ sinh vật.

ÁN

-L

Nếu thu Lizin tinhkhiết thì cần ly tâm tách bỏ xác vi khuẩn và các chất không tan ra khỏi dịch. Sau khi trung hoà đến pH = 7 ± 0,1, sẽ cho dịch chảy qua cột trao đổi ion (thường dùng loại nhựa K-732 của Trung Quốc có Cationit ở dạng

TO

NH4+ vóti tốc độ Sau đó rửa cột nhựa cho hết các thành phần trung tính, axit và

ỄN

ĐÀ N

hỗn hợp rỉ đường. Rửa xong dùng dung dịch amoni 2N phản hấp phụ vối tốc độ 20ml/h/cm2 Mang dịch thu được cô đặc loại bổ amoni, tẩy màu rồi cô đặc và kết tinh Lizin trong dung dịch cồn-nước. Vối phương pháp này đã thu được loại Lizin bột trắng với độ thuần khiết 98%.

DI

Nếu mục đích là thu Lizin chăn nuôi thì quá trình đơn giản hơn. Dịch lên men được xử lý sơ bộ rồi cô đặc ở điều kiện chân không - 0 ,8kg/cm2 đến khoảng 40-45°Be\ Trường hợp có thiết bị sấy thì tiếp tục làm mất nước để thu chế phẩm ở dạng khô. Hiện nay đang tiến hành thực nghiệm thu loại Lizin chãn nuôi ồ dạng sệt, đặc điểm chế phẩm này như sau :





Đen hoi nâu

-M ùi

Thơm dễ ehịu

- Lizin

15-20%

- Độ ẩm

35-45%

- N toàn phần

3,5-4,5%

- Nitơ chuẩn formol

2,1-2,4%

- Protein

22-28%

- Hydratcạcbon

1- 2 %

UY TP .Q O ĐẠ

NG

6.2. Lên men axeton và Butiỉic

NH

- Màu

ƠN

169

0B

TR

ẦN

HƯ

Axeton và Butilic là hai sản phẩm cần thiết trong công nghiệp họá học. Có thể thu hai sản phẩm này trong quá trình lên men bởi tác nhân vi khuẩn Clostridium axeton -butilicum. Trong điều kiện yếm khí trên nguyên liệu tinh bột theo sơ đồ qui trình sau : Vi khuẩn axeton-butilic

-L

Í-

HÓ

A

10 0

ị Nhân giống trong dịch cháo đã tiệt trùng

DI ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-> Àxeton —>Butilic —>Ethanol Bã thải Hình 6.6. Sơ đồ qui trình lên mèn sản xuất axeton

Về phương diện sinh hoá có thể chia qui trình sản xuất axeton -butilic làm 3 giai đoạn : + Chuẩn bị dịch hồ để lên men. + Lên men. + Chưng cất để tách các sản phẩm





170

.Q UY

NH ƠN

- Nguyên liệu lên men là tinh bột hoặc nguyên liệu chứa tinh bột. Không cần phải đưcmg hoá trước vì vi khuẩn axeton-butilic có khả năng tổng hợp enzym Amylaza hoạt độngkhá mạnh để chuyển tinh bột thành đường glucoza là đường lên men tạo ra các sản phẩm sau này. Tiêu chuẩn nguyên liệu lên men phải chứa gluxit, nitơ, photphat.

TP

Do vậy bột ngũ cốc lànguyên liệu hoàn hảo, ri đường và các chế phẩm thuỷ phân từ gỗ, rơm rạ, cỏ, lõi ngô cần phải trộn thêm bột ngũ cốc.

O

- Lên men :

+ Nhiệt độ lên men : 36-37°C.

TR ẦN

HƯ NG

ĐẠ

+ Nồng độ dung dịch hổ lên men là 8-10% (tính theo chất khô ) hoặc 46 % tính theo tinh bột. Điều này được giải trình của các chuyên gia rằng hàm lượng axeton-butilic tạo ra chỉ tương ứng tỉ lệ vói nồng độ gluxit giói hạn từ 5,56%. Nếu cao hơn sẽ thừa vì qua nghiên cứu cho thấy khi môi trường lên men đạt hàm lượng butanol 1,5% (tương ứng nồng độ gluxit ban đầu 6 %) thì quá trình lên men sẽ ngưng lại.

+ Quá trình lên men có thể chia làm hai thòi kỳ. Thời kỳ đầu tạo ra axit

00

B

(chủ yếu là axit axetic ) và gọi là thời kỳ lên men axit. Thời kỳ 2 : tạo ra axeton,

A

10

butilic, ethanol theo sơ đồ tổng q u át:

-L

Í-

HÓ

Tinh bôt ị Glucoza ị Pyruvic

TO

ÁN

Giai đoạn I

ĩ — Axetaldehyt _____

IX

____

N

ị “ 1 _ Axêtic Butịric Giai đoạn II ị Butanol Axeton + Cơ chế của quá trình lên men do Kơliuber nghiên cứu được xác định như

1

ĐÀ N

HCOOH -» H 2 + CO; -* Ethanol

DI Ễ

sau :

Đường phân Q>h12o 6 Glucoza


♦ 2C3H60 3 Pyruvic WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON



Sau đó Pyruvic bị khử tạo Hydrat metyl glyoxal:

TP

---— ►C 0 2 + H2

O

HCHO

+ HCOOH Axit formic

.Q

UY

CH3-CO-CH(OH)2 ---- -------------►CH3CHO tìydrat metyl glyoxal Axetaldehyt

NH ƠN

171

ĐẠ

Hoặc :

------------ — ^CH,-CHOH-CH2-CHO

NG

CH3CHO +CH3CHO

■> CH3-CH2-CH2-COOH Axit butyric

B

Giai đoạn tạo sản phẩm

TR

ẦN

HƯ

CH3-CH=CH-CH(OH)2

00

+ Tạo axeton :

-L

Í-

HÓ

A

10

OH I CH3-C-CH2-COOH I OH

ÁN

°

TO

o

CH3-C-CH3 II

ĐÀ

N

Axeton

DI

ỄN

+ Tạo butylic 2Ho CH3-CH2-CH2-COOH Butyric


H ,0 CH3-CH2-CH2-CHOH Butylic




172

NH

ƠN

+ Tạo một số sản phẩm phụ khác :

+H2

-------------- ------------------ — *

+H2 >

ĐẠ

:-------------------

Etylic

CH3-CHOH-CH3

izopropylic

HƯ N

G

II o

UY

TP .Q

CH3-C-CH3

CH3-CH2-OH

O

CH3CHO

Như vậy thông qua sự trao đổi chất của vi khuẩn axeton-butilic mà trong

ẦN

môi trường tích tụ các sản phẩm lỏng : axeton, butilic ethanol, CO2, H2, ngoài ra còn một số sản phẩm phụ như btyric, axetic, formic, izopropynic. Trong đó, quá trình axit butyric chuyển thành butylic nhanh hơn, do đó

TR

-

hàm lượng butylic thu được lớn hơn axeton trong cùng điều kiện lên men. Sau đó

so® OS

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L

Í-

HÓ A

10 00

B

người ta dùng phương pháp chưng cất để thu sản phẩm riêng biệt.





ƠN

173

TÀI LIỆU THAM KHẢO

UY

1. A.H. Rose, 1992

NH

■■ ■

.Q

Fermented food.

TP

2. E.D cook A.H, London aciìdemic press, 1962

ĐẠ O

Barley and malt 3. Heinrich Ebner, 1982

HƯ NG

Axetic acid 4. INISOY-USA, 1997 Soybean processing for food uses.

TR Ầ

N

5. Soya bluebook plus. Dublished by soyatech, 1997. 6 . Training course on quality Evaluation and utilization of food legumes.

00

B

7. Sorensen jepsen- Đan mạch, 1996

Kinh nghiệm thực tiễn về ứng dụng enzym decacboxylaza-a axetolactat thương

10

*

A

mại.

HÓ

8. Nguyễn Trọng Cẩn-Nguyễn Thị Hiền-Trần Thị Giang-Trần Thị Luyến, 1998.

-L

Í-

Công nghệ enzym

ÁN

9. Triệu Thị Chơi Kỹ Thuật nấu nướng

TO

10. Trần Thị Luyến, 1995

ĐÀ

N

Cơ sở kỹ thuật lên men

11. Lương Đức Phẩm - Hồ Sưởng, 1978.

ỄN

^

Vi sinh tổng hợp

DI

** 12. Phạm Văn Sô- Bùi Thị Như Thuận, 1991. Kiểm nghiệm lương thực thực phẩm. 13.

Hồ Sưởng, 1992

Công nghệ sản xuất bia .





NH ƠN

174 14. Lê Ngọc Tú, 1994. Hoá thực phẩm

UY

15. Lê Ngọc T ú - Bùi Đức Lọi, 1997

TP .Q

Hoá sinh công nghiệp 16. Phạm Vĩnh Viễn, 1995

ĐẠ

O

Triển khai công nghệ mới nhằm chế biến nông sản thực phẩm có chất lượng cao.

NG

17. Kỹ thuật nông nghiệp, số 2/1996.

HƯ

18. Báo cáo tại hội nghị ngành bia do Novo tổ chức, 1996.

ẦN

19. Các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm giai đoạn (1986-1995). Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 1996. *

TR

20. Niên giám thống kê 1995.

DI

ỄN

ĐÀ

N

TO

ÁN

-L Í-

HÓ A

10

00

22. Hoá học và đời sống, số 6/1996.

B

21. Báo cáo tại hội nghị ngành bia do Novo tổ chức tại Caracas, 1984.



CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SẢN PHẨM LÊN MEN - TRẦN THỊ LUYẾN

Recommend Documents