Đề cương môn công nghệ vi sinh

cảm ứng nếu như nó chỉ xảy ra với mức độ đáng kể khi trong môi trường có cơ chất. Các E thuộc loại này gọilà E cảm ứng. Các cơ chất kích thích quá trinh tổng hợp này gọi là chất cảm ứng. Ví dụ: Khi nuôi cấy nấm mốc A. oryzae trên môi trường cám mỳ theo phương pháp bề mặt có hang chục E tự do được hình thành, trong đó co amylase, protease, mantaza, ribonucleaza… nếu nuôi cấy trên môi trường Kzapek với tinh bột và nitrat thì chỉ có anphalamylaza được tạo thành còn các E chỉ có vết. Nhưng nếu thay natrinitrat bằng cazein ở dạng sữa đã tách chất béo thì Proteaza được tạo thành cùng với anphaamylaza…. Hiện tượng này được giải thích bằng lí thuyết sinh tổng hợp cảm ứng E. Khi trong môi trường nuôi cấy có một chất khó đồng hoá, vsv phải tiết vào môi trường 1 hoặc những E tương ứng để phân huỷ nó thành những chất có thể đồng hoá được Phân huỷ bột đậu tương làm nước chấm: +B1: Chọn giống: Chọn giống Asperglillus oryzae thuần chủng -Nhân giống trên mảnh ngô hoặc gạo +B2: Nguyên liệu: là khô đậu tương hoặc khô lạc. - Các loại nguyên liệu này đã được ép dầu. -Nguyên liệu được xay nhỏ thành mảnh và bột, đồ chín trộn với giống mốc, nuôi bề mặt đến khi mốc phát triển đều và bắt đầu sinh bào tử +B3: Đem ủ - Ủ ấm, trích ly. Ủ khối nguyên liệu đã có mốc phát triển ở 48 - 500C (nhiệt độ tối thích hợp cho proteaza hoạt động) khoảng vài giờ rồi chiết rút. Dịch lọc trong cho muối để hãm hoạt động của vi sinh vật và enzym. Nước chấm thu được có vị ngọt đạm của các axitamin, còn được gọi là xì dầu hay nước tương (theo cách gọi của miền Nam). Câu 5: muốn sản xuất men bánh mì hay men thức ăn chăn nuôi và lên men từ rỉ đường ta phải làm thế nào ? Sản xuất men bánh mì từ rỉ đường: Men bánh mì là sinh khối của 1 số nòi men rượi sachanomyces, cereviside vẫn còn sống khi trộn với bột nhào sẽ lên men rượi sinh CO2 làm nở bánh mì -Nguyên liệu: Rỉ đường trong sx nấm men bánh mì cần có những yêu cầu: hàm lượng chất khô không thấp hơn 75%, đường 40-45%, hàm lượng chất không thấp hơn 7,5%, tổng lượng N không thấp hơn 1,4%, số lượng các VSV không quá 15000 tb trong 1g rỉ đường. -Giống men bánh mì: dùng các nấm men thuộc họ sacharomycestacea, giống sacharomyces, loài cerevisiae. Trong công nghiệp thường dùng loài này với nhiều nòi (chủng) khác nhau thuộc men nổi. Mỗi nòi có một vài đặc tính riêng biệt, chúng cần có những t/c sau: +Sinh sản nhanh +Chịu được trong môi trường rỉ đường +Có lực làm nở bột cao +Ít bị thay đổi trong bảo quản +Có khả năm lên men được nhiều loại đường như: sacarosa, maltoza. Glucoza +Có hoạt lực enzim zime và maltazaca +Có kích thước tế bào nòi men cần tương đối lớn. Tế bào nấm men bánh mì có hình ovan, đôi khi tròn kích thước tb (8-10)*(4-6) micro mét. Không bào phát triển trong quá trình nuôi cấy, không bào chứa đầy dịch, trong đó có chất điện giải, protein, chất béo, hydrat cacbon và enzyme. -Phương pháp sản xuất: +Pha loãng rỉ đường theo tỉ lệ 1:1-1:4, axits hóa =h2SO4 tới pH=5, rồi làm sạch theo phương pháp hóa học (=các chất kết lắng để tủa các chất keo) đun nóng rỉ đường tới 80-1000C để giết tạp khuẩn. hoặc phương pháp cơ học ( dùng máy li tâm đĩa để tách cặn rỉ đường +Pha môi trường từ rỉ đường để nuôi nấm men: rỉ đường + nguồn dinh dưỡng:N,P, các nguyên tố khoáng #, nguồn các chất sinh trưởng: cao n tố, cao nấm men +Quá trình nuôi nấm men có thể chia làm 3 giai đoạn: Nhân giống thuần khiết trong phòng thí nghiệm (g đ A) Nhân giống thuần khiết tự nhiên trong sản xuất (g đ B) Nuôi men lớn (g đC) ở các nhà máy lớn g đ A và B phải tiến hành qua nhiều cấp để có đủ lượng tb men nuôi cấy ở g đ C trong các thùng tới vài trăm m3 +Nhiệt độ nuôi cấy là 29-300C. Trong suốt quá trình nuôi ở gđ B và C cần phải sục khí. Men C được tách = hệ ly tâm đĩa và lọc ép chân không. Men sữa (men thu được ở gđB) được qua sấy phun thành men bột có thể bảo quản được lâu dài. Quá trình sấy men có thể chia thành 3 gđ: Loại nhanh độ ẩm ngoài tế bào đếm đppk ẩm 52-53%, nhiệt độ 70-80 Làm bay hơi chậm nước ở trong tb nấm men tới độ ẩm 16-20%, nhiệt độ 55-50 Làm bay hơi rất chậm đên khi cân bằng độ ẩm, nhiệt độ 45-40 Yêu cầu ở cả 3 gđ: nhiệt độ trong khối men không được quá 38 (tránh chết men) sấy men có thể được thực hiện ở máy sấy băng chuyền, buồng sấy, trong máy sấy hình trống trộn liên tục Trong quá trình sấy, hoạt tính nấm men có bị giảm 1 phần do bất hoạt một số enzyme và protein tự phân Sanr xuất men thức ăn chăn nuôi từ rỉ đường Sinh khối làm nguồn pr dùng trong dinh dưỡng động vật là những tb nấm men đã sấy khô và chết, giàu pr (50-60%), VTM nhóm B và chất khoáng. Nguồn sinh khối này được gọi là pr đơn bào hay men thức ăn chăn nuôi -Nguyên liệu: chủ yếu là rỉ đường (mía và củ cải đường). Tp chính là đường saccaroza(35-40%). Trong rỉ đường mía lượng đường khử rất cao (30%), giàu các chất sinh trưởng giàu các chất khoáng và các a.a -Nấm men trong sx men thức ăn chăn nuôi : yêu cầu về những chuẩn nấm men +Tg nhân đôi ngắn +Có k/n tạo thành 40-70% pr +Tiêu hóa tối đa các chất dinh dưỡng của môi trường +Không được gây bệnh và tách vào môi trường những độc tố + Có sức bền cao và chịu được ở đk mt nuôi cấy ko vô trùng +Dễ dàng tách khỏi dịch nuôi cấy trong đk tuyển nổi và ly tâm tách Tùy thuộc vào nguồn C trong môi trường sử dụng các chủng nấm men khác nhau, thường dùng chủng nấm men thuộc giống candida, hoặc có thể dùng nấm men sachanomyces, serevisiae, cryptococus diffluens -PP sx men thức ăn chăn nuôi +Xử lý nguyên liệu và chuẩn bị môi trường N liệu được xử lý sơ bộ: rỉ đường pha loãng 1:1, axit hóa từ pH 2,8-3,0, gia nhiệt tới 75 độ, giữ ít nhất 45p để lắng bỏ cặn Tiến hành pha chế môi trường: dùng rỉ đường mía cần loại bỏ 1 phần các chất sinh trưởng, đồng thời bổ xung các muối khoáng cần thiết: N, P, K, Mg +Tiến hành nuôi cấy nấm men: nuôi cấy nhân giống để có đủ lượng giống đea vào lên men Nuôi cấy nhân guống được thực hiện trong phòng thí nghiệm: giống ống nghiệm được nuôi cấy chuyển vào bình tam giác có môi trường vô trùng, nuôi trên máy lắc với nhiệt độ từ 25-30 đến độ tuổi sinh lý thích hợp sẽ cấy vào mt nhân giống ở phân xưởng nhân giống cấp 2 trong các bình thép kín có sục khí đến khi đạt 3,5-4g sinh khối trong 1l dịch nuôi cấy quá trình sẽ kết thúc sau 12-15h. trong quá trình nhân guống dùng amoniac để giữ pH, thổi khí liên tục. +Lên men: là nuôi men mở rộng ở phân xưởng ko cần vô trùng Tiến hành lên men với các nồi lên men kín or hở, với thể tích vài chục m3, có thể đạt tới 500 m3 . khi men đạt lượng sinh khối có trong dịch nuôi cấy sẽ lấy dần ra và cho thêm mt mới vào nồi lên men có hàm lượng đường khoảng 1-2%. +Tách các tb của chủng nuôi theo pp tạo thành bọt cùng với sinh khối trào ra ngoài rồi đưa vào ly tâm tách . bọt và sinh khối trào ra được thu gom lại đưa đi xử lý = pp “tuyển nổi “ rồi đưa đi ly tâm qua các máy sephator, cô đặc ở chân không +Sau đó đem gia nhiệt men với mục đích: giết men và tất cả VSV tạp nhiễm, phá vỡ tb nấm men nhăm tăng hệ số hấp thu men, giúp cho quá trình sấy đồng đều hơn. Giảm tổn thất trong quá trình sấy và bảo quản. nhiệt phân bằng cách gia nhiệt và giữ nhiệt trong thiết bị ở 75oC trong 45p khi gia nhiệt có khuấy đảo cho đều nhiệt. +Sấy men: men được xấy đến độ ẩm ko quá 10%, làm khô men rồi đưa đi đóng bao Nhiệt độ ở buồng sấy: 280-300, sáng trong khoảng tg vài giây. Nấm men được đưa nóng lên ko quá 950 làm cho chất lượng của các chất hợp phần của nấm men như pr, VTM, màu sắc và cấu trúc được hoàn thiện hơn, dễ tiêu hóa hơn. Lên men rượi từ rỉ đường: -Nguyên liêu: trong rỉ đg có 60-70% đg, phần lớn saccaroza, giàu chất khoáng nhưng thiếu P, rỉ đg mía khá giàu biotin -Nấm men trong lên men rượi từ rỉ đg: thường dùng những nòi nấm men thuộc gống sacchanomyces cerevisiae, giữa các nòi có các đ đ khác nhau, nhưng đều cần phải có những t/c: +Có sức pt mạnh trong dịch đg lên men +Có k/n tiết ra hệ enzym zyma để lên men nhanh chóng và hoàn toàn +Có thể lên men được ở nhiệt độ tương đối cao của mùa hè +Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men +Chịu được mt có độ axit cao Nhiệt độ sinh trưởng thích hợp:25-30 -Đặc điểm sản xuất *Sử lý rỉ đường : pha loãng (rỉ đg, nước) theo tỉ lệ 1:1 +Axit hóa bằng H2=SO4 +Bổ xung nguồn N và P cùng các chất kháng khuẩn, khuấy đều +Gia nhiệt có thể tới 120o trong 10p, 1100 trong 30p , or 80-950 trong 45-60p. Khi gia nhiệt khuấy đều +Để yên khoảng 4h để lắng cặn *Chuẩn bị dịch nuôi cấy nhân giống và lên men Có thể pha 2 loại mt làm dich: (chất khô): 20-22% +Dịch lên men 1 dòng (1 nồng độ) (tương đương 15-10% đg), pH 4,5-5, bổ xung ure, supephotphas, chất kháng khuẩn +Dịch lên men 2 dòng: pH:4,5-5, có chất sát khuẩn và cb dd và P Dòng 1: chất khô 11-13% or 12-10% Dòng 2: 33-35% *Nhân giống trong sx rượi từ rỉ đường: quy trình nhân giống ở 2 công đoạn: phòng thí nghiệm và trong sx. Trong phòng thí nghiệm: nuôi trong ống nghiệm sau đó cấy chuyển vào bình tam giác, sau đố chuyển sang nình cầu. Trong sx: sinh khối nấm men được chuyển dần từ các bình cầu vào các thùng có kích thước lớn dần theo các cấp khác nhau ( cấp 1, 2, 3, 4) rồi chuyển vào thùng lên men *Lên men: thực hiện qt CN lên men gián đoạn và lên lem liên tục bán liên tục +Lên men gián đoạn từ rỉ đường theo bp CN 1 dòng: dịch lên men có (chất khô) hòa tan 22-24% được bổ xung 10% dịch nhân giống, thời gian lên men 40-48h ở 30-320 +Lên men gián đoạn 2 dòng: cho dịch đường và men giống 10% vào 50% V thùng lên men. (dịch đường) có (chất khô) 12-14%, nuôi 3-4h, và được bổ xung dòng rỉ đường có 30-32% đến đầy thùng +Lên men liên tục từ rỉ đường:32-40h Nồng độ còn được tạo thành trong dịch lên men từ rỉ đường đạt khoảng 5-10%. Khi nhân giống trong sản xuất rượi từ rỉ đường phải sục khí để tăng lượng men giống, rút ngắn thời gian lên men và tăng hiệu suất lên men. Câu 6 : Thế nào là lên men 2 pha ? hãy cho biết một quá trình lên men 2 pha hiếu khí và so sánh với quá trình lên men metan khác nhau như thế nào ? Quá trình lêm men 2 pha nhìn chung có thể chia thành 2 pha pha thứ nhất còn gọi là pha sinh trưởng. Các tế bào vi sinh vật còn non, đang phát triển chủ yếu là quá trình sinh tổng hợp và xây dựng tế bào. Các tế bào trong pha này trẻ sinh trưởng và tăng sinh khối nhanh. Pha này có thể tính từ nhân giống và thời gian đầu trong quá trình nuôi cấy trong thùng lên men cho đến khi sinh khối ngừng phát triển và bắt đầu tích tụ nhiều các sản phẩm lem men - môi trường nuôi cấy trong pha này giàu nguồn C, N và P vô cơ. Sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật nuôi cấy ở thời kì này không có hoặc bắt đầu tích tụ với một số lượng nhỏ, dần dần tăng lên đồng thời với sự phát triển của chủng vi sinh vật đến khi ổn định thì chuyển sang pha thứ 2 Pha thứ 2 còn gọi là pha tích tụ sản phẩm trao đổi chất, các tế bào vi sinh vật trưởng thành sinh khối phát triển chậm hoặc ngừng phát triển được tính từ khi chủng vi sinh vật phát triển chậm lại hoặc đã ổn định ( đối với lên men chất kháng sinh). Các sản phẩm trao đổi chất được tích tụ chủ yếu trong pha này trong môi trường, các nguồn C, N P còn rất ít hoặc cạn kiệt gần hết, thời kì đầu của pha thứ 2 các tế bào vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cao tích tụ nhiều sản phẩm trong môi trường. ở cuối pha 2 lượng sinh khối giảm đi do tế bào bắt đầu tự phân và quá trình tích tụ sản phẩm bị chậm lại, hơn nữa một số sản phẩm sẽ trở thành nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật trong thực tế sản xuất quá trình lêm men thường được kết thúc trước điểm cuối pha thứ 2. khi ấy không còn duy trì khả năng sinh tổng hợp, các chất trong môi trường đã cạn giống có thể đồng hóa trở lại các sản phẩm trao đổi chất và làm giảm hiệu suất lêm men . tránh tình trạng tế bào tự phân làm tăng độ nhớt gây khó khăn cho việc sau này Qúa trình nuôi cấy vi sinh vật là quá trình lên men 2 pha( bao gồm pha sinh trưởng và pha sản xuất) gồm 2 nhóm nhỏ nhóm 1 :sản phẩm gắn với sinh trưởng . ví dụ các sản lên men cổ điển, các chất trao đổi bậc 1, các enzym,. Sự tổng hợp các snr phẩm này xảy ra trong thời gian sinh trưởng và còn tiếp tục sau khi sinh trưởng đã kết thúc, trong nhóm này ta thấy ở pha sinh trưởng các sản phẩm chỉ mới bắt đầu tích lủy ở pha sản xuất, khi qua trình sinh trưởng dừng laijthif các sản phẩm được tạo thành là chín. Nhiều Sản phẩm trung gian như aminoaxit bắt đầu được tạo thành từ pha chỉ số nhưng vẫn tiếp diễn sau khi sinh trưởng bị ngừng( chủ yếu trong pha cân bằng) nhóm 2 :các sản phẩm mà sự hình thành của chúng không cần thiết cho sự sinh trưởng ví dụ như các chất trao đổi bậc 2. sự tổng hợp của chúng xảy ra sau khi sinh trưởng đã kết thúc( trong pha cân bằng). Giai đoạn này được gọi là pha sản xuất -> đây là nhóm lên men 2 pha điển hình có thể gặp phần lớn trong lên men tạo chế phẩm enzym so sánh với quá trình lên men mê tan Lên men 2 pha thu sản phẩm trao đổi chất Pha1 : pha sinh trưởng – có sự tăng nhanh về số lượng chủng sản Pha2 : pha sản xuất tạo các sản phẩm thứ cấp Nhu cầu o2 : hiếu khí hoặc kị khí Dinh dưỡng : sử dụng nguồn C, N,P,vô cơ ngoài ra còn có thể sử dụng một số sản phẩm trung gian được tạo ra ở pha sản xuất Lêm men mêtan Pha acid, không sinh khí kị khí không nghiêm ngặt, pha kiềm sinh khí kị khí ngiêm ngặt Kị khí Sản phẩm chính các chất hữu cơ có trong môi trường biến đổi chúng thành chất đơn giản và cuối cùng thành các khí Câu 8: Quy trình sản xuất bia Quy trình công nghệ sản xuất bia hiện nay được áp dụng ở tất cả các nước trên thế giới đều theo sơ đồ sau: Bã dùng chăn nuôi Chai Nhân giống Lọc Nghiền Nấu( đường hóa) Nấu với hoa Hấp pasteur Rửa Bã men Bia hơi thành phẩm Bia chai( hoặc bia lon) Cấp lạnh Bão hòa CO2 Lọc Lên men phụ 1-4 0C Lên men chính 8-120C Làm sạch dịch Nguyên liệu chính: thóc man,gạo(ngô) Sát khuẩn Rửa sạch Đóng chai ( lon) CO2 Men giống: saccharomyces Men bia : có hai loại là men chìm ( Saccharomyces carlsbergensis) và men nổi ( Saccharomyces uvarum hoặc S.cervisiae ) Men chìm thường lên men ở nhiệt dộ 6-100C dùng để sản xuất các loại bia sáng màu.Còn men nổi lên men ở 14-250C, chỉ dùng trong sản xuất các loại bia thẫm màu. Chọn men bia cần chú ý : khả năng sinh trưởng, kết lắng và lực lên men cao. Nguyên liệu Nước: nước mềm, đạt tiêu chuẩn dùng cho nước uống, không có mùi vị, không màu, trong suốt, đặc biệt không cho phép có mùi amoniac,vết của kim loại nặng ( thủy ngân, bari). Thóc malt: ( nguyên liệu chính) là các loại ngũ cốc nẩy mầm, sấy khô có hoạt tính enzim amylaza và protease.Nguyên liệu là đại mạch, lúa mì, mạch đen, kê, lúa tẻ, ngô nảy mầm… trong đó đại mạch là nguyên liệu số một để sản xuất bia. Sau khi sấy hạt được đem tách mầm rễ để tránh làm cho bia có vị đắng và trong quả bình bảo quản dễ bị mọt ăn hại Thóc malt vàng dùng để sản xuất bia vàng, sáng màu Thóc malt đen (được sấy ở nhiệt độ cao hơn) dùng sản xuất bia sẫm màu Hoa houblon : trong hoa có các hạt màu vàng sáng và dính mang mùi thơm, vị đắng.Nó có tác dụng làm cho dịch bia trong, ức chế sự phát triển của các vi sinh vật Gram dương, làm tăng khả năng tạo bọt và nhất là tạo nên mùi thơm, vị đắng đặc trưng cho bia. Hoa thường được phơi khô hoặc nấu thành cao. Các nguyên liệu có chứa tinh bột (không phải malt) :gồm gạo, ngô, mì, mạch đen, cao lương, khoai tây…, chủ yếu là cung cấp tinh bột để cùng với malt chuyển thành dịch đường trong quá trình đường hóa. Chúng được nghiền nhỏ và cho nấu. Có thể cho thêm đường sacaroza làm từ đường mía nếu chưa đủ chất hòa tan. Quy trình sản xuất Đường hóa hay quá trình chuẩn hóa dịch bia: làm cho các chất cso trong malt và các nguyên liệu khác hòa tan tối đa vào dịch Trước khi nấu malt và các nguyên liệu chưa tinh bột khác phải nghiền nhỏ rồi hòa với nước với tỉ lệ đã được tính toán Quá trình nấu được qua dần các thang nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhằm đảm bảo cho các enzim amylaza và proteaza hoạt động Bột có một ít bột malt được nâng dần nhiệt đô tới 48-520C, dừng lại khoảng 15-20p rồi nâng tớ 700C, hồ hóa và có mặt α-amylaza trong bột malt sẽ làm hồ loãng ( hiện tượng dịch hóa). Sau đó bột sẽ đc đun tới 1000C để chín hoàn toàn Bột malt hòa với nước ấm ở nhiệt độ 48-520C trong 25p, để protein trong thóc malt phân hủy dở dang thành albumose- tác dụng với hoa houblon giúp tạo bọt và giữ bọt Hòa dịch bột với bột malt ở trên rồi tiếp tục đường hóa Giữ dịch bột ở 63-650C để β-amylase xúc tác biến tinh bột thành đường maltose trong vài giờ Nâng dịch lên 750C để α-amylaza đường hóa nốt phần tinh bột còn lại. Thử dịch đường hóa bằng dung dịch iot để xác định quá trình đường hóa kết thúc. Lọc qua thùng lọc chân không hoặc áp lực. Dịch đường đem nấu sôi với houblon để tạo vị đặc trưng cho bia. Sau đó lọc bỏ bã hoa và dịch được làm nguội ở thùng chứa tới 600C, giữ đến 1-2h, các vẩn ngưng kết của protein sẽ lắng xuống và thải bỏ,còn phần dịch trong được chuẩn bị đưa vào quá trình lên men Chú ý: độ bia là lượng chất khô hòa tan ( chủ yếu là đường có trong dịch lên men) Lên men bia : gồm 2 giai đoạn lên men chính và lên men phụ Giống men bia được nhân giống từ phòng thí nghiệm qua nhiều cấp nhiệt độ : từ nhiệt độ phòng rồi hạ thấp tới nhiệt độ lên men là 9-120C. Dịch đường malt-houblon đã được làm lạnh tới 100C và bơm vào các thùng lên men chính, rồi tiếp giống đã được nhân như ở trên Lên men chính được tiến hành ở thùng kín hoặc hở, nhiệt độ thích hợp là 80C trong khoảng 6-10 ngày.Ở giai đoạn này lên men mạnh , dịch sủi bọt nhiều, sản phẩm là bia non, trong đó có rượu, một ít CO2 và ít đường. Bia non được đưa vào thùng lên men phụ là các thùng kín, có khả năng chịu áp lực.Nhiệt độ lên men từ 1-40C, thời gian tùy từng loại bia. Trong quá trình này hương vị của bia được hoàn thiện, ức chế sự phát triển của vi sinh vật ngoại lai, làm bia trong và sáng màu hơn Hoàn thành sản phẩm Lọc : để làm sạch men và các vẩn cặn Dịch lọc được đem đóng vào các thùng bock xuất thành bia hơi hoặc đem đóng chai Khi đóng chai,nếu không đủ hàm lượng CO2 hòa tan thì phải làm bão hòa CO2. Bia chai cần hấp theo phương pháp Pasteur ( hấp ở 700C trong 30p) để bảo quản được lâu hơn. Câu 7 : Có bao nhiêu phương pháp lên men rượu? Lên men rượu dân gian với lên men rượu công nghiệp khác nhau như thế nào? * 5 phương pháp lên men rượu : - Phương pháp đường hóa bằng axit: Giai đoạn nấu và giai đoạn đường hóa xảy ra đồng thời. Các axit sử dụng là: ax clohydric 8-20% hoặc ax sunfuric 2-5% Kết quả thu được 1 dạng dung dịch đường glucoza. - Phương pháp men thuốc bắc: Trong men thuốc bắc có các loại nấm mốc và nấm men: nấm mốc phân giải tinh bột thành đường, nấm men chuyển hóa đường thành rượu. 2 quá trình này xảy ra liên tục. Phương pháp lên men rượu bằng men thuốc bắc cho hiệu suất thấp, nhiều khi chỉ đạt 50% so với lí thuyết. - Phương pháp maltaza: Tác nhân dường hóa trong phương pháp này là thóc malt hoặc các loại thóc nảy mầm. Trong các hạt nảy mầm có hệ ezym thủy phân tinh bột thành các dextrin và maltoza. Sản phẩm thu được chủ yếu là dịch đường maltoza. - Phương pháp amyloza: Năm 1895 các nhà bác học đã nghiên cứu và tìm ra 1 loại nấm mốc là amylomyces rouxi có khả năng đường hóa tinh bột và phương pháp này mang tên Amyloza. Phương pháp này dễ cơ khí hóa hoàn toàn bộ dây chuyền sản phẩm, kỹ thuật nuôi cấy mốc và men tương đối gọn. Nhưng có nhược điểm là yêu cầu vô trùng tuyệt đối, thời gian lên men dài. - Phương pháp lên men myco-malt: Nấm mốc được nuôi cấy theo phương pháp bề mặt hoặc nuôi cấy chìm sinh ra nhiều enzym amylaza dùng để đường hóa tinh bột. Amylaza của nấm mốc là a- amylaza, glucoamylaza và dextrinaza. Sản phẩm đường hóa là hỗn hợp các dextrin , maltoza và glucoza( chủ yếu là glucoza) Phương pháp này rút ngắn chu trình sản xuất, thời gian đường hóa 1-3h Nhờ khả năng đường hóa của mốc cao nên có thể dùng nhiều nguồn nguyên liệu tinh bột khác nhau để sản xuất rượu. Khi lên men rượu không đòi hỏi vô trùng tuyệt đối ma vẫn có thể đạt được hiệu suất lên men cao. Trong giai đoạn sản xuất mốc đường hóa dùng phương pháp bề mặt nên khó cơ khí hóa, cần diện tích mặt bằng rộng và đòi hỏi nhiều nhân công. Phương pháp này tương đối thích hợp với nhiều quy mô sản xuất từ trung ương tới địa phương. So sánh lên men rượu dân gian với lên men rượu công nghiệp: Lên men rượu dân gian Lên men rượu công nghiệp Quy mô sản xuất nhỏ Quy mô sản xuất lớn Các tác nhân lên men là 1 tập đoàn các vi sinh vật mà hướng của quá trình lên men theo hoạt động sống vượt trội nào đó. Tác nhân lên men là 1 hoặc 1 vài giống thuần chủng: saccaromyces Lên men trong điều kiện tự nhiên chịu nhiều ảnh hưởn của điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng... Quy trình lên men được xác định trước các yếu tố nhiệt độ, áp suất, PH...phù hợp nhất cho quá trình lên men. Dễ bị tạp nhiễm. Nuôi cấy vi sinhy vật trong điều kiện có độ vô trùng cao. Hiệu suất lên men thấp. Sản phẩm tạo ra có lẫn nhiều tạo chất. Hiệu suất lên men cao. Sản phẩm tạo ra lẫn ít tạp chất Câu 9: Quá trình sinh tổng hợp axit Glutamic như thế nào? Những yếu tố ảnh hưởng? 9.1 Quá trình sinh tổng hợp axit Glutamic: Chủng sản xuất axit Glutamic Các chủng Corynebacterium glutamicum được dùng chủ yếu làm giống nuôi cấy để sản xuất axit glutamic. Ngoài ra trong công nghiệp còn thấy dùng các chủng thuộc Brevibacterium flavum và B. divaricatum. Sinh tổng hợp axit glutamic xảy ra theo con dường khử amin thông thường của axit α-xetoglutarat. Môi trường dinh dưỡng Nguồn cacbon thường là glucoza, sacaroza, dịch thủy phân tinh bột, rỉ đường, dịch thủy phân xenluloza, cồn, etanol và propanol, axit hữu cơ (axetic, propionic, palmitic, stearic). Nguồn nitơ thường dùng trong môi trường là urê, cũng có thể dùng (NH4)SO4, NH4Cl cũng như dịch hydroxyt amon hoặc khí amoniac. Ngoài ra còn có một số hợp chất khoáng: KH2PO4, MgSO4.7H2O, MnSO4.4H2O, CaCO3. pH môi trường được giữ ở 7 – 7,6. Thành phần môi trường tùy thuộc vào đặc điểm sinh học của chủng sản xuất. Sơ đồ công nghệ sản xuất axit glutamic: Nhân giống Chuẩn bị môi trường Thanh trùng Làm lạnh và tiếp giống: Các chủng giống được bảo quản trong ống đông khô. Mỗi lần đập ống đông khô phải thử hoạt tính và cấy chuyền sang một loạt ống thạch môi trường MPA hoặc NA giữ ở tủ lạnh ở khoảng 1 – 5 0C để dùng dần cho sản xuất. Chọn lại giống từ các mẻ lên men có năng suất cao nhằm tách các khuẩn lạc thuần khiết và lại tiến hành làm đông khô. Không nên cấy chuyển nhiều lần từ một ống gốc vì sẽ làm thay đổi hoạt lực và thoái hóa giống. Không dùng sinh khối của mẻ trước làm giống cho mẻ sau. Lên men Lên men axit glutamic là nuôi cấy theo từng mẻ và yêu cầu vô trùng. Chủng giống từ ống nghiệm được nhân giống qua bình tam giác rồi vào nồi nhân giống có sục khí và khuấy. Mỗi giai đoạn(hay là mỗi cấp) nhân giống vào khoảng 18 – 24h. Dịch giống tiếp vào lên men khoảng 5 – 6% theo thể tích môi trường. Lên men ở khoảng 30oC trong 2 – 3 ngày. Lượng thông khí vào môi trường tùy thuộc vào từng chủng, nhưng nói chung là vào khoảng 40 – 90 mg O2/l/min. Ở Mỹ người ta tiến hành lên men bằng phương pháp cố định tế bào Corynebacterium glutamicum trong karagenan, đã thu được 7,3 g/l axit glutamic từ dung dịch chảy qua cột trong suốt quá trình 30 ngày. Tách, làm sạch, kết tinh Axit glutamic Axit glutamic trong dịch nuôi cấy sau khi đã kết thúc quá trình lên men cần được tách và kết tinh. Có nhiều phương pháp kết tinh axit glutamic như : Phương pháp tạo hydroclorit của axit glutamic: nhược điểm là tốn axit, tốn NaOH, lại phải dùng tới thiết bị chịu axit, nên giá thành sản phẩm cao và vì thế hiện nay ít được sử dụng. Phương pháp điểm đẳng điện: đơn giản được ứng dụng nhiều ở các nhà máy mì chính nhưng nhược điểm là hiệu suất thu hồi thấp, thường chỉ thu được 50 – 60% axit glutamic có trong dịch lên men. Ngoài ra còn có các phương pháp: dùng dung môi hữu cơ hòa tan axit glutamic, chuyển axit glutamic thành các muối kim loại khó tan, điện thẩm tích chuyển axit glutamic về phía cực dương. Song các phương pháp này mới chỉ được dùng trong phạm vi phòng thí nghiệm. Triển vọng nhất và được nhiều nơi ứng dụng là phương pháp tách axit glutamic bằng cách hấp phụ qua nhựa trao đổi ion. Đặc điểm của phương pháp này là cho dung dịch lên men chảy qua cột chứa nhựa trao đổi ion đã 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. Chuyển sang monoglutamat, sấy khô, đóng gói. 9.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp axit glutamic Tính thấm của màng tế bào: tính thấm của màng tế bào bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng của penixilin hay do dẫn xuất của axit béo. Nếu tính thấm không bị thay đổi thì chỉ tiêu diễn ra sự tổng hợp thừa axit glutamic ở trong tế bào và không có sự tiết axit này ra ngoài môi trường. Như vậy axit glutamic ở nồng độ cao sẽ ức chế phản ứng của glutamat-dehydrogenaza tạo thành axit glutamic. Do biến đổi về tính thấm, tế bào chỉ cho axit glutamic ra ngoài và trong nội bào nồng độ axit amin này thấp cho nên không có sự ức chế ngược bởi sản phẩm cuối cùng. Thành phần môi trường dinh dưỡng: Nếu sử dụng nguồn cacbon là rỉ đường thì phải chú trọng đến hàm lượn