Khóa luận Công nghệ sản xuất nấm men bánh mì

n chủ yếu của tế bào), từ những thành phần này thì khối lượng tế bào gia tăng đến một giới hạn nhất định, sau đó tế bào bắt đầu nảy chồi. Vách tế bào mềm đi, chất nguyên sinh của tế bào chui qua vách này và bắt đầu hình thành vách cho túi sinh chất con. Chồi tăng dần kích thước cho đến khi tách khỏi tế bào mẹ, quá trình này thường mất từ 1 – 1,5 giờ. Theo A.Kyker mỗi tế bào nấm men có khả năng tạo được trung bình từ 25 – 40 tế bào mới. Hình 1.7: Sơ đồ cơ chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào (Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm) v Chú dẫn: I. vận chuyển thụ động theo cách khuếch tán II. vận chuyển chủ động theo cách khuếch tán III. Vận chuyển thụ động theo cách hóa lập thể IV. Vận chuyển chủ động theo cách hóa lập thể p Các nguồn dinh dưỡng của nấm men: Ÿ Nước: Nước rất cần thiết cho hoạt động sống của tế bào nấm men. Không có nước không thể có quá trình đồng hóa thức ăn và quá trình trao đổi chất trong cơ thể nấm men. Ÿ Dinh dưỡng cacbon: Các hợp chất hữu cơ khác nhau như các loại đường và dẫn xuất, rượu, acid hữu cơ và acid amin,…có thể là nguồn dinh dưỡng cacbon của nấm men. Hầu hết các loài nấm men đều không có enzyme polyhydrolase trong đó có amylase và cenlulase. Vì vậy nấm men không sử dụng trực tiếp được tinh bột cũng như cenlulose và hemicenlulose. Các nguồn C dinh dưỡng trước hết phải kể đến các loại đường. Đường glucose thuộc loại đường 6 C (hexose) được tất cả các loài nấm men sử dụng. Glucose được coi như nguồn C vạn năng đối với vi sinh vật. Nhiều loại nấm men, trong đó có giống Saccharomyces không sử dụng được đường pentose (thuộc loại đường 5 C). Phần lớn các loài thuộc giống Saccharomyces sử dụng glucose, fructose, maltose, saccarose và galactose, với rafinose chỉ sử dụng được một phần. Những disaccharide (maltose và saccharose) trước khi được nấm men sử dụng phải qua thủy phân sơ bộ thành đường đơn nhờ enzyme tương ứng của nấm men. Nấm men chuyển từ sống kỵ khí sang hiếu khí sẽ bị yếu khả năng sử dụng glucose và maltose nhưng với saccharose hoạt tính sử dụng lại được tăng gấp 2,5 lần. Nấm men chỉ sử dụng maltose khi trong môi trường không có mặt glucose và fructose. Maltose được lên men hoàn toàn trong pha sinh trưởng của nấm men. Ÿ Dinh dưỡng nitơ: Nguồn nitơ cần thiết cho tổng hợp các cấu tử chứa nitơ của tế bào là các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có sẵn trong môi trường. Các hợp chất hữu cơ chứa N của tế bào là các acid amin, các nucleotide purin và pyrimidin, protein và một số vitamin. Nguồn nitơ vô cơ được nấm men sử dụng tốt là các muối amoni của acid vô cơ cũng như hữu cơ. Đó là amoni sunfat ((NH4)2SO4), phosphate (PO43-) rồi đến các muối axetat, lactate, malat và sucxinat. Để thu sinh khối Saccharomyces được tốt thì trong môi trường nên có mặt cả nguồn nitơ vô cơ và hữu cơ. Trong quá trình nuôi cấy nấm men, các acid amin vừa là nguồn nitơ vừa là nguồn cacbon dinh dưỡng. Cần phải lưu ý rằng, nấm men chỉ sử dụng được acid amin ở dạng tự nhiên (L-acid). Ÿ Dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ (chất khoáng): Các nguyên tố vô cơ trong nuôi cấy vi sinh vật nói chung, trong đó có nấm men, phospho được quan tâm trước hết, sau đó là kali và magie, lưu huỳnh,… Phospho tham gia vào thành phần quan trọng của tế bào như các acid nucleic, polyphosphat, phospholipit,… Các hợp chất phospho đóng vai trò xác định trong các biến đổi sinh hóa khác nhau, đặc biệt là trong trao đổi chất hydrocacbon và trong vận chuyển năng lượng. Nấm men sử dụng rất tốt nguồn phospho vô cơ là orthophosphat. Hợp chất này sẽ chuyển thành polyphosphat và sau khi được hoạt hóa sẽ dùng vào các quá trình tổng hợp. Trong phòng thí nghiệm thường dùng muối KH2PO4 và K2HPO4 làm nguồn P và K, còn trong sản xuất thường dùng dung dịch chiết từ supephosphat làm nguồn P. Lưu huỳnh là thành phần của một số acid amin trong phân tử protein và là nhóm phụ (- SH) của một số enzyme CoA (Coenzyme A). Bởi vậy, khi không có mặt lưu huỳnh trong môi trường sự trao đổi chất của tế bào bị vi phạm và có thể không thể tổng hợp được protein. Trong môi trường nuôi cấy nấm men thường có (NH4)2SO4 làm nguồn amon và lưu huỳnh.Ở điều kiện hiếu khí (NH4)2SO4 sẽ hòa tan trong các hợp chất tương tự chất béo và tích tụ ở trong đó. Trong môi trường với hàm lượng lưu huỳnh nhỏ sẽ làm tăng sự nảy chồi của nấm men, nhưng ở nồng độ 1mg/l lưu huỳnh đã kiềm hãm quá trình này. Các ion kali, canxi, magie cũng cần có trong môi trường nuôi cấy. Thông thường ion kali được bổ sung cùng với các muối phosphat hoặc sunfat, còn ion Ca2+ và Mg2+ thường có đủ trong nước sinh hoạt. Song nước nếu giàu hai ion đó thường gọi là nước cứng, nếu để nước cứng nuôi cấy sẽ có ảnh hưởng và hiệu quả không tốt đến cả quá trình. Các nguyên tố vi lượng cũng rất cần để quá trình sinh lý trong tế bào nấm men được xảy ra bình thường. Các nguyên tố vi lượng là: Mn, Cu, Fe, Zn, Mo, Bo, Li, Rb, Ni, Co,… Các nguyên tố này chỉ cần một lượng rất nhỏ (vi lượng). Trong nước sinh hoạt thường có mặt các ion này. Khi pha chế môi trường ta có thể không cần bổ sung các muối của chúng, nhưng trong trường hợp đặc biệt nào đó sẽ bổ sung nguyên tố cần thiết ở dạng muối của chất nào đó vào môi trường. Bảng 1.2: Các chất khoáng cần thiết cho nấm men Chất khoáng Hàm lượng (g/l) K2HPO4 1 – 2 KH2PO4 1 – 2 MgSO4.7H2O 0,2 – 0,5 MgSO4.4H2O 0,02 – 0,1 FeSO4.7H2O 0,05 – 0,2 ZnSO4.7H2O 0,02 – 0,1 CuSO4.5H2O Na2SO4 0,01 – 0,02 CaCl2 0,02 – 0,05 Ÿ Vitamin và các chất sinh trưởng: Những chất kích thích sinh trưởng là các vitamin, các bazơ purin và pyrimidin. Những nhân tố sinh trưởng cơ bản của nấm men là các vitamin nhóm B: biotin (vitamin B7 hay H), acid pantotenic (B3), tiamin (B1), pyridoxine (B6)... Bảng 1.3: Chức năng của một số vitamin Vitamin Chức năng Biotin (H) Cacbonxyl hóa (cố định CO2) Vitamin B3 Oxi hóa pyruvat , trao đổi acid béo Vitamin B6 Trao đổi acid amin Vitamin B1 Chuyển hóa nhóm andehit (khử cacbonxyl pyruvat, oxi hóa acid α – keto) Bảng 1.4 Các chất sinh trưởng cần thiết cho nấm men : Chất sinh trưởng Hàm lượng (µg/ml) Inozit (B8) 5 Biotin (B7 hay H) 0,0001 B3 0,25 B1 1 B6 0,25 Acid nicotinic (B5 hay PP) 0,5 (Nguồn: Nấm men công nghệp – Lương Đức Phẩm) 1.2.3.8. Sinh trưởng và sinh sản của nấm men: p Sinh trưởng: Quá trình sinh trưởng của nấm men trải qua các pha: pha tiềm phục (pha lag), pha tăng trưởng (pha log), pha cân bằng và pha suy vong. Trong quá trình nuôi cấy nhằm đạt sinh khối tối đa ta cần rút ngắn pha lag. ŸPha lag (giai đoạn thích nghi): ở pha này nấm men chưa sinh sản do còn làm quen với môi trường, số lượng tế bào không tăng. ŸPha log là giai đoạn nấm men bắt đầu tăng trưởng về số lượng, tế bào bắt đầu nảy chồi mạnh và lên men. Mức độ phân chia cao nhất của nấm men tùy thuộc vào khả năng di truyền, nguồn gốc của môi trường và điều kiện cho chúng phát triển. ŸPha cân bằng: pha này được coi là pha cân bằng động của nấm men. Số lượng đạt cực đại và không thay đổi theo thời gian. ŸPha suy vong: Do các điều kiện bất lợi của môi trường như thiếu dinh dưỡng mà nấm men đi vào pha chết. Trong pha này số lượng quần thể giảm nhanh chóng do tế bào già bị chết và tự phân. Hình 1.8: Đường cong sinh trưởng của nấm men p Sinh sản: Nấm men có hai hình thức sinh sản: hữu tính (bằng bào tử) và vô tính (bằng nảy chồi hoặc phân cắt tế bào). Tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy tế bào nấm men sinh sản theo cách sinh sản vô tính hay hữu tính. Hình 1.9: Nảy chồi ở nấm men Saccharomyces cerevisiae chủ yếu sinh sản bằng hình thức nảy chồi.Các tế bào mẹ không chuyển trực tiếp các vật liệu vỏ sang tế bào con mà ở chổ các mấu chồi sẽ tổng hợp các vật liệu vỏ và tích tụ ở đây để chuyển sang cho tế bào con. Chỗ mấu chồi là các sẹo thường ở đầu cong nhất của tế bào (ở đó có thể tròn hoặc xoắn). 1.2.3.9. Vai trò của nấm men trong sản xuất bánh mì: Trong công nghệ sản xuất bánh mì, giai đoạn lên men bột mì đóng vai trò quyết định đến chất lượng bánh mì. Quá trình lên men được thực hiện bởi nấm men . Khi đó nấm men sẽ chuyển hóa đường có trong bột mì thành cồn và CO2 theo phương trình phản ứng sau: C6H12O6 nấm men 2C2H5OH + 2CO2 Chính CO2 sẽ là tác nhân làm bánh mì nở. Khi CO2 được tạo thành sẽ bị giữ lại trong các mạng gluten. Gluten trong bột mì là loại protein rất đặc biệt, chúng có tính chất đàn hồi và tạo mạng. Các protein khác không có đặc tính này. Khi nướng bánh mì ở nhiệt độ cao, CO2 sẽ làm tăng thể tích, mạng gluten sẽ căng ra và tạo thành những túi chứa CO2. Khi nhiệt cao hơn CO2 sẽ được thoát ra khỏi túi đó và tạo những lỗ xốp trong bánh, kết quả là bánh có độ xốp. Khả năng lên men càng mạnh, độ xốp của bánh càng nhiều, bánh càng nở và thể tích bánh càng tăng. Tuy nhiên không phải thể tích bánh lớn quyết định đến chất lượng của bánh mì. Mức độ tăng thể tích của bánh chỉ nói lên khả năng lên men bột mì của nấm men. Các nước sản xuất bánh mì có yêu cầu mức tăng thể tích rất khác nhau, điều này phụ thuộc vào thói quen khi sử dụng bánh mì của người dân ở các quốc gia. Trong sản xuất bánh mì hiện nay ở các nước châu Âu, người ta sử dụng ba dạng nấm men để làm nở bánh: Hình 1.10: Các sản phẩm nấm men bánh mì Ÿ Dạng nấm men lỏng Ÿ Dạng nấm men nhão (dạng paste) Ÿ Dạng nấm men khô p Nấm men dạng lỏng: Nấm men lỏng có ưu điểm là dễ sử dụng và có hoạt lực làm nở bánh rất cao. Tuy nhiên, nấm men lỏng cũng có nhược điểm rất lớn là khó bảo quản: thời gian sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất. Chính vì thế, việc sản xuất và sử dụng nấm men dạng lỏng thường được tổ chức như một phân xưởng riêng trong những cơ sở sản xuất bánh mì mang tính chất tự cung tự cấp mà không mang tính chất thương phẩm bán trên thị trường. Nấm men lỏng là một dạng sản phẩm thu nhận được ngay sau khi quá trình lên men hiếu khí kết thúc. Người ta thu nhận dịch lên men có chứa sinh khối nấm men đang phát triển này để sản xuất bánh mì. khi sử dụng dịch nấm men này làm bánh mì, người ta thường phải sử dụng với khối lượng lớn (thường từ 1 – 10 % so với khối lượng bột sử dụng). Hiện nay nhiều cơ sở sản xuất bánh mì ở các nước châu Âu và châu Mỹ không sử dụng nấm men lỏng mà sử dụng chủ yếu nấm men dạng paste và dạng khô. p Nấm men dạng paste: Nấm men paste là khối nấm men thu được sau khi ly tâm nấm men lỏng. Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70 – 75 % W. Nấm men paste thường có hoạt lực làm nở bánh kém hơn nấm men lỏng do quá trình ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men bị chết. Nếu được bảo quản lạnh ở 4 – 70C ta có thể sử dụng nấm men paste trong khoảng 10 ngày. Ở Việt Nam, các cơ sở sản xuất bánh mì cũng thường sử dụng nấm men paste với liều lượng sử dụng khoảng 1 – 5 % tùy theo chất lượng nấm men. p Nấm men khô: Nấm men khô được sản xuất từ nấm men paste. Người ta sấy nấm men paste ở nhiệt độ < 400C hoặc sử dụng phương pháp sấy thăng hoa. Nấm men khô có độ ẩm < 10 %, thường có lực nở bột không cao nhưng có ưu điểm rất lớn là thời gian sử dụng rất lâu và dễ dàng vận chuyển. CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 2.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì: Để sản xuất nấm men bánh mì chất lượng cao, người ta sử dụng các loại nguyên liệu sau: nước, nguồn hydratcacbon, hợp chất caramen, phức chất của phenol – Fe2+, melanoidin, melanin, nguồn phospho và nitơ, nguồn kali và magie. 2.1.1. Nước: Nước được xem là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất vì đây là công nghệ lên men chìm hiếu khí. Nước sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì là nước sử dụng trong sinh hoạt (nước máy). Trường hợp sử dụng nước giếng hoặc nước bề mặt khác, phải được xử lý để chất lượng các loại nước này đạt chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. v Yêu cầu của nước: Ÿ Có độ cứng từ 4 – 80 (10 cứng tương đương 10 mg CaO / lít) Ÿ Không màu, không mùi, không vị Ÿ Các chất sau không được quá mức cho phép (mg / l): Cl- < 0,5; SO42- < 80; As < 0,05; Zn < 5; Cu < 3; FeO <3 Ÿ E.coli < 20 tế bào 2.1.2. Nguồn hydratcacbon: Hydratcacbon sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì là đường có trong rỉ mật (rỉ đường). Như vậy rỉ đường là nguyên liệu chính thứ hai dùng trong sản xuất nấm men bánh mì. Rỉ đường là một loại thứ phẩm của công nghiệp đường thu được ở công đoạn kết tinh đường. Có hai loại rỉ đường: rỉ đường mía và rỉ đường của củ cái đường. Ở nước ta chỉ có rỉ đường mía. Năm 2000, nước ta đã trồng được khoảng 10 – 12 triệu tấn mía và được đưa vào sản xuất đường. Như vây, ta có khoảng 350 đến 420 ngàn tấn rỉ đường. Thành phần của rỉ đường phụ thuộc vào giống mía, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác và công nghệ sản xuất đường. Lượng chất khô trong rỉ đường là 70 – 75 % hoặc 80 – 85 %, phần còn lại là nước. Trong sản xuất nấm men bánh mì, ngoài hàm lượng đường ra, người ta còn quan tâm đến ba vấn đề có ảnh hưởng quyết định chất lượng nấm men bánh mì: Ÿ Hàm lượng biotin (vitamin H) Ÿ Hệ keo Ÿ Màu sẫm của rỉ đường Hình 2.1: Rỉ đường Biotin là một loại vitamin có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men. Đối với nấm men, biotin được coi như chất kích thích sinh trưởng rất tốt. Trong hai loại rỉ đường trên thì rỉ đường từ quá trình sản xuất đường mía có chứa lượng biotin cao hơn rất nhiều so với rỉ đường từ củ cải (nếu sử dụng rỉ đường củ cải để nuôi cấy phải bổ sung thêm biotin: 100 – 200 mg / 1 tấn nguyên liệu). Chính vì vậy nhiều nước không trồng được mía phải nhập rỉ đường từ mía và sau khi xử lý, người ta trộn hai loại rỉ đường lại với nhau để đảm bảo hàm lượng biotin cho sự phát triển của nấm men. Bảng 2.1: Thành phần hóa học của hai loại rỉ đường STT Thành phần Đơn vị tính Hàm lượng rỉ đường Củ cải Đường mía 1 Đường tổng số % 48 – 52 48 – 56 2 Chất hữu cơ khác % 12 – 17 9,0 – 12 3 Protein (N x 6.25) % 6.0 – 10 2 – 4 4 K % 2,0 – 7,0 1,5 – 5,0 5 Ca % 0,1 – 0,5 0,4 – 0,8 6 Mg % 0,09 0,06 7 P % 0,02 – 0,07 0,6 – 2,0 8 Biotin (vitamin H) mg/kg 0,02 – 0,15 1,0 – 3,0 9 Aciad patotenic (B3) mg/kg 50 – 110 15 – 55 10 Inozitol mg/kg 5000 – 8000 2500 – 6000 11 Thyamin mg/kg 1,3 1,8 (Nguồn: Công nghệ vi sinh tập 2 – Nguyễn Đức Lượng) Hàm lượng đường khá cao nên khi tiến hành lên men phải pha loãng tới nồng độ thích hợp cho sự phát triển của nấm men. Hệ keo có trong rỉ đường được hình thành bởi protein và pectin. Hệ keo thường tạo ra độ nhớt cao và làm cản trở quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men. Nếu hệ keo không bị phá đi sẽ gây ra hiện tượng thoái hóa, tế bào sẽ phát triển và sinh sản kém. Hiệu suất sinh khối thu nhận được rất thấp. Khó khăn thứ hai gặp trong quá trình sản xuất nếu rỉ đường không loại bỏ hết hệ keo nói trên là sản phẩm sinh khối nấm men thu được sẽ bị bám đầy các chất keo này, ta rất khó làm sạch sản phẩm. Màu sẫm có trong rỉ đường là màu được tạo ra trong quá trình chế biến đường. Màu này sẽ bám vào sinh khối nấm men và tạo cho nấm men có màu vàng thẫm. Màu này không phải là màu tự nhiên của nấm men. Do đó, trước khi sử dụng rỉ đường như là thành phần chứa trong môi trường nuôi cấy người ta phải loại bỏ các chất màu tồn tại trong rỉ đường. Các chất có trong rỉ đường bao gồm: - Hợp chất caramen: là hợp chất được tạo ra do sự mất nước của đường saccharose dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Khi pH của dung dịch đường ổn định, cường độ màu sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ. - Phức chất của phenol – Fe+2: phức chất này có màu vàng xanh. Hợp chất này không bị loại hết trong giai đoạn làm sạch nước mía và tồn tại trong rỉ đường. Rỉ đường là chất dinh dưỡng khá lý tưởng cho các vi sinh vật vì vậy rất dễ bị nhiễm vi sinh vật lạ. Do đó chất lượng rỉ cũng rất dễ bị thay đổi theo thời gian bảo quản. 2.1.3. Nguồn phospho và nitơ: Trong sản xuất nấm men bánh mì người ta thường sử dụng urea như nguồn chứa nitơ và diamonphosphat (DAP) như nguồn chứa nitơ và phospho. Ngoài ra, có rất nhiều hợp chất vô cơ khác của phospho và nitơ đều có thể sử dụng để nuôi cấy nấm men bánh mì. Tuy nhiên, hai nguồn nitơ và diamonphosphat là những loại phân vô cơ được sử dụng nhiều trong nông nghiệp, dễ mua và rẻ hơn rất nhiều so với các chất khác nên chúng được sử dụng nhiều trong sản xuất nấm men bánh mì. Lượng DAP sử dụng là 0,15 – 0,3 %. Hình 2.2: Nguồn DAP và Urea Trước khi sử dụng DAP và urea, người ta thường hòa tan chúng trong nước. Urea dễ hòa tan nhưng lại làm giảm nhiệt độ nước, DAP rất khó hòa tan vì trong khi tạo ra DAP người ta có sử dụng một số chất phụ gia không tan. Ngoài DAP và ure như nguồn cung cấp nitơ người ta còn sử dụng các hóa chất có chứa nitơ như: (NH4)2SO4, NH4OH. Ngoài DAP được sử dụng như nguồn phospho ra, người ta còn sử dụng H3PO4, Ca(H2PO4)2. 2.1.4. Nguồn kali và magie: Trong sản xuất sinh khối nấm men, người ta sử dụng K2CO3 và KCl như những nguồn kali và MgSO4.7H2O hoặc MgCl2 như nguồn cung cấp magie. Hình 2.3: Magnesium sulphat 2.1.5. Không khí: Quá trình lên men tạo sinh khối nấm men là quá trình lên men hiếu khí. Do đó, cần phải cung cấp không khí cho quá trình lên men (bằng cách sục khí). Không khí sử dụng có thể có lẫn các vi sinh vật lạ gây hại cho quá trình lên men, vì vậy không khí cần phải được đưa qua thiết bị lọc trước khi cho vào thiết bị lên men. Trong quá trình sục khí, bọt tạo ra nhiều lớp ngăn cách không khí. Các chất phá bọt thường dùng là các chất dầu như: dầu dừa, dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu hạt cải, dầu cá không có mùi, dầu silicol 1 %. Các loại dầu phải đạt yêu cầu: hoạt tính phá bọt cao, mùi dễ chịu, màu sáng và không có tạp chất. 2.2. Vi sinh vật trong sản xuất nấm men bánh mì: Nấm men sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì thuộc giống Saccharomyces, loài Cerevisiae. Giống nấm men được phân lập từ các nguồn: nấm men bánh mì, nấm men rượu nếp, men cơm rượu, nấm men lên men nước trái cây, dịch trái cây lên men,... Nấm men sau khi phân lập phải cần có những tính chất sau: Ÿ Sinh sản nhanh Ÿ Chịu được trong môi trường rỉ đường Ÿ Có lực làm nở bột cao Ÿ Ít bị thay đổi trong bảo quản Ÿ Có khả năng lên men được đường saccharose, glucose, maltose Ÿ Hoạt lực enzyme zymase và maltase cao Ÿ Kích thước của tế bào phải tương đối lớn để có thể tách được nhờ những máy ly tâm đĩa bình thường và sinh khối ép được thành bánh có thể bẻ gãy được khi độ ẩm đạt 75 %... 2.3. Yêu cầu chất lượng (chỉ tiêu chất lượng) của sinh khối nấm men bánh mì: Nấm men dùng cho sản xuất bánh mì phải đảm bảo những yêu cầu sau: Ÿ Tế bào nấm men có kích thước lớn, đều, có khả năng phát triển mạnh và chịu được nhiệt độ cao Ÿ Có lực nở bột < 45 phút (giá trị này biểu thị thời gian cần thiết để làm nở 280 g bột với 160 ml dung dịch NaCl 2.5 % và lượng nấm men là 5 g) Ÿ Hoạt lực enzyme zymase < 45 phút (giá trị này được xác định khi cho nấm men (2,5 %) lên men 20 ml dung dịch đường 5 % giải phóng ra được 10 ml CO2) Ÿ Hoạt lực mantase < 70 phút (giá trị này biểu thị thời gian cần thiết để giải phóng 10 ml CO2 khi lên men 20 ml dung dịch 5 % mantose với hàm lượng nấm men 2,5 %) Ÿ Độ bền của nấm men > 72 giờ (xác định sự thay đổi thời gian làm nở bột của nấm men lúc ban đầu và sau một thời gian bảo quản nhất định. Nếu độ bền của nấm men cao thì sau 72 giờ bảo quản ở nhiệt độ 0 – 40C, thời gian làm nở bánh không được tăng quá 5 phút). 2.4. Công nghệ sản xuất: Rỉ đường Nấm men giống Nuôi cấy men giống Xử lý rỉ đường Nuôi cấy men thương phẩm Ly tâm tách rửa men Ép Định hình Sấy Bao gói Bảo quản nhiệt độ thường Men khô Đóng gói men ép Bảo quản lạnh Men ép Hình 2.4: Sơ đồ quy trình sản xuất nấm men bánh mì (Nguồn: Công nghệ vi sinh tập 2 – Nguyễn Đức Lượng) 2.5. Thuyết minh quy trình: 2.5.1. Chuẩn bị dung dịch rỉ đường: Rỉ đường trước khi pha môi trường nuôi nấm men cần được xử lý để loại bớt chất keo, chất lơ lững (huyền phù), chất màu và một số chất có hại cho sự tăng trưởng của nấm men. 2.5.1.1. Phương pháp hóa học: Người ta sử dụng acid sunfuric đậm đặc với lượng 3,5 kg cho một tấn rỉ đường. Khi cho H2SO4 vào rỉ đường, nó có khả năng đông tụ, kết tủa chất keo, đồng thời còn liên kết với muối của rỉ đường, cạnh tranh với acid hữu cơ, phân ly protein tạo ra acid hoạt động thích hợp cho sự sinh sản của nấm men. Có ba cách thực hiện: Ÿ Khi cho 3,5 kg H2SO4 vào một tấn rỉ đường, khuấy đều ở nhiệt độ thường trong 24 giờ sau đó ly tâm thu dịch trong. Ÿ Khi cho 3,5 kg H2SO4 vào một tấn rỉ đường, đun toàn bộ lên 850C và khuấy liên tục trong 6 giờ sau đó ly tâm thu dịch trong. Ÿ Cho H2SO4 vào một tấn rỉ đường cho đến khi pH của rỉ đường bằng 5, sau đó đun nóng đến 120 – 1250C / 1 phút để các chất vô cơ kết tủa, sau đó ly tâm thu dịch trong. Từ dịch rỉ đường đã được xử lý, đem pha chế thành các loại môi trường có nồng độ đường khác nhau. Đối với quá trình thu nhận sinh khối nấm men, dịch rỉ đường cần có nồng độ từ 2 – 4 %. Tuy nhiên, giá trị của rỉ đường trong quá trình nuôi nấm men thu nhận sinh khối không chỉ do lượng đường saccharose có trong rỉ đường mà còn do tác dụng của các loại muối khoáng, các chất kích thích sinh trưởng và các thành phần khác quyết định. 2.5.1.2. Phương pháp cơ học: Dùng các máy ly tâm đĩa (seperator) để tách cặn của rỉ đường. Phương pháp này có ưu điểm hơn phương pháp hóa học về phương diện kinh tế và thời gian, giảm thất thoát so với phương pháp hóa học từ 2 % xuống còn 0,14 %. Trước khi ly tâm phải pha loãng rỉ đường với nước theo tỷ lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, tùy thuộc vào thành phần muối canxi trong rỉ đường. Nếu hàm lượng muối canxi trong rỉ đường < 0,5 % thì pha loãng 1:1, nếu 0,6 % thì pha loãng 1:2, nếu lớn hơn 1 % thì pha loãng 1:4. 2.5.2. Nuôi cấy men giống: Ở nước ngoài, người ta thường dùng số lượng men mẹ lớn, bảo quản dưới dạng men sữa, có hàm lượng từ 300 – 700 g/l. Giai đoạn nuôi men giống được thực hiện trong điều kiện vô trùng, hệ thống nuôi nấm men kín, nguyên liệu được khử trùng trong nồi hấp áp suất. Nhân giống nấm men là quá trình làm tăng dịch nấm men giống sau mỗi chu kỳ nuôi. Cứ mỗi chu kỳ nuôi, lượng dịch nấm men giống tăng từ 5 – 10 lần dung dịch trước đó. Ta cứ tiến hành cho đến khi nào đạt được khối lượng nấm men giống cần thiết cho quá trình sản xuất. Trong quá trình nhân giống dùng nước amoniac để giữ pH, thổi khí liên tục. Điều kiện nuôi: Ÿ Môi trường dịch nha hay môi trường nước đường có 2 – 4 % đường, bổ sung thêm một số chất dinh dưỡng Ÿ Môi trường phải được thanh trùng và làm nguội trước khi cho giống nấm men vào hay chuyển từ chu kỳ trước sang chu kỳ sau Ÿ Nhiệt độ lên men là 26 – 300C Ÿ pH dịch nuôi 4,0 – 4,5 Ÿ Thời gian nuôi từ 10 – 24 giờ Ÿ Nuôi trên máy lắc hay thổi khí vô trùng tùy theo dung tích bình nuôi cấy. Ta có thể tham khảo bảng tóm tắt sau: Bảng 2.2: Điều kiện nhân giống nấm men Các giai đoạn nhân giống Thể tích dịch nuôi cấy Điều kiện nuôi cấy Hiệu suất thu hồi (%) Nồng độ (%) Thời gian (giờ) Lưu lượng khí (m3/m3.h) Phòng thí nghiệm (3 – 5 cấp) 10ml – 10 lít 12 – 16 16 – 24 Lắc hoặc sục khí 1 - 2 8 – 10 Giống thuần khiết (2 – 4 cấp) 50 – 1500 lít 10 – 14 10 – 18 Không liên tục 5 - 10 15 – 20 Giống sản xuất (2-3 cấp) 5 – 15 m3 5 – 8 10 – 15 20 – 50 20 – 50 (Nguồn: Công nghệ vi sinh tập 2 – Nguyễn Đức Lượng) Yêu cầu về chất lượng không để nhiễm men dại hay vi khuẩn. Có thể đánh giá bằng các đặc điểm về hình thái và vài đặc điểm của một số cơ quan của tế bào khi nhuộm và quan sát dưới kính hiển vi: Ÿ Tế bào đồng nhất, không bào không lớn Ÿ Nhuộm tế bào với xanh methylen. Nếu tế bào già, chết sẽ bắt màu từ xanh đến xanh đậm, tế bào trẻ không bắt màu. 2.5.3. Nuôi nấm men thương phẩm: Nuôi men thương phẩm là nuôi ở phân xưởng không cần phải vô trùng. Có nhiều nhà máy lắp đặt các nồi lên men kín hoặc hở, thông thường thể tích các nồi lên men là vài chục mét khối, có thể tới 500 m3. 2.5.3.1 Nuôi nấm men thương phẩm theo chu kỳ: Trong giai đoạn nuôi và cấy cần phải lưu ý các vấn đề quan trọng sau: Ÿ Thành phần môi trường: Môi trường nuôi cấy nấm men thương phẩm thường không khác nhiều so với môi trường nuôi cấy trong quá trình nhân giống. Tuy nhiên, thành phần môi trường phải tuyệt đối ổn định để chất lượng nấm men đồng đều ở tất cả các mẻ nuôi trong suốt quá trình sản xuất và môi trường, nuôi cấy môi trường phải vô trùng. Lượng đường trong môi trường khoảng 2 – 3 %, không nên nhiều hơn và cũng không nên ít hơn. Nếu lượng đường cao sẽ vừa lãng phí và vừa tạo ra những sản phẩm trao đổi chất khác, gây ức chế ngược đến quá trình tạo sinh khối. Nếu lượng đường quá nhỏ sẽ không đủ nguồn cacbon cần thiết cho sự tạo sinh khối. pH môi trường khoảng 4,2 – 5,4. Không nên hạ thấp độ pH của môi trường xuống vì làm như vậy nấm men sẽ khó phát triển. Nếu pH cao quá vừa ức chế nấm men phát triển, vừa tạo điều kiện cho vi khuẩn nhiễm vào dung dịch nuôi và phát triển, cạnh tranh chất dinh dưỡng, làm giảm chất lượng nấm men. Ÿ Thiết bị nuôi nấm men vừa có dung tích thích hợp, vừa thuận lợi cho việc nạp môi trường, phá bọt cũng như thu nhận sản phẩm. Thiết bị phải được lắp đặt hợp lý hệ thống thổi khí, hệ thống cánh khuấy và tấm cản dòng chuyển động của môi trường để làm tăng quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Ÿ Việc cung cấp oxi ch