Bài 2: Các quá trình chuyÃn hoá y¿m khí

Lên men là quá trình phân gi£i các hãp ch¥t hïu c¡ không chéa N2 trong iÁu kiÇn y¿m khí. S£n ph©m cça sñ phân gi£i °Ýng nhÝ các quá trình lên men là nhïng ch¥t hïu c¡ ch°a °ãc oxi hoá triÇt Ã. Tuó theo nhïng s£n ph©m trung gian tích tå l¡i trong môi tr°Ýng mà ng°Ýi ta ·t tên cho quá trình lên men

1: Lên men êtylic

C¡ ch¿ cça quá trình là b±ng cách phá vá t¿ bào n¥m men giï l¡i dËch chi¿t enzim cça n¥m men. Thñc ch¥t lên men là sñ phân gi£i °Ýng thành r°ãu x©y ra d°Ûi tác dång cça enzim gÍi là zymaza do n¥m men tÕng hãp nên trong iÁu kiÇn y¿m khí

D°Ûi tác dång cça enzim này glucoza °ãc chuyÃn hoá theo con °Ýng embem mayer hoff à t¡o thành piruvat

Piruvat d°Ûi tác dång cça enzim piruvat decacboxyla và các tiamin pirophotphat s½ khí cacboxyl t¡o thành axetandehit, axetandehit bË khí t¡o thành r°ãu etylic.

Quá trình này ngoài tác dång cça hÇ enzim do VSV ti¿t ra còn òi hÏi sñ tham gia cça photphat vô c¡

Sñ lên men r°ãu có thà ti¿n hành theo nhiÁu kiÃu khác nhau tuó iÁu kiÇn môi tr°Ýng

* Sñ lên men r°ãu thông th°Ýng:

PH môi tr°Ýng h¡i axit ( trong kho£ng 4-5)

C6H12O6

NAD NAD

NAD.H2

2CH3COCOOH

CO2

CH3CHO C2H5OH

Quá trình lên men tr£i qua 2 thÝi kì:

+ ThÝi kì c£m éng

CH3CHO t¡o ra të axit piruvic còn ít, ch°a ç l°ãng à nh­n h¿t H2 ã t¡o thành trong giai o¡n °Ýng phân. Do v­y 1 ph§n H2 °ãc chuyÃn cho andehit griceric t¡o thành glycerin

Nh° v­y trong giai o¡n §u môi tr°Ýng có glycerin, andehit axetic ( CH3CHO) và CO2

+ ThÝi kì t)nh:

°ãc ánh d¥u b±ng l°ãng CH3CHO ç nhiÁu à thñc hiÇn ph£n éng nh­n h¿t H2. Ph£n éng t¡o glycerin bË ình chÉ và s£n ph©m chç y¿u trong giai o¡n này là r°ãu etylic

* Sñ lên men r°ãu trong môi tr°Ýng kiÁm

N¿u ta kiÁm hoá môi tr°Ýng b±ng CaCO3, K& thì sñ lên men r°ãu trong n¥m men s½ hình thành chç y¿u là glycerin, axit axetic cùng vÛi r°Íu etylic theo ph°Ýng trình sau

C6H12O6 ----- C2H5OH + C3H8O3 + CH3COOH + CO2

C¡ ch¿: Do trong môi tr°Ýng gi§u kiÁm nên 2 phân tí aldehit 1,3 diphotpho glycerit t¡o thành aldehit và glycerin

N¿u ta kiÁm hoá môi tr°Ýng b±ng NaHSO3 thì sñ lên men r°ãu s½ cho s£n ph©m là glycerin vì NaHSO3 ph£n éng vÛi axetandehit ( CH3CHO) t¡o 1 hãp ch¥t khó tan

NaHSO3 + CH3CHO ----- CH3 CH CH3 O SO2 Na

Làm ình chÉ ph£n éng nh­n H2 cça CH3CHO

* Sñ t¡o thành d§u khét fusel

D§u khét là s£n ph©m phå cça quá trình lên men r°ãu, ó là h×n hãp cça nhiÁu r°ãu b­c cao vÛi các axít hïu c¡ C3H7COOH, iso butilic. Ngoài gÑc cça r°ãu này là sñ chuyÃn hoá protein, °Ýng cça n¥m men. Nó °ãc hình thành do sñ Á amin (- NH2) ho·c Á cacboxyl hoá (- COOH) các aa d°Ûi tác dång cça enzim phân gi£i protein cça n¥m men

2: Tác nhân sinh hÍc

Tác nhân cça quá trình lên men r°ãu là n¥m men thuÙc loài Sac& thuÙc hÍ sacchromycetaceae ó là nhïng n¥m men hình tròn hay tréng, trong iÁu kiÇn y¿m khí có kh£ nng chuyÃn °Ýng thành r°ãu

iÃn hình là sac& cerevisiae và sac& ellipsoideur

Dña vào ·c tính lên men ng°Ýi ta chia n¥m men lên men r°ãu thành 2 lo¡i

+ N¥m men nÕi

+ N¥m men chìm

+ N¥m men nÕi là n¥m men gây nên quá trình lên men r°ãu ß nhiÇt Ù cao ( 28 30oC) môi tr°Ýng luôn °ãc khu¥y trÙn. Khí CO2 liên tåc thoát ra ngoài. Quá trình lên men x©y ra r¥t nhanh, Ó ¡t, Lo¡i n¥m men này chÉ éng dång trong s£n xu¥t nhïng s£n ph©m có kèm theo ch°ng c¥t.

VD: CÓn

+ N¥m men chìm: là nhïng n¥m men gây nên quá trình lên men r°ãu ß nhiÇt Ù th¥p ( 5 10oC) dËch lên men không bË £o trÙn, l°ãng CO2 thoát ra të të, dËch lên men trong, t¿ bào n¥m men h§u nh° bám ß d°Ûi áy bình. Lo¡i này °ãc éng dång trong s£n xu¥t nhïng s£n ph©m không ch°ng c¥t nh° bia, n°Ûc gi£i khát.

Ngoài ra 1 sÑ giÑng khác cing có kh£ nng lên men r°ãu nh°ng kém h¡n

VD: Torula cumis

Ngoài ra các n¥m mÑc nh°: mucor roursi, Rhizopus, nigricans có tính ch¥t hô h¥p tuó tiÇn, trong iÁu kiÇn y¿m khí cing có kh£ nng lên men r°ãu nh°ng cho s£n xu¥t th¥p, chÉ dung trong s£n xu¥t thç công

3: Các iÁu kiÇn chính cça quá trình lên men r°ãu

+ PH: 4 5 cho s£n ph©m chính là r°ãu

+ N¥m men không có hÇ enzim amilaza do v­y các nguyên liÇu ph£i là các gluxit ¡n gi£n. MuÑn sí dång gluxit phéc t¡p thì ph£i thu÷ phân tr°Ûc

+ NÓng Ù °Ýng trong dËch lên men tÑi thích là 10 15%. N¿u cao h¡n s½ gây tr¡ng thái khô h¡n sinh lý. N¿u th¥p h¡n s½ gây nên lãng phí

+ Ph£i ·t ch¿ Ù y¿m khí, n¿u không n¥m men s½ t¡o sinh khÑi

4:èng dång qt chuyÃn hóa ykhí

a) S£n xu¥t r°ãu etylic

ây là hoá ch¥t °ãc sí dång rÙng rãi. Kho£ng 98% r°ãu °ãc s£n xu¥t theo ph°¡ng pháp lên men. ChÉ 2% °ãc s£n xu¥t theo ph°¡ng pháp hoá hÍc tÕng hãp të C2H4

Nguyên liÇu à s£n xu¥t r°ãu là °Ýng ¡n gi£n hay °Ýng phéc t¡p ã thu÷ phân, có thà là rÉ °Ýng, ph¿ liÇu cça công nghiÇp mía °Ýng

Các n¥m dung trong s£n xu¥t etanol là các n¥m ¡n bào, Nhïng loài °ãc quan tâm tr°Ûc h¿t trong s£n xu¥t công nghiÇp là:

Sac& cerevisiae

Sac& urarum

Shizóacchoromyces pombe

Ngoài ra nhïng bi¿n chçng b¯t nguÓn të các n¥m men này °ãc t¡o ra nhÝ các k) nghÇ di truyÁn

VD: Ghép gen phân hu÷ tinh bÙt vào sac&

+ Công nghÇ: 2 ph°¡ng pháp amilo Mucor, malt

2 ph°¡ng pháp này °ãc éng dång

+ amilo: quá trình °Ýng hoá và quá trình lên men r°ãu x©y ra Óng thÝi trong cùng 1 thi¿t bË lên men, thÝi gian kéo dài 7 ngày, th°Ýng dung mucor hay Rhizopus kho£ng 1 ngày sau ó cho n¥m men vào. D«n ¿n chuyÃn hoá không triÇt à tinh bÙt thành °Ýng nên hiÇu qu£ th¥p

+ Ph°¡ng pháp mucor malt: dung ch¿ ph©m enzim cça n¥m mÑc Aspergillus nigere, aspergillus awamori& Ã °Ýng hoá tinh bÙt sau mÛi chuyÃn thành °Ýng R ( t¡o Ù th ông thoáng khí)

- Môi tr°Ýng nuôi n¥m mÑc: bÙt cám, tr¥u °ãc thành trùng rÓi r£i Áu lên các khay bÁ dày 3mm. Sau ó c¥y bào tí n¥m mÑc vào nuôi ß 30oC të 3 5 ngày trong iÁu kiÇn hi¿u khí. N¥m mÑc phát triÃn thành r¥t nhiÁu hÇ sãi và b¯t §u hình thành bào tí tÕng hãp amilaza và b¯t §u cho ho¡t lñc cao 1 lúc nào ó. Canh tr°Ýng n¥m mÑc °ãc s¥y khô ß 45oC rÓi óng bao, ta thu °ãc ch¿ ph©m enzim thô.

Dùng ch¿ ph©m enzim này tÉ lÇ 10% °Ýng hoá tin bÙt. Sau 4 6h nh­n °ãc dËch lên men. CuÑi cùng dËch n¥m men t÷ lÇ 10 20% chuyÃn hoá °Ýng thành r°ãu trong 2 ngày. Chu kì s£n xu¥t theo ph°¡ng pháp này r¥t ng¯n, có thà chç Ùng vÁ m·t thÝi gian và ít bË nhiÅm t¡p

b) S£n xu¥t bia

Bia là lo¡i Ó uÑng °ãc °a chuÙng, gi§u dinh d°áng, nÓng Ù cÓn th¥p, h°¡ng th¡m ·c tr°ng, vË ¯ng dËu, lÛp bÍt tr¯ng, mËn, hàm l°ãng CO2 là 4 5 g/l. Tr°Ûc ây s£n xu¥t chç y¿u là të malt ¡i m¡ch. Ngày nay thay mÙt ph§n mald ¡i m¡ch b±ng mÙt sÑ lo¡i ngi cÑc khác

Nguyên liÇu sau khi nghiÁn °Ýng hoá, n¥u l«n vÛi hoa houblong °ãc lÍc à thu l¥y dËch lên men. NÓng Ù °Ýng = 15%. ChÉnh PH rÓi cho lên men

N¥m men sí dång cho s£n xu¥t bia chÉ thuÙc hÍ sac&

Có 2 giÑng: sac& serevisiae Sac& carlbegensis

Trong ó sac& cerevisiae °ãc sí dång à s£n xu¥t n°Ûc gi£i khát lên men ( lên men bÁ m·t, lên men bÁ sâu)

Sac& carlbegensis: s£n xu¥t bia nh¹

*Quá trình lên men chia làm 2 giai o¡n: lên men chính và lên men phå

+ Lên men chính: ti¿n hành ß 10 12oC, thÝi gian trong 4 5 ngày. Quá trình lên men x©y ra r¥t m¡nh m½. N¥m men sí dång ch¥t dinh d°áng có trong dËch lên men là các lo¡i °Ýng ¡n: glucoza, fructoza, °Ýng kép malttoza, dextrin m¡ch ng¯n. Các hãp ch¥t chéa nit¡, aa, protein phân tí nhÏ Ã thñc hiÇn các ph£n éng sinh hoá. H§u h¿t °Ýng °ãc chuyÃn hoá trong thÝi kì này.

+ Lên men phå: Ti¿n hành ß 1 4oC. L°ãng °Ýng còn sót trong dËch ti¿p tåc lên men. Pr l¯ng xuÑng, bia °ãc làm trong và bão hoà CO2. Các lo¡i r°ãu b­c cao và aldehit gi£m, hàm l°ãng este tng lên

Tuó theo giÑng và ph°¡ng pháp lên men, thÝi kì này th°Ýng kéo dài të 2 3 tháng

HiÇn nay còn dung ch¿ ph©m enzim cça n¥m mÑc thay th¿ cho enzim thñc v­t à rút ng¯n thÝi gian và nâng cao hiÇu qu£

Nh±m nâng cao h¡n nïa hiÇu su¥t và chçng lo¡i bia, v¥n Á hoàn thiÇn các chçng lên men thong qua k) thu­t công nghÇ sinh hÍc v«n °ãc r¥t chú ý trong thÝi gian tÛi

c) S£n xu¥t r°ãu vang

R°ãu vang là nhïng s£n ph©m °ãc s£n xu¥t të các lo¡i qu£ khác nhau. Chç y¿u là nho, dâu, m¡ và déa.

VÁ nguyên t¯c r°ãu nho °ãc hình thành trong quá trình lên men tñ nhiên, °Ýng có m·t trong dËch qu£ nho. N°Ûc nho qu£ chéa r¥t nhiÁu °Ýng và các ch¥t dinh d°áng nên nó là môi tr°Ýng lý t°ßng à lên men r°ãu

Ngoài ra axit hïu c¡ tñ nhiên có m·t trong dËch nho s½ éc ch¿ các loài VSV không mong muÑn khác giúp cho quá trình lên men °ãc thñc hiÇn dÅ dàng.

Qu£ hái xuÑng °ãc ría s¡ch nh°ng không thanh trùng. Tr°Ûc khi ép l¥y n°Ûc ta s ông nho b±ng SO2 hay H2S Ã tránh không làm n°Ûc nho bË s­m m§u. Ngoài ra viÇc s ông nho cing éc ch¿ các loài n¥m men khác và t¡o iÁu kiÇn cho n¥m men lên men r°ãu phát triÃn dÅ dàng.

Sau ó em nghiÁn ép l¥y dËch qu£. KiÃm tra nÓng Ù °Ýng trong dËch qu£ rÓi à lên men r°ãu 1 cách tñ nhiên ß nhiÇt Ù të 28 30oC, ¡t Ù r°ãu të 9 10%

Quá trình này chia làm 2 thÝi kì: lên men chính 3 ngà, lên men phå 3 ¿n 4 tháng

Trong thÝi gian lên men phå và c¥t giï, r°ãu °ãc l¯ng trong và tích luù h°¡ng vË ·c tr°ng

Trong nhïng tr°Ýng hãp c§n thi¿t ng°Ýi ta có thà c¥y bÕ sung vi khu©n lên men malolactic là chçng lomonostoc uenes

Mùi vË cça r°ãu nho phå thuÙc nhiÁu vào sñ có m·t cça d«n xu¥t cça tecpen, linalool, geraniol có m·t trong dËch lên men

Nó phå thuÙc nhiÁu vào thÝi gian, iÁu kiÇn ç trong các h§m r°ãu và t°¡ng tác cça r°ãu vÛi thùng g× chéa r°ãu

Cho ¿n nay v«n sí dång chí y¿u n¥m men tñ nhiên à s£n xu¥t r°ãu nho. N¥m men lên men r°ãu vang có sµn ß vÏ qu£ nho chin. Chúng chç y¿u thuÙc hÍ Sac& ellipsoideus, sac& cerevisiae, sac& oviformis

G§n ây các nhà s£n xu¥t r°ãu nho sí dång dËch lên men r°ãu làm mÓi thay th¿ cho n¥m men tñ nhiên. làm gi£m thÝi gian ç, t¡o °ãc r°ãu có mùi vË mong muÑn và giúp giÛi h¡n tÉ lÇ r°ãu hÏng.

Sau lên men ng°Ýi ta xí lý ti¿p r°ãu nho t°¡i ( vang non) b±ng cách cho lên men lactic hay s ông h¡i SO2 ( hay H2S) Ã ngn r°ãu không bË oxi hoá thành s«m m§u.

à nâng Ù r°ãu, ng°Ýi ta th°Ýng bÕ sung cÓn etanol vào r°ãu nho

Trong công nghiÇp, nguyên liÇu °ãc thanh trùng, sau ó xí lí dËch lên men r°ãu b±ng n¥m men thu§n khi¿t à làm mÓi thay th¿ n¥m men tñ nhiên. Theo cách này quá trình lên men có Ënh h°Ûng rõ rÇt, cho phép làm gi£m thÝi gian ç và giÛi h¡n tÉ lÇ r°ãu hÏng. Nh°ng r°ãu vang °ãc t¡o thành cho h°¡ng vË kém h¡n so vÛi à lên men tñ nhiên

Ngoài ra ng°Ýi ta còn chi¿t dËch qu£ b±ng °Ýng hay cÓn rÓi mÛi lên men r°ãu vang

d) S£n xu¥t r°ãu cÓn (r°ãu ch°ng c¥t)

R°ãu ch°ng c¥t chéa cÓn cing là sph©m cça qtrình lên men sac& trên các lo¡i nguyên liÇu khác nhau

VD: R°ãu cônh¯c °ãc ch°ng c¥t të r°ãu nho

R°ãu wiski scott të m§m m¡ch

R°ãu wiski và Jin cça M), vôtka cça Nga të lúa mì và Ngô

R°ãu Rum të °Ýng mía

Các lo¡i r°ãu nói trên có quy trình s£n xu¥t g§n giÑng nhau.

Tr°Ûc h¿t ph£i xí lý t¡o dËch có °Ýng à lên men. Sau ó bÕ sung n¥m men và ti¿n hành lên men ¿n khi ¡t Ù cÓn 9 11% theo thà tích thì ngëng

G¡n hay lÍc à lo¡i xác men ( xác cça n¥m men) rÓi ch°ng c¥t r°ãu

CuÑi cùng cho ç vÛi r°ãu wiski, óng chai Ñi vÛi Jin hay votka

Tuy nhiên c§n chú ý ¿n nhïng ·c iÃm trong s£n xu¥t cça tëng lo¡i r°ãu riêng biÇt

Tr°Ûc h¿t ph£i sí dång úng chçng n¥m men

VD: à s£n xu¥t r°ãu Rum n·ng thÓng th°Ýng ph£i sí dång Shizosaccharomyces. Ngoài ra vi khu©n Saccharo butilium cing tham gia lên men r°ãu Rum ß t÷ lÇ 1/5 so vÛi n¥m men. Vi khu©n th°Ýng °ãc bÕ sung khi dËch lên men có nÓng Ù °Ýng = 6% trÍng l°ãng thà tích và Ù cÓn ¡t të 3,5 4,5%

VÁ nguyên t¯c: chçng n¥m men trong s£n xu¥t nông nghiÇp ph£i chËu °ãc nÓng Ù cÓn të 12 15% theo thà tích. Bßi v­y chúng còn có kh£ nng thu÷ phân các oligosaccarit cça ngi cÑc thành glucoz¡. iÁu này là c§n thi¿t à chuyÃn hoàn toàn ngi cÑc thành etanol + CO2. Ngoài ra à nâng cao hiÇu su¥t t¡o cÓn ng°Ýi ta còn bÕ sung enzim thu÷ phân tinh bÙt vào khâu xí lý ban §u

e) Quá trình lên men r°ãu còn °ãc éng dång trong công nghÇ làm bánh mì

à s£n xu¥t bánh mì ng°Ýi ta chÉ sí dång sac& cerevisiae là chç y¿u. ó là nhïng chçng dÅ khu¿ch tán vào n°Ûc, có ·c tính sinh hoá Õn Ënh và có Ù bÁn vïng tÑt ( không dÅ tñ thu÷ phân, r¥t bÁn nhiÇt, có thà sinh s£n nhanh, hàm l°ãng ch¥t dinh d°áng dÅ h¥p thå cao

Quá trình làm bánh mì, n¥m men chuyÃn °Ýng thành r°ãu + CO2 Óng thÝi tích tå diaxetin. Khi n°Ûng, CO2 thoát ra làm bánh phÓng và xÑp. iaxetin ß nhiÇt Ù cao s½ t¡o thành axetorin, t¡o h°¡ng th¡m ·c tr°ng cça cùi bánh mì

Ngoài chçng giÑng trên, có nhiÁu nghiên céu tìm cách sí dång 1 sÑ chçng khác nh° torula, candida, aspora à s£n xu¥t men bánh mì khác vÛi các chçng sac& serevisiae chÉ Óng hoá °ãc °Ýng hecxoz¡. Các loài n¥m men này có thà sí dång °ãc °Ýng pentoz¡. Tuy nhiên cho ¿n nay v«n ch°a sí dång thành công các loài này s£n xu¥t men bánh mì ß quy mô công nghiÇp

Ñi vÛi các lo¡i bÙt nhão chéa nhiÁu °Ýng và má, nh°ng có ít n°Ûc có thà s° dång chçng n¥m men °a th©m th¥u hay cac con lai giïa sac& serevisiae vÛi các chçng hoang d¡i

Khi sí dång n¥m men, b°Ûc §u tiên ta ph£i thu sinh khÑi. Sau ó mÛi lên men. Các n¥m men có kh£ nng lên men r°ãu còn °ãc dung à ç men théc n gia súc, théc n gia súc sau ç men có h°¡ng vË th¡m ngon, kích thích tiêu hoá cça gia súc

5: MÙt sÑ n¥m men iÃn hình và nhïng VSV có h¡i trong quá trình lên men r°ãu

a) MÙt sÑ n¥m men iÃn hình

Sac& cerevisiae là loài phåc vå con ng°Ýi lâu Ýi nh¥t à s£n xu¥t r°ãu vang, bia, sake& nhïng Ó uÑng có cÓn và bánh mì

Ngoài ra Khuyveromyces fragellis là 1 n¥m men lên men °Ýng lactoza dùng à s£n xu¥t cÓn të n°Ûc sïa

Sac& lipolytica phân hu÷ hidrocacbua và °ãc dung à s£n xu¥t protein

*3 loài này thuÙc lÛp ascomycetes (n¥m men có túi)

Trichosporon aitaneum, oxi hoá °ãc nhiÁu hãp ch¥t hïu c¡ trong ó có 1 vài ch¥t Ùc nh° các phenol và óng vai trò quan trÍng trong hÇ thÑng làm s¡ch môi tr°Ýng theo con °Ýng hi¿u khí

Phaffia rhodozyma tÕng hãp astaxantic 1 lo¡i cateroit có thà dung à nhuÙm m§u thËt các lo¡i cá hÓi

b) Nhïng VSV có h¡i cho lên men r°ãu

- N¥m men

Các chçng hoang d¡i: Sac& pasteurianus và Sac& intermedius chúng làm r°ãu vang, bia có mùi khó chËu

NhiÁu loài thuÙc giÑng Hasenula và Pichia. Chúng có hình thái, tính ch¥t giÑng n¥m men S... Nh°ng kh£ nng lên men kém, t¡o nhiÁu este. Chúng có kh£ nng dùng r°ãu làm nguÓn théc n C. Oxi hoá r°ãu thành CO2 và n°Ûc. HiÇu su¥t lên men kém, làm tiÁn Á cho r°ãu bË chua

- Nhóm vi khu©n

Vi khu©n lactic lên men y¿m khí ß iÁu kiÇn t°¡ng tñ nh° iÁu kiÇn lên men r°ãu lactic t¡o axit lactic làm chua r°ãu vang và bia

Vi khu©n axetic làm hÏng r°ãu vang g·p mùi khó chËu vì chúng oxi hoá r°ãu thành axit axetic

Vi khu©n butiric làm r°ãu bË chua, thÑi

II: Lên men lactic

Là sñ phân gi£i các °Ýng thành axit lactic d°Ûi tác dång cça các vi khu©n lactic

Lên men lactic có thà chia thành 2 lo¡i: Lo¡i iÃn hình và ·c biÇt

1: Lên men lactic iÃn hình

a) C¡ ch¿

C6H12O6 --- CH3- CHOH-COOH + E

Phân tí °Ýng lactoza °ãc chuyÃn hoá theo chu trình Embden Mayerhoff

Do trong t¿ bào vi khu©n lên men lactic không có enzym decacboxylaza nên chúng không thà phân gi£i axít piruvic xa h¡n, mà ph£i dung axit piruvic làm ch¥t nh­n H2 cuÑi cùng.

Axit piruvic nh­n H2 s½ trß thành axit lactic

b) Tác nhân sinh hÍc

Nhïng loài vi khu©n lactic gây nên quá trình lên men lactic iÃn hình

Có thà x¿p chúng thành 2 nhóm chính: C§u khu©n và trñc khu©n. VÛi nhïng ·c tính chung là không chuyÃn Ùng, không t¡o bào tí, nhuÙm Gram d°¡ng và hô h¥p y¿m khí, lên men °ãc nhiÁu lo¡i °Ýng monosacarit, disaccarit. Nh°ng hoàn toàn không lên men °ãc tinh bÙt và gluxit phéc t¡p

Dinh d°áng hïu c¡ phéc t¡p th°Ýng c§n có protein và các ch¥t sinh tr°ßng. C§n nh¥t là vitamin B2

C§u khu©n: là nhïng vi khu©n không có bào tí, th°Ýng k¿t ôi hay k¿t chu×i, hay g·p të sïa và các s£n ph©m të sïa. Phát triÃn tÑt nh¥t ß 25 30oC . Lên men °ãc nhiÁu lo¡i °Ýng ¡n gi£n nh° Glucoza, maltoza, lactoza& chÉ t¡o thành axit lactic ( 0,8 1%)

Nhïng giÑng iÃn hình: Streptococcus lactic và S& cremois

S& diacetylatic làm ông tå sïa sau 10 12 h bên c¡nh s£n ph©m chính là axit lactic còn có kh£ nng tÕng hãp các este.

Chçng S& cremocris th°Ýng làm ông tå sïa sau 1 ngày. Có kh£ nng sinh tÕng hãp Bacterium diplococun

Trñc khu©n: Lacto bacterium, lên men °Ýng lactoza ß nhiÇt Ù 40 45oC, kh£ nng tích tå axit lactic lÛn h¡n so vÛi S& Các giÑng iÃn hình là lactobacterium bulgarium

Trñc khu©n dài 4 5 Mm th°Ýng x¿p thành chu×i, lên men °ãc nhiÁu lo¡i °Ýng ¡n nh° fructoza, glucoza, lactoza, galactoza & tích tå °ãc ( 2,7 3,7%) axit lactic, không có kh£ nng lên men maltoza và saccaroza

+ Lacto bacterium casein: là trñc khu©n nhÏ, kích th°Ûc 2 6 Mm, lên men glucoza, galactoza, lactoza, fructoza, maltoza& có kh£ nng tÕng hãp °ãc proteaza °ãc éng dång nhiÁu trong s£n xu¥t phomat

+ Lactobacterium dellbruikii: chËu °ãc nhiÇt Ù cao, trñc khu©n dài 7Mm, không lên men °ãc °Ýng lactoza. Kh£ nng tích tå axit lactic là 2,5% éng dång trong s£n xu¥t axit lactic trong công nghiÇp

+ Lactobacterium cucumeris fermentati: có trong lên men d°a chua, lên men các lo¡i rau qu£ chua

Ngoài 2 giÑng c§u khu©n, trñc khu©n nói trên thì mÙt sÑ nâm mÑc nh° mucor hay Rhizopus cing có kh£ nng lên men lactic nh°ng ho¡t lñc th¥p.

VD: Rhizopus oryrae chuyÃn hoá 15% °Ýng cça nguyên liÇu ß nhiÇt Ù 30oC thành axit lactic có ch¥t l°ãng tÑt dung trong công nghiÇp s£n xu¥t n°Ûc gi£i khát

2: Lên men lactic ·c biÇt

Quá trình này cho nhïng hãp ch¥t khác nhau nh° axit lactic kho£ng 40%, axit sucxinic 20%, axit axetic và axit etylic 10 15%

Các ch¥t khí nh° CO2 và H2: 5%

C6H12O6----- CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3COOH + C2H5OH + CO2 + H2 + E

Trong t¿ bào vi khu©n lên men lactic dË hình hay ·c biÇt có enzyme decacboxylaza có thà ph©n gi£i axit piruvic thành CH3CHO và CO2

Tuy nhiên enzim này không ph§n gi£i °ãc h¿t l°ãng axit piruvic nên 1 ph§n axit ã °ãc chuyÃn thành axit lactic và sucxinic

C6H12O6 ----- CH3-CHOH-COOH + HOOC- CH2-CH2-COOH + CH3COOH+ C2H5OH + CO2 + H2 + E

b: Tác nhân sinh hÍc

Vi khu©n lên men lactic dË hình có nhïng iÃm áng chú ý sau:

Bacteriumcoly: là nhïng trñc khu©n nhÏ, ng¯n, nhuÙm Gram âm, có kh£ nng di Ùng, không t¡o bào tí, hô h¥p tuó tiÇn trong iÁu kiÇn y¿m khí chuyÃn °Ýng thành axit lactic luôn hình thành indol

Bacterium lactic aerogenes: g§n giÑng vÛi Bacteriumcoly nh°ng khi phân gi£i protein không t¡o nên indol

Bacterium brasicase fermentati th°Ýng g·p trong d°a, hô h¥p tuó tiÇn

Bacterium pentouceticum: là nhïng trñc khu©n nhÏ kho£ng 1,3 2,5Mm, b¯t m§u gram d°¡ng nh°ng ngoài °Ýng hexosain có kh£ nng lên men °Ýng pentoza à t¡o thành axit lactic và axit axetic

3: èng dång cça lên men lactic

a: S£n xu¥t axit lactic: ch¥t gây chua trong công nghiÇp thñc ph©m, là ch¥t giï m§u trong công ngiÇp dÇt hay dung trong viÇc ánh bong b±ng iÇn trong ch¿ bi¿n v­t liÇu d»o

Axit lactic là axit hïu c¡ §u tiên °ãc s£n xu¥t b±ng ph°¡ng pháp lên men. S£n l°ãng hang nm ß M) và Châu âu là > 40.000 t¥n

Þ M) g§n nh° 100% axit lactic °ãc s£n xu¥t b±ng ph°¡ng pháp hoá hÍc.

Þ Châu âu thì 1 nía lên men °Ýng glucoza nhÝ giÑng lactobaterius delbruikii

Trong công nghiÇp th°Ýng i të nguyên liÇu §u là rÉ °Ýng ho·c các lo¡i bÙt ngi cÑc °ãc thu÷ ph©n tr°Ûc b±ng axit

Sau ó chu©n bË dËch lên men (10 15%) Các ch¥t khoáng và dinh d°áng Nit¡, rÓi em lên men b±ng vi khu©n lactobacterium delbruikii. N¿u nguyên liÇu §u là sïa thì dung streptococcus lactic có kh£ nng lên men °Ýng lactoza ß nhiÇt Ù cao ( 45 50oC) nhÝ ó tránh °ãc nhiÅm t¡p, thÝi gian lên men là 8 10 ngày.

Trong quá trình lên men th°Ýng xuyên bÕ sung CaCO3, d° vÛi måc ích trung hoà axit lactic t¡o s£n ph©m lactaccanxi. Do v­y hàm l°ãng lactaccanxi trong dung dËch có thà ¡t 14% t°¡ng °¡ng vÛi 70 80% nguyên liÇu ban §u

N¿u không có CaCO3 nÓng Ù axit chÉ ¡t 2,2 2,5%

Thu dËch lên men tách lactic canxi tinh ch¿ k¿t tça b±ng các axit vô c¡ nh° H2SO4 loãng ß 60 70oC axit lactic °ãc gi£i phóng

b: MuÑi chua rau qu£ và ç théc n gia súc

MuÑi chua rau qu£ là quá trình lên men lactic rau qu£ thñc ph©m ¡t các yêu c§u

+ T¡o °ãc l°ãng sinh khÑi vi khu©n có ích éc ch¿ hay l¥n át các VSV gây thÑi

+ Gây chua, t¡o h°¡ng vË th¡m, ngon cho s£n ph©m

+ ChuyÃn hoá qu£ thành d¡ng chin sinh hÍc, do ó mà hiÇu su¥t tiêu hoá tng

- ChuyÃn hoá sinh hÍc chia làm 3 giai o¡n

+ MuÑi n NaCl vÛi nÓng Ù ban §u là 2,5 3% t¡o dung dËch °u tr°¡ng, °Ýng và các ch¥t të t¿ bào rau qu£ 1 ph§n s½ khu¿ch tán ra ngoài môi tr°Ýng hay dËch lên men làm cho vi khu©n lactic cùng các lo¡i VSV khác cing phát triÃn.

Do vi khu©n lactic phát triÃn m¡nh, PH môi tr°Ýng gi£m 3 3,5% làm éc ch¿ các VSV khác

Vi khu©n lactic chi¿m °u thà tuyÇt Ñi, rau qu£ trß nên chua ngon

+ Nguyên nhân d°a khú : là do rau qu£ ría không k), d­p nát và chéa nhiÁu t¡p ch¥t

NÓng Ù muÑi bàn §u không ¡t 2,5 3%

Không ­y, nén k), t¡o iÁu kiÇn cho vi khu©n lactic phát triÃn

PH là y¿u tÑ r¥t quan trÍng. N¿u PH 3 3,5% thì vi khu©n lactic phát triÃn chi¿m °u th¿

PH : 4,5 5 Vi khu©n gây thÑi ho¡t Ùng

PH : 5 5,5 Vi khu©n °Ýng ruÙt phát triÃn

PH : 2,5 3 N¥m men d¡i ho¡t Ùng

PH : 1,2 3 N¥m mÑc phát triÃn

+ Khi rau qu£ ã chua

Ph gi£m xuÑng ¿n 3 thì vi khu©n lactic cing bË éc ch¿ . N¿u cé ti¿p tåc nh° v­y thì n¥m men và n¥m mÑc s½ phát triÃn ph©n gi£i axit lactic thành CO2 và n°Ûc. Ù chua gi£m i, PH tng lên, s£n ph©m b¯t §u có váng, môi tr°Ýng gi£m chua, có mùi mÑc, nhiÁu bÍt khí

Kh¯c phåc : N¿u muÑn s£n ph©m không quá lactíc thì có thà giï ß 2 4 % Óng thÝi bÕ sung ch¥t diÇt n¥m Natri benzoat

+æ théc n gia súc : thñc ch¥t cing là quá trình lên men lactic. Sí dång vi khu©n lactic à giï hay b£o qu£n théc n gia súc °ãc t°¡i sinh hÍc . Các lo¡i rau, lá và thân Ùng v­t °ãc °a vào các hÑ. Lúc §u các VSV có trên lá, thân rÅ s½ phát triÃn trong iÁu kiÇn hi¿u khí, t¡o ra môi tr°Ýng kË khí cho axit lactic phát triÃn

Óng thÝi khi VSV hi¿u khí phát triÃn, sinh tr°ßng s½ phân c¯t các lo¡i polysaccarit và protein thành các c¥u tí nhÏ h¡n, giúp cho vi khu©n lactic dÅ h¥p thå. æ chua tÑt ngh)a là t¡o °ãc PH < 4,5, l°ãng axit lactic chi¿m kho£ng 40 60%, axit lactic 40 60% không sinh ra ho·c ít sinh ra axit butiric.

HiÇn nay ng°Ýi ta th°Ýng c¥y chçng lacto bacterium plantarum

à nâng cao ch¥t l°ãng cça théc n chn nuôi

* Ch¿ bi¿n sïa

B£o qu£n sïa không bË h° hÏng do vi khu©n gây thÑi. T¡o nên nhïng s£n ph©m mÛi, sïa chua, phomat& có h°¡ng vË và giá trË dinh d°áng cao h¡.

+ Sïa chua yaourt

Là s£n ph©m lên men lactic các d¡ng sïa d¡ng lÏng khác nhau, ã khí trùng Paxt¡ ( sïa chua 3%, má sïa trÙn vÛi sïa ã vÛt váng - sïa g§y làm tng hàm l°ãng ch¥t tan, c£i thiÇn c¥u trúc gen, protein&

D°Ûi tác dång cça nhiÁu vi khu©n lactic khác nhau :

VD : Streptococcus lactic

S& Ceremmonis

S& Themophilus

Lacto bactecillus Bungaricus

L& axidophilus

Quá trình y¿m khí x©y ra ß 42 45oC trong 3 4 giÝ. Lactoza s½ chuyÃn thành axit lactic.

PH dung dËch sïa gi£m të 4 5 làm casein ông tå, sïa keo sÇt quánh mËn giÑng nh° gel có vË chua dËu ( 40 60oSH). H°¡ng vË dÅ chËu.

Ph§n quan trÍng trong h°¡ng th¡m ·c biÇt cça yaourt là các hãp ch¥t Cacbon và dyxetyl ·c biÇt là axetin (axetandehit) chi¿m °u th¿

VËêc thêm °Ýng và hoa qu£ và yaourt làm tng áng kà sÑ l°ãng tiêu thå s£n ph©m này.

Þ mÙt sÑ n°Ûc sïa chua °ãc s£n xu¥t të sïa dê, sïa cëu, trâu, tu§n lÙc&

Ng°Ýi ta ch¿ sµn các viên sïa chua të các lo¡i vi khu©n và n¥m men. Dùng viên này bÏ vào cÑc sïa thì quá trình lên men °ãc Ënh h°Ûng nên quá trình lên men ng¯n và h°¡ng vË th¡m ngon h¡n vì có thêm n¥m men ho¡t Ùng

* Kêfia và Kumis

Là các lo¡i Ó uÑng të sïa chua r°ãu gi§u CO2, nhiÁu bÍt. Khu hÇ VSV gÓm n¥m men Torula hay cania chËu trách nhiÇm Ñi vÛi quá trình lên men r°ãu và các vi khu©n Streptococcus lactic, Lactobacillus causalicus chËu trách nhiÇm Ñi vÛi lên men lactic

H¡t kêfir dùng à s£n xu¥t sïa chua kêfir chéa các cåc sïa ông cùng vÛi các vi khu©n kêfir

Còn Kumis °ãc làm të sïa ngña hay sïa dê, thanh trùng Paxt¡ rÓi làm l¡nh ¿n 28oC rÓi c¥y các giÑng Kumis thu§n khi¿t

Themobacterium Bungaricus và n¥m men Candida

Nuôi hay lên men trong 2 giÝ ¡t °ãc Ù axit 0,7 1,8% axit lactic, 1 2,5% r°ãu.

C£ hai Ó uÑng làm të sïa này Áu là các s£n ph©m Ëa ph°¡ng cça vùng Caucanus và các vùng th£o nguyên ß trung á. Chéa axit lactic, r°ãu, CO2 và 1 sÑ s£n ph©m phân gi£i të casein do ho¡t Ùng cça n¥m men

III: Lên men propionic

C¡ ch¿ là quá trình phân gi£i °Ýng ho·c axit lactic thành axit propionic,CH3COOH, CO2 và n°Ûc

3C6H12O6--- 4CH3-CH2-COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H20 + E

3CH3CHOHCOOH--- CH3-CH2-COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + E

D°Ûi tác dång cça vi khu©n propionic

Tác nhân cça quá trình là vi khu©n propionic thuÙc giÑng propioni bacterium. Loài ho¡t Ùng nhiÁu nh¥t là Bacterium acidipropionil, ó là nhïng trñc khu©n Gram d°¡ng, không chuyÃn Ùng, không t¡o bào tí, hô h¥p y¿m khí, nhiÇt Ù phát triÃn tÑi thích 30 35oC, PH trung tính có kh£ nng lên men mÙt sÑ lo¡i °Ýng lactoza. Dinh d°áng Nit¡ hïu c¡. Phân gi£i mÙt sÑ lo¡i muÑi lactac

* èng dång à s£n xu¥t phomat

Phomat là s£n ph©m thu °ãc të casein sïa ông tå b±ng cách lo¡i bÏ dËch °Ýng sïa và làm chin cåc vón b±ng khu hÇ VSV ·c biÇt

Nguyên liÇu có thà là sïa bò, dê cëu. Quy trình công nghÇ gÓm 2 công o¡n chính là ông tå casein và ç chin phomat

ông tå casein ( thu phomat thô)

Sïa sau khi khí trùng °ãc iÁu chÉnh tÛi hàm l°ãng ch¥t béo, hàm l°ãng protein tÛi giá trË mong muÑn

C¥y giÑng khßi Ùng gÓm vi khu©n lactic hay vi khu©n propionic, n¥m sãi nh° Pennicilium camemberti

P& candidum

P& roqueforty

VÛi mÙt sÑ vi khu©n mang s¯c tÑ vang hay Ï nh° : Bacterium linens. MÙt sÑ c§u khu©n và n¥m men. Quá trình lên men lactic x©y ra làm PH gi£m nhanh. Sïa s½ ông tå thành khÑi váng lÏng, mÁm t¡o cåc vón.

Sau lên men lactic quá trình °ãc ti¿p nÑi b±ng sñ bÕ sung Rênin, gel protein này s½ °ãc c¯t thành nhïng hình khÑi nhÏ trong khi ang °ãc un nóng, khu¥y nh¹, dËch °Ýng sïa °ãc lo¡i bÏ. Ng°Ýi ta thu °ãc ph§n cåc vón chéa má là phomat thô. Phomat thô này °ãc ép, tách n°Ûc và ¡t °ãc Ù r¯n mong muÑn và chuyÃn sang quá trình làm chín

b) æ chín phomat

KhÑi Phomat thô °ãc cho vào bà ngâm muÑi Ca nh±m c£i thiÇn sñ ông tå cça protein và c¥u trúc cça Phomat

Còn muÑi Nitrat à kiÁm hãm nhïng vi khu©n y¿m khí có kh£ nng t¡o bào tí và nhïng vi khu©n có s¯c tÑ t¡o m§u

Fromage °ãc ç chín ß nhiÇt Ù 18 22oC. §u tiên là quá trình chín lactic. Các vi khu©n lactic nh° Streptococcus lactic lên men ti¿p °Ýng lacto còn l¡i sau ó vi khu©n propionic tÕng hãp proteinaza phân hu÷ cazein thành peptit và aa Óng thÝi chuyÃn hoá muÑi lactac thành axit propionic, axit axetic và CO2

Quá trình sí dång vi khu©n propionic th°Ýng kéo dài. Trong mÙt sÑ lo¡i phomat ng°Ýi ta th°Ýng dùng n¥m sãi penicilium candidum& Ã thu÷ phân protein t¡o h°¡ng vË ·c tr°ng cho s£n ph©m.

Nh° v­y sñ chín cça phomat mÁm x©y ra të ngoài vào trong. Vì th¿ trong giai o¡n §u s½ có mÙt ph§n vÏ chín và 1 ph¥n lõi ch°a chín.

Sñ chín không Óng Áu x©y ra là do sñ chênh lÇch vÁ PH. Þ trong khÑi pho mat PH th¥p vì sñ có m·t cça axit lactic, còn ß ngoài vÏ các loài n¥m sãi ·c tr°ng phát triÃn ã nâng PH do ph£n éng t¡o CO2 të các aa.

Sñ chín ß phomat céng x©y ra Óng Áu ß trong toàn bÙ khÑi phomat

IV : Lên men Butiric

Là n¥m men butiric °ãc tìm ra vào nm 1814. Lên men hay s£n xu¥t të rÉ °Ýng 1843 nh°ng ¿n nm 1861 mÛi °ãc Pasteur tìm ra b£n ch¥t

C¡ ch¿

C6H12O6 --- CH3-COCOOH --- CH3CHO --- CH3-CHO-H-CH2-CHO --- CH3CHOH-CH2-CHO --- CH3-CH2-CH2-COOH

Trong quá trình lên men này H2 không °ãc chuyÃn cho nhïng ch¥t nh­n mà t¡o thành H2 phân tí

2 Phân tí CH3CHO trùng hãp vÛi nhau t¡o thành aldehit hidrooxy butyric. Quá trình này có sñ trùng hãp nhïng ch¥t có 2 Cacbon thành nhïng hãp ch¥t có 4 Cacbon.

Thñc t¿ ngoài nhïng s£n ph©m kà trên còn hình thành nhïng s£n ph©m phå nh° axit axetic, r°ãu etylic và n¿u môi tr°Ýng có PH h¡i axit thì s½ tích tå nhïng axeton và r°ãu butanol

Tác nhân sinh hÍc, vi khu©n lên men butiric gÍi chung là vi khu©n butyric phân bÑ rÙng rãi trong tñ nhiên, luôn có trong ¥t, n°Ûc th£i, fân, rác, sïa và phomat

Chúng chç y¿u thuÙc giÑng Clostridium, ó là nhïng trñc khu©n có chu mao ( có tiên mao xung quanh t¿ bào, dài 3 10 Mm, sinh bào tí. Trong t¿ bào chéa nhiÁu Granuloza hô h¥p y¿m khí b¯t buÙc, lên men °ãc c£ °Ýng ¡n gi£n và °Ýng phéc t¡p nh° dextrin, tinh bÙt, axit lactic, axit piruvic. Sí dång protein, peptone, aa, muÑi amôn nitrat. MÙt sÑ loài còn sí dång c£ Nit¡ phân tí.

Nhïng giÑng iÃn hình là Clostridium butilicum ngoài kh£ nng lên men butyric, còn lên men các gluxit thành r°ãu butylic. GiÑng clostridium felrineum có hình thái t°¡ng tñ loài trên nh°ng có kh£ nng sinh tÕng hãp pectinaza nên có kh£ nng phân hu÷ pectin

+ Ý ngh)a cça quá trình lên men butyric

Lãi ích: Vi khu©n butiric phân gi£i xác thñc v­t, góp ph§n vào viÇc vô c¡ hoá các hãp ch¥t hïu c¡ và °ãc sí dång à s£n xu¥t axit butyric, axetan butanol, izo propanol

Tác h¡i: Nó làm h° hÏng nhiÁu lo¡i thñc ph©m nh° rau qu£. Làm ôi chua b¡ sïa phomat, làm phÓng Ó hÙp, làm chua thÑi r°ãu. Khi phân gi£i xác hïu c¡ trong tñ nhiên tích luù axit butyric l¡ trong ¥t gây b¥t lãi vÛi sñ phát triÃn cça cây trÓng.

èng dång à s£n xu¥t ax butyric

Là mÙt ch¥t lÏng không m§u, mùi h¯c khó chËu, trong tñ nhiên th°Ýng g·p ß d¡ng glicerit, có trong ch¥t béo ß Ùng thñc v­t, nh¥t là trong b¡. Trong công nghiÇp nó °ãc sí dång làm h°¡ng liÇu ß d¡ng este cho s£n xu¥t r°ãu, bia bánh k¹o

VD: Butirac metyl : mùi táo

B& : Mùi lê

* èng dång : S£n xu¥t butyric

Nguyên liÇu là các lo¡i °Ýng, °Ýng bÙt r» tiÁn, rÉ °Ýng khoai tây.

Nguyên liÇu tinh bÙt có thà không c§n °Ýng hoá tr°Ûc vì các vi khu©n butyric có hÇ enzim amilaza. Tuy nhiên à tiÇn cho viÇc lên men và rút ng¯n thÝi gian lên men th°Ýng thu÷ phân s¡ bÙ b±ng axit nit¡ric vÛi t÷ lÇ là 0,4 0,5% nguyên liÇu sau ó trung hoà b±ng Ca(OH)2 ho·c b±ng CaCO3 d°. BÕ sung 1 1,5% bÙt ­u l¡c

un sôi dËch lên men, làm nguÙi ¿n 40oC rÓi c¥y vi khu©n butiric thu§n khi¿t. Cing có thà sí dång canh tr°Ýng vi khu©n t­p trung butiric ß nhiÇt Ù 80oC. Sau ó giï ß 40oC trong 8 10 ngày s½ thu °ãc dËch lên men chéa 40 50 % axit butiric ß d¡ng muÑi Canxi

C§n l°° ý là luôn bÕ sung CaCO3. N¿u mt là axit thì trong s£n ph©m s½ t¡o nhiÁu axeton và r°ãu butanol

un sôi dËch lên men à k¿t tça protein, lÍc, cô ·c të 4 5 l§n rÓi dùng HCl à ©y axit butiric, thu °ãc axit butiric tñ do nÕi thành mÙt lÛp trên bÁ m·t nh° d§u chi¿t, em tinh ch¿, cing có thà chuyÃn butirat Canxi thành butirat natri nhÝ muÑi Na2SO4

Sau ó dùng H2SO4 ©y axit butyric n¿u muÑn s£n xu¥t este thì cho axit butiric thu °ãc không c§n tinh ch¿ em ph£n éng ngay vÛi các r°ãu trong sñ có m·t cça H2SO4

Bài 3: Các quá trình chuyÃn hoá hi¿u khí

Là nhïng quá trình hô h¥p cça VSV trong iÁu kiÇn hi¿u khí

iÃm khác nhau c¡ b£n cça quá trình lên men và quá trình hô h¥p hi¿u khí là ch¥t H2 cuÑi cùng là nhïng hãp ch¥t hïu c¡ ch°a no, trong quá trình oxi hoá ch¥t nh­n H2 cuÑi cùng là O2 phân tí

Các hãp ch¥t hïu c¡ ch°a no có thà không ç à nh­n h¿t toàn bÙ H2 sinh ra trong ó H2 có thà thoát ra d°Ûi d¡ng phân tí.

Trong quá trình oxo hoá thì s£n ph©m cuÑi cùng cça oxi hoá là CO2 và n°Ûc ( n¿u oxi hoá hoàn toàn ho·c là nhïng ch¥t hïu c¡ n¿u oxi hoá không hoàn toàn

Trong tr°Ýng hãp oxi hoá không hoàn toàn các VSV cing hô h¥p hi¿u khí nh°ng s£n ph©m ti¿t ra môi tr°Ýng là nhïng ch¥t hïu c¡ chÉ °ãc oxi hoá 1 ph§n các xêto axit, axit axetic, axit gluconic, axit fumaric, axit xitric hay là nhïng s£n ph©m này giÑng vÛi s£n ph©m cça 1 sÑ quá trình lên men.

Quá trình oxi hoá không hoàn toàn °ãc gÍi là quá trình lên men hi¿u khí

I: Oxi hoá lipit và ch¥t béo

Lipit là este phéc t¡p cça glicerin và các axit béo. Lipit cing nh° axit béo là các hãp ch¥t hïu c¡ t°¡ng Ñi bÁn, quá trình chuyÃn hoá x£y ra t°¡ng Ñi ch­m

C¡ ch¿: glicerit bË thu÷ ph©n

CH2-O-COR1 H2O R1COOH

& & & & & .R2 gly +R2COOH

& & & & & .R3 Lipaza R3COOH

Sau ó glycerin ti¿p tåc bË oxi hoá 1 cách dÅ dàng. Còn axit béo là 1 ch¥t bÁn thì lúc §u, °ãc tích tå l¡i trong môi tr°Ýng rÓi d§n d§n mÛi chuyÃn hoà B oxi hoá

Quá trình này ít có ý ngh)a trong công nghiÇp

II: Sñ oxi hoá r°ãu thành axit axetic

Là axit hïu c¡ quan trÍng nh¥t vÁ ph°¡ng diÇn công nghiÇp, nó °ãc sí dång trong công nghiÇp ch¿ bi¿n cao su, ch¥t d»o, các sãi axetat, d°ãc ph©m và thuÑc trë sâu.

Þ nh­t b£n axit axetic là c¡ ch¥t à len men s£n xu¥t các aa

Sñ oxi hoá etanol thành axit axetic nhÝ vi khu©n axetic chÉ có trong tr°Ýng hãp s£n xu¥t gi¥m còn tÕng hãp hoá hÍc thì dña vào sñ cacbonat hoá methanol

C¡ ch¿ ph£n éng

CH3CH2OH+1/2O2ancoholhydrogenaza CH3CHO

+H2O CH3CH(OH)2 +1/2O2 CH3COOH

Tác nhân sinh hÍc:

1862: Nghiên céu bÇnh cça r°ãu vang, Paxt¡ vi¿t 1 lu­n án vÁ vai trò cça VSV này trong sñ lên men d¥m. ¿n nay tìm th¥y h¡n 20 loài vi khu©n axetic và x¿p chúng vào mÙt nhóm là axeto bacte. ó là nhïng trñc khu©n t°¡ng Ñi lÛn, không chuyÃn Ùng không có bào tí, khi sinh tr°ßng m¡nh m½ t¡o thành nhïng màng khu©n còn gÍi là khu©n giao oàn trong ó vi khu©n axetic k¿t thành sãi dài nhïng t¿ bào thau Õi hình dáng, phình to lên, chúng thuÙc lo¡i hi¿u khí b¯t buÙc

NhiÇt Ù tÑi thích: 30 35oC. iÃn hình là mÙt sÑ loài nh° sau:

+ Aceto bacter aceti: ó là nhïng trñc khu©n mà t¿ bào luôn dính vÛi nhau thành chu×i. Khi nhuÙm I2 thì cho m§u vàng ­m, trong t¿ bào có nhiÁu glycogen. ChËu °ãc nÓng Ù r°ãu khá cao 11% và tích luù °ãc 6% axit axetic. NhiÇt Ù tÑi thích là 34oC

+ Aceto bacte pasterunium: hình thành màng khô nhn nheo, trong t¿ bào chéa nhiÁu granuloza, Khi nhuÙm I2 cho m§u xanh ­m

+ Acetobacte Kutzin guanum. Khi nhuÙm I2 cing cho m§u xanh th«m, t¡o thành màng nh§y, không bÁn dính vào thành bình

+ Aceto bacte oreleaneme là nhïng vi khu©n th°Ýng sí dång trong các ph°¡ng pháp lên men thç công chËu °ãc 10 12% Ù r°ãu, tích luù °ãc 9 9,5% axit axetic. Quá trình oxi hoá x©y ra ch­m thì sñ ti¿p xúc giïa không khí và vi khu©n chÉ x©y ra trên bÁ m·t

+ Acetobacte Shutzenbatchi: là vi khu©n mang tên nhà công nghiÇp ng°Ýi éc, °ãc sí dång trong ph°¡ng pháp lên men nhanh trong công nghiÇp, ó là nhïng trñc khu©n dài, tích luù °ãc tÛi 11,5% axit axetic

+ Acetobacte xylynum: Khi lên men t¡o màng d¥m dày nh° sïa trên bÁ m·t dung dËch, màng này chéa nhiÁu hemi xenluloza nên khi nhuÙm vÛi I2 và H2SO4 thì cho m§u xanh. Chúng tích tå °ãc 4 5% axit axetic và có nh°ãc iÃm là oxi hoá ti¿p tåc axit axetic thành CO2 và H2O nên làm gi£m hiÇu su¥t thu hÓi. Bßi v­y c§n tránh lo¡i này trong s£n xu¥t

3: èng dång

a) Ph°¡ng pháp bÁ m·t.

ây là ph°¡ng pháp thç công( ph°¡ng pháp ch­m) còn gÍi là ph°¡ng pháp olean °ãc bi¿t ¿n të nm 1970 t¡i vùng trÓng nho nÕi ti¿ng orean

Tr°Ûc h¿t r°ãu vang °ãc pha loãng và axit hoá bng axit axetic, tÉ lÇ dËch lên men th°Ýng là 2% axit axêtic, 4% r°ãu ho·c 3% axit axetic, 3% r°ãu

DËch này °ãc °a vào các hÇ thÑng thùng n±m ngang có các van à cho nguyên liÇu vào và l¥y s£n ph©m ra , thùng °ãc mß n¯p cho thoáng khí nh°ng có phç v£i màn à tránh nhiÅm t¡p. NhiÇt Ù tÑi thích là 25 30oC

Khi nhiÇt Ù tng lên so vÛi môi tr°Ýng kho£ng 2 3 Ù màng d¥m ã phát triÃn và b¯t §u xu¥t hiÇn quá trình lên men

Do màng vi khu©n bao phç bÁ m·t dung dËch nên sñ xâm nh­p cça O2 không khí vào c¡ ch¥t r¥t h¡n ch¿ và vì th¿ quá trình oxi hoá diÅn ra r¥t ch­m ch¡p ¿n 3 -4 tu§n th­m chí có thà là 6 tu§n n¿u vào mùa ông,

S£n ph©m thu °ãc chéa 5 6 % axit axetic. Nh°ng n¿u sau ph°¡ng pháp lên men bÁ m·t °ãc c£i ti¿n b±ng cách °a dËch lên men vào khay chiÁu sâu 5 20 cm. X¿p trên các giàn trong phòng nuôi.

BuÓng nuôi °ãc £m b£o Ù ©m và ch¿ Ù không khí, biÇn pháp nuôi nh° v­y cho phép thu °ãc d¥m trong thÝi gian ng¯n h¡n. Tuy nhiên tÕn th¥t Ñi vÛi cÓng và axít axetic c§n °ãc lo¡i trë nhÝ sñ hÓi l°u không khí ho·c bÙ ph­n h¥p phå h¡i axit axetic trong khí th£i

D¥m °ãc s£n xu¥t trong thÝi gian dài r¥t th¡m ngon, m·t b±ng s£n xu¥t lÛn và khó c¡ khí hoá, tñ Ùng hoá

b) Ph°¡ng pháp lên men nhanh hay là ph°¡ng pháp qua tháp Çm

1823: Shuzenbatchi °a ra ph°¡ng pháp lên men cho phép rút ng¯n thÝi gian s£n xu¥t

Nguyên t¯c cça ph°¡ng pháp là t¡o bÁ m·t ti¿p xúc lÛn giïa 3 pha r¯n lÏng khí.

BÁ m·t lÛn °ãc t¡o ra khi sí dång v­t liÇu xÑp, vÏ bào, lõi ngô còn gÍi là v­t liÇu mang x¿p trong thi¿t bË d¡ng tháp trå.

Tháp lên men c¥u t¡o të v­t liÇu chËu axit th°Ýng làm b±ng g×

ChiÁu cao g¥p ôi °Ýng kính. Cách áy 20 cm ·t 1 ngn g× có åc l× Ã l¥y s£n ph©m ra. Þ n¯p có sang có kích th°Ûc nh¥t Ënh. Trên m·t sang là hÇ thÑng ph§n phÑi dËch có thà quay nhÝ Ùng c¡. Tr°Ûc khi °a hÇ thÑng vào sí dång thì v­t liÇu mang °ãc c¥y vi khu©n axetic b±ng cách t°Ûi dung dËch d¥m không thanh trùng lên diÇn tích bÁ m·t v­t liÇu xÑp thong qua bÙ ph­n phân phÑi dËch sao cho t¿ bào vi khu©n bám lên ó.

DËch lên men bao gÓm h×n hãp gÓm d¥m, ch¥t dinh d°áng °ãc phun të Énh tháp ch©y xuÑng áy trong khi không khí °ãc thÕi vào thi¿t bË qua l× nhÏ ß phía d°Ûi áy gi£ và bên thành cça tháp, rÓi °ãi chuyÃn lên ng°ãc chiÁu vÛi c¡ ch¥t. Quá trình °ãc xem là k¿t thúc khi nÓng Ù r°ãu còn sót trong dËch lên men 0,2 0,4%

c) Ph°¡ng pháp chìm ( bÁ sâu)

chi¿m °° th¿ so vÛi 2 ph°¡ng pháp trên

·c iÃm cça ph°¡ng pháp: toàn bÙ khÑi vi khu©n °ãc hoà vào dung dich lên men. Vi khu©n luôn ti¿p xúc vÛi oxi không khí thong qua viÇc c¥p khí.

VÁ m·t ti¿p xúc giïa 3 pha °ãc t­n dång áng kà nên vi khu©n phát triÃn r¥t nhanh và c°Ýng Ù lên men cao, sau 24h ¡t 4 - 6% axit axetic. HiÇu su¥t 90 95%

Tuy nhiên nh°ãc iÃm cça ph°¡ng pháp là òi hÏi ph£i cung c¥p khí th°Ýng xuyên, liên tåc

Khi nÓng Ù axít là 6%, ngëng khu¥y và thong khí thì quá trình lên men bË kìm hãm hoàn toàn. Lên men kiÃu này có kh£ nPÎÐ ¬

°

Ò

4V\ptvÌìØǵǤÇ'€¤n

K:K h-;åh;7qCJ OJQJ^JaJ h-;åh×(

CJ OJQJ^JaJ #h-;åh;7q5CJ OJQJ^JaJ #h-;åh×(

5CJ OJQJ^JaJ #h-;åh)é5CJ OJQJ^JaJ #h-;åh<ì5CJ OJQJ^JaJ h-;åh)éCJ OJQJ^JaJ #h-;åhVD'CJ H*OJQJ^JaJ h-;åhVD'CJ OJQJ^JaJ &h-;åhVD'5>*CJ OJQJ^JaJ &h-;åhiè5>*CJ OJQJ^JaJ P®

Ò

€

À Š4vÌÜ*BjtÀ

0'< ^ ¨øD¬÷ë÷ëëëëë÷ëëëããããããëëëëë÷ëë $a$gd nˆ

$„ '„ a$gd-;å $a$gd-;åÌÜàBFtvÀ46²'&( " 8 : \ ' " - ð ò ¨ø@BFHJNPT\fnprt€‚„†ˆŒ"-¨òÚòÚòÚòÚòɷɷɷɷɷɦɷɷÉ'É·É·É·É·ÉÉ·É·É·É·É·É·É h-;åh)DCJ OJQJ^JaJ &h-;åh×(

56CJ OJQJ^JaJ h-;åhÞCJ OJQJ^JaJ #h-;åh×(

CJ H*OJQJ^JaJ h-;åh×(

CJ OJQJ^JaJ .jh nˆCJ OJQJU^JaJ mHnHuh nˆCJ OJQJ^JaJ 2¨ª"ŒŽØÚŠŒÄÎÐÚÜäî

Z^jlt°Ž'"ŽíÜËÜ˹˹¨Ë¹Ë¹Ë-ˆ˹˹˹ËraOaOa#h-;åhV1ôCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhV1ôCJ OJQJ^JaJ &h-;åhì&956CJ OJQJ^JaJ h-;åh>}ØCJ OJQJ^JaJ h-;åh)DCJ OJQJ^JaJ h-;åh1CCJ OJQJ^JaJ #h-;åhì&9CJ H*OJQJ^JaJ h-;åhì&9CJ OJQJ^JaJ h-;åh×(

CJ OJQJ^JaJ #h-;åh×(

CJ H*OJQJ^JaJ ¬ŽÄ"t°JtðT-æ- F"V"¾$H%j%þ&b'°'Ø(ø)t*v*x*z*|*óóóóëóëóóóóóóóóóóóëóëóóëëëë $a$gd-;å

$„ '„ a$gd-;åŽJtðæ- À  !!## #^#'#¼$¾$þ&b'°'¼'Ø(ä(t*íÜÊܵ ÜŽÜŽÜŽÜ}k}Ü}Y}H}H} h-;åh>}ØCJ OJQJ^JaJ #h-;åhåsá5CJ OJQJ^JaJ #h-;åhåsáCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhåsáCJ OJQJ^JaJ #h-;åhV1ôCJ H*OJQJ^JaJ (h-;åhV1ôCJ OJQJ^JaJ mHsH(h-;åhV1ôCJ OJQJ^JaJ mH

sH

#h-;åhV1ô5CJ OJQJ^JaJ h-;åhV1ôCJ OJQJ^JaJ #h-;åhV1ôCJ H*OJQJ^JaJ |*~*€*‚*„*†*ˆ*Š*Œ*Ž**'*Î*þ*:,H-:.Z.r.¢.\/¬/0F0d2È3Ú69÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷ëëëëëëëëëëëëë÷

$„ '„ a$gd-;å $a$gd-;åt*'*¦*Ì*Î*þ*ä+2,4,6,8,:,®/î/:4Ô4Ö4x6z6Ø6Ú6ì69"9.9ðÞðÞʹ¨-¨-¹¨...¨tbtbt¨...tN@h-;åCJ OJQJ^JaJ &h-;åh

;³56CJ OJQJ^JaJ #h-;åh

;³CJ H*OJQJ^JaJ h-;åh

;³CJ OJQJ^JaJ h-;åh¶'CJ OJQJ^JaJ #h-;åhi'CJ H*OJQJ^JaJ h-;åhi'CJ OJQJ^JaJ h-;åhåsáCJ OJQJ^JaJ &h-;åhåsá56CJ OJQJ^JaJ #h-;åhåsá5CJ OJQJ^JaJ h÷R

5CJ OJQJ^JaJ 9"9H;p<à<F=&>p>ü>èAtCDþDFFrF<GÞHJLPMòMªNO€P\QæRbT÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷ëëëãëëëëëëëëëëëë $a$gd nˆ

$„ '„ a$gd-;å $a$gd-;å.9B:D:H;R;p<z<à<ê<=P=&>(>p>?D?F?èAB(B*BðBòB@CrCtCFFrFÂJÄJÐJïÝïϾϾϾϾϾª¾˜¾ª¾˜¾†¾u¾uauOu#h-;åhu{àCJ H*OJQJ^JaJ &h-;åhu{à56CJ OJQJ^JaJ h-;åhu{àCJ OJQJ^JaJ #h-;åh|: CJ H*OJQJ^JaJ #h-;åh|: CJ H*OJQJ^JaJ &h-;åh|: 56CJ OJQJ^JaJ h-;åh|: CJ OJQJ^JaJ h-;åCJ OJQJ^JaJ #h-;åh

;³CJ H*OJQJ^JaJ h-;åh

;³CJ OJQJ^JaJ ÐJÒJÎLMMNMPM0U4UBUDUzU¢U¤UhY'YvZ[

[ª[¬[Î]L^N^bc-cíÜ˹ËÜ˧˧Ë-Ë-‚q-c-c-R-RA h-;åhÏh‚CJ OJQJ^JaJ h-;åh‡a CJ OJQJ^JaJ h nˆCJ OJQJ^JaJ he @h^/ CJ OJQJ^JaJ &h-;åh^/ 56CJ OJQJ^JaJ h-;åh^/ CJ OJQJ^JaJ #h-;åh¦ÅCJ H*OJQJ^JaJ #h-;åh¦ÅCJ H*OJQJ^JaJ h-;åh¦ÅCJ OJQJ^JaJ h-;åhu{àCJ OJQJ^JaJ #h-;åhu{àCJ H*OJQJ^JaJ bT¤U&VÄXhY'YvZÌZ[|[ª[&\J]Î]N^ö^J_ŠatdegØh¤kølÐnjoóëóóããóóóóóóãóóóóóÛóóóóóÛ $a$gdy^R $a$gde @ $a$gd÷R

$„ '„ a$gd-;å-c˜crdtdeŽggägæglöløllmÐnjo¢o¤oÀrÀsÂsŽtÚtíÜË·ÜíÜíܦܦ'k]¦L¦L8&h-;åhap56CJ OJQJ^JaJ h-;åhªtCJ OJQJ^JaJ he @CJ OJQJ^JaJ &h-;åh'Ñ56CJ OJQJ^JaJ #h-;åh'Ñ5CJ OJQJ^JaJ (h-;åh'ÑCJ OJQJ^JaJ mHsH h-;åh'ÑCJ OJQJ^JaJ &h-;åhÏh‚56CJ OJQJ^JaJ h-;åh‡a CJ OJQJ^JaJ h-;åhÏh‚CJ OJQJ^JaJ #h-;åhÏh‚CJ H*OJQJ^JaJ jo¢o'p\qèqNrÂsŽtÚtît¶uÐwðwòxªyúyüyþy$zÈzP{Š{ž{Ü{l|È}÷ïãããããÛãããããããïïïããïãããã $a$gd÷R

$„ '„ a$gd-;å $a$gde @ $a$gdy^RÚtRwTwøyúyþy$zP{Š{ {¢{¤{¨{ª{¬{º{¼{®}°}î}ð}ÌÎð‚ò‚Š†Œ†&\~€ëÕëÀ­-Àƒr'r'r'r'r'r'r'rNrNrƒr'#h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ &h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ +h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ mHsH%he @5CJ OJQJ^JaJ mHsH(h-;åhièCJ OJQJ^JaJ mHsH+h-;åhapCJ H*OJQJ^JaJ mHsH(h-;åhapCJ OJQJ^JaJ mHsHÈ}$~N~Ü~ ÐÒƒF„6...†P‡úˆˆŠŒÖŒî&\X-8'@':"Þ""„"-Ö-óóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóëóóó $a$gdy^R

$„ '„ a$gd-;倊Œ˜šœ ¢¤'¶Þàæèüþ ''' '"'$','.'('*'<'>'<">"@"D"F"H"Z"\"†"ˆ"Ž""¤"¦"®"'"¶"¸"º"È"Ê"Ò"Ô"Þ""Ú˜™H™pŸrŸïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝïÝÌïÝïÝïÝïÝï¸ï¦¸ï"#h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ #h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ &h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ h-;åh+g?CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ :Ö-'-Ú˜™ršp›ü›-œ~øŸ²¡¢£l£ ¤ª¤

¥¤¥ú¥Æ§x¨ü¨¢©ô©vª(«z«Ô«óóëóóóóóóóóóëóóóóóóóóóóóóóó $a$gdy^R

$„ '„ a$gd-;årŸZ \ Ô¡Ö¡²¢'¢¸¢º¢Ú¢Ü¢£l£â¥ä¥&©*©vªZ¬\¬ˆ¬°­²­Ò°Ô°NµïÝïÝïÝïÝïËï·ï©ï©ï"j"T"B""hbz CJ OJQJ^JaJ mH

sH

+h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ mH

sH

(hy^RhièCJ OJQJ^JaJ mH

sH

(hy^Rhy^RCJ OJQJ^JaJ mH

sH

(h-;åhièCJ OJQJ^JaJ mH

sH

hy^RCJ OJQJ^JaJ &h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ Ô«¬Z¬ˆ¬-®‚¯²z'ô'Nµlµ„¶¨¶6¸ž¸Ò¸¹d¹ž¹è¹žº¬»¶¼b½ô½¦¿È¿¾Áóóëóëóóóóëóóóóóóóóóóóóóóóëó $a$gdy^R

$„ '„ a$gd-;åNµlµB¶€¶„¶¨¶ž¸Ð¹,º.ºTº|»~»¦¿È¿ À"ÀÃÃÆ0ÆÂÆÄÆÈÆÊÆÚÆèÓÁÓèÓ°ÓšÓ°ˆ°t°b°ˆ°P°B°b°hbz CJ OJQJ^JaJ #h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ &h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ +h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ mH

sH

h-;åhièCJ OJQJ^JaJ "hy^RCJ OJQJ^JaJ mH

sH

(h-;åhièCJ OJQJ^JaJ mH

sH

.h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ mH

sH

¾ÁvÂdþÃjÄÆ0ÆðÆ^ÇÌÇÈ ËJËJÌ0ÍtÍ@ÎÏ8ÏpÏÑ®ÓÐÓ¤Ô€Õì×'ÙjÚÜóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóó

$„ '„ a$gd-;åÚÆÜÆôÆöÆøÆüÆþÆÇ ÇÇÇÇ.Ç0ÇDÇFÇPÇRÇdÇfÇ‚Ç„ÇŠÇŒÇ Ç¢Ç'ǶǾÇÀÇ ËJË®ÓÐÓÌÕÎÕè×ê×öÛøÛ"ÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜÈÜ°›...›o›o›+h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ mH

sH

+h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ mH

sH

(h-;åhièCJ OJQJ^JaJ mH

sH

.h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ mH

sH

&h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ (Ü"ܾÜÎÝÜÝžÞXß-àøá:ã4æ4è„èÖé¼ëüëÒí

îPîŒîï˜ñ¤órôröº÷¼÷¾÷À÷óóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóó

$„ '„ a$gd-;å"ܾÜÎÝÞÝàÝâÝæÝèÝêÝøÝúÝÞÞ,Þ.Þ@ÞBÞXÞZÞhÞjÞ€Þ‚ÞˆÞŠÞÞ'ÞØÞÚÞDßFßpßrß4è„è2ñ4ñRñTñäñæñÆòÈòìòîòàóâóhöjönöpöŒöŽö'ö"öéÔñññññññññññññññÃññËËËñññññ#h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ &h-;åhiè56CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ (h-;åhièCJ OJQJ^JaJ mH

sH

+h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ mH

sH

6"ö°÷²÷¶÷¸÷¼÷"ø<øFøHøŽø¨ù¬ùJúNújúnúûû(û,ûòûôû|ÿ¶ÿ,.prðò"ÒÞïÝïÝïο­›­ïÝïÝïÝïÝïÝïÝï­ïgVï­Î h-;åhy^RCJ OJQJ^JaJ .jhy^RCJ OJQJU^JaJ mHnHuhy^RCJ OJQJ^JaJ hièCJ OJQJ^JaJ #h-;åhvKU5CJ OJQJ^JaJ #h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ he @5CJ OJQJ^JaJ hy^R5CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ !À÷Â÷Ä÷Æ÷È÷Ê÷Ì÷Î÷Ð÷Ò÷Ô÷Ö÷Ø÷Ú÷Ü÷Þ÷à÷â÷ä÷æ÷è÷ê÷ì÷î÷ð÷ò÷ô÷ö÷ø÷óóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóó

$„ '„ a$gd-;åø÷ú÷ü÷þ÷øøøøø

ø

ø øøø øøøøøø ø"ø$ø&ø(ø*ø,ø.ø0øóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóó

$„ '„ a$gd-;å0ø2ø4ø6ø8ø:ø<øŽøù~úrû¢üêþ|ÿ¶ÿò.p²ò8"à(¢ÒòD óóóóóóóóóóóóóëóóëëëóóóóóóóë $a$gdy^R

$„ '„ a$gd-;åÞàðòô 4 6 B D H - ˜ ¾ ˜

š

¨

ª

Ð

Ò

¦ ¨ íÜζ¥"†"†n†]íÜKÜ9ÜKÜ9Ü#h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ hy^Rhy^RCJ OJQJ^JaJ .jhy^RCJ

OJQJU^JaJ

mHnHuhy^RCJ

OJQJ^JaJ

hy^Rhy^RCJ

OJQJ^JaJ

hy^Rhy^RCJ

OJQJ^JaJ

.jhy^RCJ OJQJU^JaJ mHnHuhièCJ OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ #h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ D ˜ ¾ b

ä

Ö

Ì '¶Nü DV|$°0@ !!6"Ô"Ì#H$-'*÷ëëëëëëëëë÷÷ëëëëëëëë÷ëëëëëë

$„ '„ a$gd-;å $a$gdy^R^ b j l p r VXbdü@BD '!!!*R*¢.rzsLtüyþyÈz{0{*„0„¶...ê...n†p†r†v†x†z††'†"†-†˜†š†¦†¨†Â†íÜíÜíÜíÜíÜíÜÊܹܧÜíÜ•ÊÜÊÜ"ÜÊܧÜÊ...Ü...ÜÊÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜíÜhœTŽCJ OJQJ^JaJ U#h-;åhµR5CJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ h-;åhvKUCJ OJQJ^JaJ #h-;åhiè5CJ OJQJ^JaJ h-;åhièCJ OJQJ^JaJ #h-;åhièCJ H*OJQJ^JaJ 4*R* *Ä+-'-zstLt

u*w˜wÀx¼yzÈz{v}

(€Þ>ƒœƒ*„¶...ê...÷ëëëëë÷÷ëëëëëëë÷ãëëëëëëëã÷ $a$gdœTŽ

$„ '„ a$gd-;å $a$gdy^Rng tñ Ùng hoá cao. Thi¿t bË lên men chìm nÕi ti¿ng nh¥t là cça éc. ó là thi¿t bË kín, có cánh khu¥y, hÇ thÑng ruÙt gà à Õn Ënh nhiÇt. Bên ngoài có m¡ng vi tính à o t¥t c£ các t§n sÑ

4: Các y¿u tÑ £nh h°ßng ¿n quá trình oxi hoá r°ãu thành axit axetic

a) Thành ph§n môi tr°Ýng dinh d°áng

NÓng Ù r°ãu trong dËch lên men bi¿n Õi të 7 14% tuó theo ph°¡ng pháp và chçng giÑng sí dång

Nói chung nÓng Ù r°ãu cao làm gi£m ho¡t Ùng cça vi khu©n axetic vì làm ình chÉ quá trình sinh tÕng hãp các enzyme có trong chu trình Krep và do ó £nh h°ßng ¿n quá trình oxi hoá r°ãu thành axit axetic. Trong dung dËch luông ph£i khÑng ch¿ nÓng Ù r°ãu sót 0,2 0,4%

Không °ãc à h¿t r°ãu à tránh quá trình quá oxi hoá.

Vi khu©n axetic phát triÃn tÑt ß PH =3 vì thà dËch lên men ph£i °ãc axit hoá tr°Ûc të 2 10 % tuó theo ph°¡ng pháp lên men và chçng giÑng sí dång

Thành ph§n môi tr°Ýng ph£i có ç muÑi amôn, muÑi phÑt phát và mÙt sÑ ch¥t kích thích sinh tr°ßng nh° diotin, vitamin, carotin

NhiÇt Ù thích hãp là të 28 30oC

NÓng Ù oxi hoà tan r¥t c§n cho quá trình oxi hoá, n¿u thi¿u oxi thì quá trình oxi hoá gi£m rõ rÇt

III: Sñ oxi hoá gluxit thành axit hïu c¡

a. axithc: Trong sÑ các axit hïu c¡ °ãc t¡o thành qua con °Ýng oxi hoá, chÉ riêng axit axetic là s£n ph©m trao Õi ch¥t cça vi khu©n còn các axit khác Áu là s£n ph©m trao Õi ch¥t cça n¥m mÑc °ãc hình thành trong quá trình oxi hoá °Ýng không hoàn toàn và là s£n ph©m trung gian cça chu trình Krep

Các axit hïu c¡ này Áu có thà s£n xu¥t b±ng con °Ýng sinh hÍc, quy mô công nghiÇp. B£n ch¥t quá trình là sñ oxi hoá °Ýng không hoàn toàn d°Ûi tác dång enzim, oxi hoá khí do n¥m mÑc sinh tÕng hãp nên.

Sñ hình thành và tích tå các axit hïu c¡ nói trên trong môi tr°Ýng liên quan m­t thi¿t tÛi sñ phá vá c¡ ch¿ iÁu hoà quá trình trao Õi ch¥t.

B±n thñc ngiÇm, trong môi tr°Ýng tñ nhiên, khi môi tr°Ýng thi¿u ch¥t dinh d°áng, không th¥y sñ tích tå các axít hïu c¡

Trong iÁu kiÇn môi tr°Ýng gi§u ch¥t dinh d°áng, có r¥t nhiÁu s£n ph©m trung gian °ãc tích tå l¡i.

Ngoài ra khi gi£m mÙt cách áng kà hàm l°ãng cça các nguyên tÑ vi l°ãng nh° Zn, Mg, Cu thì có tác dång kích thích sñ tích tå các s£n ph©m trung gian hình thành các axit hïu c¡

Sñ phå thuÙc vào tác nhân và PH cça môi tr°Ýng

VD: axit sucxinic và pumaric chç y¿u do mucor và Rhizopus tÕng hãp nên

b. Axit xitric °ãc sí dång trong công nghiÇp bánh k¹o, d°ãc, m) ph©m. 90% axit xitric °ãc s£n xu¥t trong công nghiÇp °ãc s£n xu¥t b±ng con °Ýng sinh tÕng hãp. Axit xitric có nhiÁu trong hoa qu£

1: C¡ ch¿ cça axit xitric

Oxi hoá °Ýng thành axit xitric °ãc biÃu diÅn b±ng ph°¡ng trình

C6H12O6 + 3O C6H8O4 + 2H2O + 170Kcal

Gi£ thuy¿t 1: D°Ûi tác dång cça enzim gluco oxidaza làm cho n¥m mÑc °ãc oxi hoá thành axit gluconic rÓi t¡o

Gi£ thuy¿t 2: M¡ch C °Ýng, bË phán vá ét ra theo kiÃu lên men r°ãu t¡o axit piruvic + axetal dehit sau ó tÕng hãp thành axit xitric

Tác nhân sinh hÍc:

Trong t¿ bào nhiÁu lo¡i VSV có kh£ nng tÕng hãp axit xitric tuó thuÙc vào lo¡i c¡ ch¥t sí dång khác nhau

VD: Athrobacterium, Brevibacterium có kh£ nng t¡o axit të paraffin

Còn n¥m candida và Tricloderma thì t¡o axit të rÉ °Ýng. Tuy nhiên hiÇn nay ß quy mô công nghiÇp axit xitric °ãc s£n xu¥t të Aspergillus niger và A& wentii

* Y¿u tÑ quy¿t Ënh quá trình oxi hoá gluxit thành axit xitric

+ Thành ph§n môi tr°Ýng dinh d°áng: gluxit ß d¡ng mono ho·c disac ß méc d° thëa. ngoài ra bÕ sung các lo¡i muÑi NH4Cl, K3PO4, FESO4, MgSO4

+ Môi tr°Ýng nuôi n¥m mÑc phát triÃn khác vÛi môi tr°Ýng thñc hiÇn quá trình lên men axit xitric, Trong môi tr°Ýng lên men, c§n thi¿u các y¿u tÑ vi l°ãng, Ph môi tr°Ýng thích hãp. Aspergillus niger 4 5. Ph thích hãp cho viÇc tích tå axit xitric là 1,7 2,5 ( sí dång axit vô c¡ Ã iÁu chÉnh Ph môi tr°Ýng)

+ iÁu kiÇn công nghÇ:

Quá trình này cung c¥p không khí §y ç. ç O2 thoáng khí và gi£m CO2 th£i do muÑi thoáng khí b±ng såc khí vô trùng vào dung dËch lên men n¿u nuôi chìm, qu¡t gió vào phòng nuôi.

NhiÇt Ù thích hãp thay Õi tuó tëng chçng, th°Ýng kho£ng 30 34oC

* èng dång: Công nghÇ s£n xu¥t axit citric

+ Lên men nÕi: ( lên men bÁ m·t): Axit xitric °ãc s£n xu¥t b±ng lên men bÁ m·t mÙt sÑ lo¡i n¥m trên môi tr°Ýng có Ph th¥p, trong ó h±ng sÑ bi¿n Õi °Ýng thành axit có thà ¡t tÛi 60%, n¿u h¡n ch¿ °ãc sñ t¡o sinh khÑi sãi n¥m ( = Ph muÑi khoáng)

Lên men bÁ m·t là ph°¡ng pháp thç công, n¥m mÑc phát triÃn trên bÁ m·t thành này.

Thi¿t bË là nhïng khay, ch­u mÏng, nông. Bào tí n¥m mÑc °ãc °a vào dung dËch tan sau 2 ngày màng mÑc s½ phát triÃn phç §y trên m·t dung dËch

Sau ó rút dËch tan ra, thay vào b±ng dung dËch lên men chÉ có gluxit, không có muÑi vô c¡ ho·c ít giï nhiÇt Ù 32oC trong kho£ng 4 ngày thì lên men xong.

* Lên men chìm

Lên men chìm bÁ sâu liên tåc hay theo chu kì, quá trình lên men khá phéc t¡p trong ó sñ tng lên cça n¥m mÑc °ãc kiÃm soát b±ng thay Õi các thành ph§n môi tr°Ýng, P, Mn, Fe và Zn, Ph môi tr°Ýng 1,2 2. Trong ph°¡ng pháp này n¥m mÑc t¡o sãi n±m trong toàn bÙ môi tr°Ýng lÏng.

Ph°¡ng pháp này cho phép tng công su¥t nhiÁu máy do ti¿t kiÇm °ãc m·t b±ng, h¡ th¥p m¥t mát do nhiÅm trùng, có kh£ nng c¡ khí hoá và tñ Ùng hoá cao. Thi¿t bË lên men hoàn toàn kín, có såc khí, 2 cánh khu¥y, tuy nhiên khi n¥m mÑc phát triÃn nhiÁu, hÇ sãi s½ làm tng trß lñc cça cánh khu¥y, h¡n ch¿ O2 hoà tan và có thà làm ình chÉ quá trình

Ph§n 2

Bài 1: Sinh tÕng hãp Protein të VSV

I) V¥n Á hiÇn nay

Tình tr¡ng khan hi¿m protein là v¥n Á nan gi£i vÁ dinh d°áng cça c£ nhân lo¡i

à gi£i quy¿t khó khn vÁ protein bên c¡nh nhïng gi£i pháp tÕng thà vÁ kinh t¿ xã hÙi, vÁ CNSH t­p trung gi£i quy¿t khan hi¿m này b±ng nhïng biÇn pháp nh° s£n xu¥t protein ¡n bào hay làm giàu protein bÕ sung cho théc n b±ng lên men ho·c s£n xu¥t công nghiÇp aminoaxit.

Sinh tÕng hãp të VSV là thu protein të sinh khÑi VSV vì t÷ lÇ protein trong hãp ph§n t¿ bào VSV là lÛn nh¥t

II) C¡ sß khoa hÍc cça ph°¡ng pháp

¯u iÃm là n±m ß ·c iÃm cça b£n thân quá trình s£n xu¥t và ·c iÃm cça s£n ph©m t¡o thành

Nng su¥t cça VSV trÙi h¡n cây trÓng và v­t nuôi trong công nghiÇp vì VSV phát triÃn nhanh h¡n cây trÓng 500 l§n và h¡n v­t nuôi 1000 5000 l§n

N¥m t£o: 6 h

CÏ : 2 tu§n

Gà vËt: 5 tu§n

Lãn: 6 tu§n

Bò: 2 tháng

Chi phí lao Ùng th¥p h¡n nhiÁu so vÛi s£n xu¥t nông nghiÇp. Sí dång các nguyên liÇu r» tiÁn, hiÇu su¥t chuyÃn hóa cao, các nguyên liÇu th°Ýng là phå ph©m, ph¿ ph©m cça nhïng ngành khác nhí rÉ °Ýng, dËch kiÁm sunfit, ph¿ ph©m cça ch¿ bi¿n g×, gi¥y, parafin cça d§u mÏ

Trong ó hiÇu su¥t chuyÃn hóa cao, hdrat cacbon. ChuyÃn hóa tÛi 80%. Cacbua hidro 100% thành ch¥t khô cça t¿ bào

Quá trình s£n xu¥t không phå thuÙc Ëa iÃm, không chËu £nh h°ßng cça khí h­u, thÝi ti¿t, dÅ c¡ khí hóa tñ Ùng hóa

* ·c iÃm cça protein të VSV

Hàm l°ãng protein trong t¿ bào VSV r¥t cao:

Vi khu©n 60 - 70%

N¥m men: 40 50 % ch¥t khô VSV

Hàm l°ãng này phå thuÙc vào loài VSV và chËu £nh h°ßng nhiÁu vào iÁu kiÇn nuôi c¥y

Ch¥t l°ãng protein cao, thành ph§n aa có trong VSV giÑng vÛi thành ph§n protein trong Ùng v­t và vÛi hàm l°ãng cao. Ngoài ra trong t¿ bào VSV chéa ch¥t béo, VTM và muÑi khoáng

Kh£ nng tiêu hóa protein này có ph§n bË h¡n ch¿ mÙt m·t bßi thành ph§n phi protein axit nucleic peptit cça thành t¿ bào, M·t khác bßi chính thành và Ï t¿ bào VSV khó cho các enzym tiêu hóa i qua

VÁ m·t an toàn Ùc tÑ trong s£n xu¥t SCP không °ãc dùng VSV gây bÇnh cing nh° các loài chéa thành ph§n Ùc ho·c nghi ngÝ vÁ sinh lý sinh d°áng ß d¡ng khó tách riêng

Chính vì séc khÏe cça con ng°Ýi cho ¿n nay SCP °ãc chç y¿u dùng cho sinh d°áng Ùng v­t

III) Ñi t°ãng s£n xu¥t SCP ( Singer central protein)

1: Yêu c§u

Nhïng chçng dùng trong s£n xu¥t SCP c§n áp éng yêu c§u k) thu­t sau:

+ ThÝi gian sinh tr°ßng ng¯n ( nhïng chçng có kh£ nng sinh tr°ßng nhanh s½ cho nng su¥t cao

+ Có kh£ nng t¡o thành 50 70% protein

+ Sí dång °ãc các nguÓn C r» tiÁn, tiêu thå tÑi a các ch¥t dinh d°áng và môi tr°Ýng

+ Không °ãc gây bÇnh và tách vào môi tr°Ýng nhïng Ùc tÑ

+ Có séc chÑng chËu cao ( chËu °ãc iÁu kiÇn nuôi c¥y không vô trùng, m«n c£m vÛi sñ t¡p nhiÅm

+ DÅ tách khÏi dËch canh tr°Ýng trong iÁu kiÇn tuyÃn nÕi và ly tâm tách

V¥n Á tách và xí lý sinh khÑi phå thuÙc chç y¿u vào kích th°Ûc t¿ bào. Nhïng chçng chËu °ãc nhiÇt Ù ho·c °a nhiÇt s½ gi£m chi phí vÁ làm nguÙi trong s£n xu¥t

2: Ñi t°ãng

Nhïng Ñi t°ãng VSV sí dång trong lên men thu SCP có thà là n¥m men, vi khu©n, t£o n¥m mÑc và x¡ khu©n

N¥m men

Hàm l°ãng protein chi¿m kho£ng 40 60 % ch¥t khô. S£n xu¥t protein °ãc ti¿n hành të §u th¿ kÉ 20 (1916 - éc) do Del Bruck vÛi n¥m men Cania utilis trên rÉ °Ýng

1936: °ãc ti¿n hành trên dËch ki¿m sunfit là dËch th£i cça công nghiÇp ch¿ bi¿n g×

Þ M) 1946: mÛi tÕ chéc sinh khÑi n¥m men

NhiÁu n°Ûc ã sí dång s£n ph©m này, tinh s¡ch à ch¿ bi¿n théc n nh±m t¡o ho·c bÕ sung vào các nguÓn ch¿ bi¿n thñc ph©m lÏng

25 nm trß l¡i ây công nghiÇp s£n xu¥t SCP ã có b°Ûc nh£y vÍt do viÇc sí dång hdrocacbua cça d§u mÏ, khí Ñt làm nguÓn C và nng l°ãng trong nuoi c¥y nhiÁu loài VSV

* Chçng giÑng và nguyên liÇu

Các chçng n¥m men sí dång cho SCP tùy thuÙc vào C trong môi tr°Ýng

+ Trên các dËch thçy phân të nguyên liÇu thñc v­t

+ Hay dùng các chçng n¥m men: Cania utilis, Cania proficalis, cania maltoza, cania scotty, cania humicola

ho·c ß méc Ù ít h¡n Trichosporon cuntarium trong ó hiÇu qu£ theo sinh khÑi và protein

* DËch kiÁm sunfit và bã r°ãu sunfit

G× n¥u vÛi Canxi bisunfit, lích nhin °ãc hòa tàn vào d°Ûi d¡ng muÑi Ca cça axit lich nhin sunfuric

Còn hemi xenluloza cing là mÙt ph§n cça xenlulo thçy phân thành °Ýng hextoza, pentoza

Hexoza lên men thành r°ãu etanol

60% các hãp ch¥t hïu c¡ cça KiÁm sunfit là muÑi Ca cça axit lich nhin sunfuric không °ãc n¥m men sí dång bßi v­y khi dËch còn nóng, ph£i thÕi khí m¡nh à uÕi SO2 và furfurol ra khÏi dËch. Bßi vì các ch¥t này kìm hãm sinh tr°ßng cça n¥m men còn l¡i t¥t c£ các °Ýng có trong dËch kiÁm sunfit cùng vÛi axit axetic cùng vÛi n¥m men cania sí dång vÛi hiÇu su¥t cao

Sinh khÑi t¡o thành tính theo ch¥t khô tÛi 50% so vÛi nguÓn C có trong môi tr°Ýng

2 chçng °ãc dùng nhiÁu nh¥t là Cania utilis và Cania proticalis

Có thà sí dång ¡n l» ho·c dùng h×n hãp c£ 2 à chúng h× trã nhau và k¿t qu£ thu °ãc tÑt h¡n

Ngoài ra còn dùng S... cerevisiae

Trên dËch thçy phân than bùn nuôi n¥m men Cania proticalis là tÑt nh¥t

Các hidro cacbua lÏng °ãc Ùc hóa bßi các chçng thuÙc giÑng Cania nh°:

C... proticalis

C... maltoza

C... rugoza

Ngoài ra mÙt sÑ giÑng khác còn sí dång C cça d§u mÏ nh°:

Torulopsis

Rodotorula

Trên mÙt môi tr°Ýng khác, trên bã r°ãu n¥u të rÉ °Ýng và bÙt ngi cÑc th°Ýng nuôi mÙt sÑ n¥m men: C... tropicalis, C... utilis

Môi tr°Ýng chéa các hãp ch¥t axit, metanol, etanol th°Ýng nuôi Cania, Debary omyces, Endomy copsis

Nhïng chçng n¥m men quan trÍng nh¥t hay °ãc sí dång là C... utilis và C... tropicalis

S¡ Ó quy trình công nghÇ

Nguyên liÇu --- Xí lý nguyên liÇu --- Thanh trùng --- Làm nguÙi --- LÍc

Chçng giÑng --- Lên men --- Ly tâm --- Tách và thu sinh khÑi --- Ép khuôn --- S¥y --- Protein thô

b) Vi khu©n

Ngoài n¥m men vi khu©n cing °ãc sí dång rÙng rãi à s£n xu¥t SCP

Hàm l°ãng aa cça protein VK cân Ñi h¡n cça n¥m men. T÷ lÇ protein trong t¿ bào vi khu©n r¥t cao 60 70 %

Th­m chí có loài tÛi 87%

Vi khu©n sí dång °ãc nhiÁu nguÓn c¡ ch¥t khác nhau. Các nhà khoa hÍc M) ã thành công trong viÇc thu sinh khÑi vi khu©n të xenluloza

Vi khu©n có kh£ nng sinh tr°ßng trên nhiÁu lo¡i hidro cácbua h¡n n¥m men

VD: Dãy ankan m¡ch th³ng m¡ch nhánh

Trên 60% vi khu©n °ãc mô t£ có kh£ nng sí dång khí thiên nhiên, chúng chç y¿u là các chi:

Pseudomonas

Methaomonas

Coryner bacterium

TÑc Ù sinh tr°ßng nhanh, thÝi gian sinh tr°ßng ng¯n

* Nh°ãc iÃm

Kích th°Ûc t¿ bào nhÏ nên công o¡n thu sinh khÑi òi hÏi ly tâm phéc t¡p. Do ó giá thành và các chi phí vÁ nng l°ãng là cao h¡n

T÷ lÇ axit nucleic trong t¿ bào cao và kh£ nng dÅ nhiÅm vi khu©n gây bÇnh

c) N¥m mÑc và x¡ khu©n

Trong s£n xu¥t SCP n¥m mÑc ít °ãc chú ý vì hàm l°ãng protein th¥p, sinh tr°ßng ch­m, khó tách riêng hÇ sãi. C¡ ch¥t dinh d°áng th°Ýng là tinh bÙt

Tuy nhiên mÙt vài chçng do có mùi vË ·c biÇt nên có thà dùng trong ch¿ bi¿n théc n. Ng°Ýi ta Á ra nhïng biÇn pháp và công nghÇ

Nuôi h×n hãp n¥m mÑc và n¥m men trong ó n¥m mÑc sinh tÕng hãp enzim à phân hçy xenluloza, tinh bÙt thành °Ýng nuôi n¥m men phát triÃn

Enomycopsis filuliger

Cho ¿n nay x¡ khu©n ch°a °ãc dùng trong s£n xu¥t SCP cing nh° n¥m mÑc hÇ sãi x¡ khu©n là cho protein th¥p và dÅ bË hÏng vì v­y ph£i s¥y ngay sau khi tách khÏi pha lÏng. Sinh khÑi hÇ sãi có thà dùng cho chn nuôi

SCP cça x¡ khu©n và n¥m mÑc th°Ýng thu d°Ûi d¡ng s£n ph©m phå cça Công nghiÇp sinh tÕng hãp

d) T£o

Có giá trË dinh d°áng r¥t cao, chéa nhiÁu protein 40 50%, trong ó Spirulina 70%

Hàm l°ãng aa l¡i g§n vÛi protein tiêu ch£y. iÁu áng chú ý là tÕng sÑ các aa không thay th¿ ·c biÇt là lyzin. ·c biÇt là lyzin trong t£o r¥t cao, trong t£o còn chéa nhiÁu protein. Vitamin C, A, B12 các ch¥t kích thích sinh tr°ßng, axit...

NhiÁu lo¡i kháng sinh chÑng vi khu©n nh° n¥m

Nhïng lo¡i iÃn hình là Chlorella. Trong ó Semolena là chç y¿u vì có nhïng ·c iÃm nÕi trÙi h¡n frolena

iÁu kiÇn nuôi c¥y ¡n gi£n ( chÉ c§n dung dËch muÑi bão hòa CO2, dung dËch n°Ûc muÑi sinh lý, sí dång ánh sáng m·t trÝi

Vòng Ýi ng¯n

NhÝ 3 tính nng này nên có thà thu ho¡ch quanh nm, tÑc Ù sinh tr°ßng cao cho nng su¥t trên mÙt diÇn tích nuôi trÓng cao h¡n so vÛi s£n xu¥t nông nghiÇp

T£o Spirulena có thà nÕi trên m·t n°Ûc, kích th°Ûc lÛn 0,2 0,5 mm

Ph§n 2: Sinh tÕng hãp aa

I) Nhïng ph°¡ng pháp s£n xu¥t aa

Aa là ¡n vË c¡ b£n c¥u t¡o nên protein cça mÍi t¿ bào c¡ thà sÑng. Chúng còn t¡o nên enzym các polypeptit cça Ùng v­t

Thñc hiÇn hàng lo¡t chéc nng quan trÍng trong quá trình tÕng hãp protein, hoocmôn, ch¥t kháng sinh...

HiÇn nay th¿ giÛi s£n xu¥t > 200.000 t¥n aa, Chúng °ãc sí dång à bÕ sung vào thñc ph©m cho ng°Ýi và théc n cho gia súc nh±m cân Ñi dinh d°áng vì v­y cùng vÛi viÇc sinh tÕng hãp protein. ViÇc nghiên céu và triÃn khai s£n xu¥t các aa riêng biÇt cing có ý ngh)a to lÛn vÛi Ýi sÑng con ng°Ýi

à s£n xu¥t aa có thà sí dång các ph°¡ng pháp sau:

+ Tách các aa të dËch:

ph°¡ng pháp này thu °ãc các h×n hãp các aa. Tách riêng tëng aa là viÇc khó khn h¡n nïa. Trong quá trình thçy phân, mÙt sÑ aa bË phân hçy. Ngày nay ph°¡ng pháp này v«n °ãc sí dång nh°ng không thà thÏa mãn yêu c§u cça thñc t¿, vÛi l¡i nó òi hÏi chi phí vÁ trang thi¿t bË và vÁ nguyên liÇu khá lÛn và không °a l¡i hiÇu qu£ kinh t¿ cao

+ Ph°¡ng pháp thé 2:

tÕng hãp hóa hÍc các aa thu °ãc d¡ng raxemic là h×n hãp 2 Óng phân quang hÍc D và L aa

D¡ng D aa không °ãc các c¡ thà Ùng v­t Óng hóa. Sau ó sí dång các gi£i pháp công nghiÇp thích hãp à thu tách riêng các L aa

Sí dång enzim aminoacylaza à chuyÃn các axit d¡ng D sang d¡ng L, viÇc này gây tÑn kém

Sinh tÕng hãp aa të nguÓn hidrat cacbon nhÝ VSV

K¿t hãp hóa hÍc và sinh hÍc, tr°Ûc tiên tÕng hãp hóa hÍc các xetoaxit là tiÁn thân cça aa. Sau ó là nguyên liÇu à s£n xu¥t các aa t°¡ng éng b±ng ph°¡ng pháp lên men nhÝ VSV

Trong các ph°¡ng pháp trên ph°¡ng pháp thçy phân nhÝ protein Ùng v­t là ph°¡ng pháp cÕ iÃn nh¥t cho hiÇu qu£ kinh t¿ th¥p còn nhìn chung c£ 3 ph°¡ng pháp sau Áu có nhiÁu °u iÃm và triÃn vÍng khá lÛn. ·c biÇt là ph°¡ng pháp sinh tÕng hãp nhÝ VSV có nhiÁu °u iÃm sau:

+ H§u h¿t các aa thu °ãc theo ph°¡ng pháp này Áu ß d¡ng L

+ Ít tÑn kém vÁ §u t° trang thi¿t bË

+ Nguyên v­t liÇu dùng trong s£n xu¥t r» tiÁn, dÅ ki¿m nên h¡ °ãc giá thành s£n ph©m

Ph°¡ng pháp sinh tÕng hãp hiÇn nay ang là ph°¡ng pháp chç y¿u axit glutamic và lyzin

MÙt iÁu áng chú ý là trong c£ 3 ph°¡ng pháp sau vai trò cça VSV là r¥t quan trÍng ho·c trñc ti¿p là tác nhân thu enzym phåc vå cho quá trình s£n xu¥t.

II) C¡ sß khoa hÍc và c¡ ch¿ quá trình sinh tÕng hãp aa të VSV

1) C¡ sß khoa hÍc

Të lâu con ng°Ýi ã bi¿t nhiÁu VSV có thà tÕng hãp các aa c§n thi¿t cho c¡ thà cça chúng (80% VSV) nh°ng c°Ýng Ù th¥p chÉ kho£ng 1 2 gam/lit

Tuy nhiên kh£ nng sí dång aa chÉ °ãc ghi nh­n sau nghiên céu cça Kinoshita (1957) Ông phát hiÇn th¥y khi nuôi Micrococus trong môi tr°Ýng muÑi khoáng, urê. MÙt sÑ chúng có thà tích tå trong môi tr°Ýng hàng chåc gam/lit axit glutamic, ây là hiÇn t°ãng siêu tÕng hãp aa min.

KÃ të ó viÇc nghiên céu sinh tÕng hãp aa nhÝ VSV phát triÃn h¿t séc nhanh chóng

Trong kho£ng thÝi gian ng¯n ã gi£i quy¿t hàng lo¡t v¥n Á:

+ Phân l­p VSV, t¡o bi¿n chçng mÛi

+ Nghiên céu c¡ ch¿ quá trình, tìm gi£i pháp iÁu chÉnh quá trình và xác Ënh iÁu kiÇn nuôi, s£n xu¥t công nghiÇp

2) C¡ ch¿ quá trình sinh tÕng hãp

G¯n liÁn vÛi sñ trao Õi gluxit cça t¿ bào. Trong quá trinh trao Õi gluxit ã hình thành nhïng chât trung gian nh° xetoaxit là nhïng ch¥t tiÁn thân cho tÕng hãp aa

Nhóm amin ã °ãc °a vào các ch¥t này thông qua ph£n éng trao Õi amin

Ngoài ra mÙt sÑ VSV còn có kh£ nng h¥p thu d¡ng D aa chuyÃn sang d¡ng L và ti¿t ra ngoài t¿ bào vì trong t¿ bào VSV có hÇ enzym raxemaza

+ Nguyên nhân cça hiÇn t°ãng siêu tÕng hãp riêng biÇt trong canh tr°Ýng th°Ýng r¥t a d¡ng

+ Trong qu§n thà VSV phát triÃn bình th°Ýng có thà iÁu chÉnh sinh tÕng hãp x£y ra 1 cách hài hòa và c¡ thà VSV chÉ tÕng hãp l°ãng aa vëa ç cho cung c¥p phát triÃn cça chúng. ChÉ khi nào c¡ ch¿ iÁu chÉnh bË phá vá ho·c bË sai lÇch mÛi d«n ¿n viÇc sinh tÕng hãp d° thëa 1 hay 1 vài aa nào ó

VD: C¡ ch¿ éc ch¿ ng°ãc bË phá vá ( s£n ph©m t¡o thành bßi 1 quá trình ó éc ch¿ enzym xúc tác do quá trình ó t¡o ra)

+ Nguyên nhân thé 2 là sñ tác Ùng nào ó lên quá trình tÕng hãp thành t¿ bào hay các Ùng trñc ti¿p lên thành t¿ bào nh±m tng tính th¥m cça nó d«n tÛi làm các aa khu¿ch tán ra ngoài t¿ bào. Ã cân bng °ãc duy trì các aa ti¿p tåc °ãc tÕng hãp và l¡i ti¿p tåc thoát ra ngoài

VD: Trong thçy phân lipoprotein cça thành t¿ bào thi¿u 1 axit béo nh¥t Ënh do ó nó có tính th©m th¥u cao vÛi các aa. Sñ sai lÇch trong quá trình tÕng hãp thành t¿ bào có thà gây ra trong môi tr°Ýng có ch¥t kháng sinh hay có kích thích sinh tr°ßng nh° biotin vÛi liÁu l°ãng cao

III) S£n xu¥t aa nhÝ VSV

1) Phân l­p và tuyÃn chÍn chçng VSV có kh£ nng sinh tÕng hãp aa cao

a) Ph°¡ng pháp phân l­p

Nuôi VSV trên môi tr°Ýng ·c sau ó thí vÛi Ninhidrin, aa s½ ph£n éng vÛi ninhydrin chuyÃn thành m§u tím s«m

Dùng ph°¡ng pháp c¥y dàn Áu các VSV, nuôi 3 4 ngày à VSV t¡o khu©n l¡c riêng biÇt, dùng mÙt mi¿ng gi¥y lÍc ánh gi¥u vË trí t°¡ng éng cça kh©n l¡c ép lên trên bÁ m·t môi tr°Ýng ·c à 1 2 ngày. Sau ó l¥y ra ngâm vào dung dËch Ninhidrin 0,5% pha trong axeton, thÝi gian là të 15 20 phút trong 60oC

b) TuyÃn chÍn chçng VSV

Ph°¡ng pháp xác Ënh hàm l°ãng hay nÓng Ù aa t¡o thành

+ Dùng chçng chÉ thË: có nhïng kiÃm tra VSV nh¥t Ënh rÓi so sánh vÛi chçng nghiên céu trên môi tr°Ýng c¡ b£n, c¥y các chçng VSV thí nghiÇm, nuôi kho£ng 4 5 ngày rÓi dùng tia tí ngo¡i à gi¿t các t¿ bào VSV trong khu©n l¡c. Sau ó Õ lên bÁn m·t môi tr°Ýng này mÙt lÛp môi tr°Ýng mÛi và c¥y chçng chÉ thË

Các aa cça chçng thí nghiÇm s½ khu¿ch tán vào môi tr°Ýng mÛi và °ãc chçng chÉ thË sí dång do ó hàm l°ãng aa °ãc ph£n ánh b±ng sñ phát triÃn cça chçng chÉ thË

+ Ph°¡ng pháp nuôi chìm ho·c dùng khay giÑng lÍc nuôi VSV trong môi tr°Ýng lÏng ly tâm lo¡i bÏ sinh khÑi thu dËch, dùng khay gi¥y lÍc th¥m dËch lên men ·t vào hÙp pettri có c¥y chçng chÉ thË xung quanh khoanh gi¥y lÍc có sñ phát triÃn cça chçng chÉ thË të ó xác Ënh °ãc hàm l°ãng aa

+ Ph°¡ng pháp dùng 2 dãy Ñng nghiÇm: M×i dãy có 10 Ñng nghiÇm, trong dãy thé nh¥t m×i Ñng nghiÇm chéa 10 ml dung dËch aa vÛi nÓng Ù cho tr°Ûc và 5 ml môi tr°Ýng dung dËch

Trong dãy thé 2 m×i Ñng chéa 10 ml dËch canh tr°Ýng nghiên céu (hàm l°ãng aa ch°a bi¿t ) và 5 ml môi tr°Ýng dinh d°áng

Sau ó thanh trùng rÓi c¥y chçng chÉ thË giÑng hÇt nhau. Nuôi c¥y 24h b±ng các Ñng nghiÇm em xác Ënh k¿t qu£ b±ng cách ¿m t¿ bào ho·c o Ù tå të ó suy ra hàm l°ãng aa trong dËch nghiên céu

c) S¡ Ó quy trình công nghÇ chung

Chu©n bË mt

Thanh trùng

Chçng giÑng Lênmen(48 72h) CaCO3

Ly tâm Lo¡i bÏ TB sinh khÑi

Tách t¡p ch¥t

Cô ·c

K¿t tinh S¥y Dóng gói

Ph§n 4: Sinh tÕng hãp enzim të VSV

A: ¡i c°¡ng vÁ enzim

I) Ënh ngh)a

Enzim là ch¥t xúc tác sinh hÍc có b£n ch¥t là protein °ãc t¿ bào tÕng hãp nên và giï vai trò quan trÍng trong quá trình trao Õi ch¥t cça VSV

T¥t c£ các chuyÃn hóa hóa hÍc trong c¡ thà Áu có enzym tham gia. D°Ûi sñ xúc tác cça enzim chúng x©y ra nhanh, nh¹ nhàng và có Ënh h°Ûng rõ rÇt

Þ ngoài c¡ thà sÑng trong nhïng iÁu kiÇn nh¥t Ënh, enzym v«n có thà xúc tác trong nhïng ph£n éng hóa hÍc ó. iÁu này mang l¡i ý ngh)a thñc tiÅn to lÛn rút ng¯n thÝi gian cça quá trình, ti¿t kiÇm nguyên v­t liÇu và nâng cao giá trË cça s£n ph©m

VD: Sí dång enzym cça n¥m mÑc trong s£n xu¥t r°ãu, bia ti¿t kiÇm °ãc 50% malt ¡i m¡ch

Trong s£n xu¥t bánh mì dùng enzym amilaza có thà rút ng¯n thÝi gian ç bÙt

II) ·c tính chung cça enzym

+ Có kh£ nng phát huy tác dång vÛi nÓng Ù r¥t nhÏ, r¥t loãng

1 gam pepxin thçy phân 50 kg protein

1 gam renin thçy phân 72 t¥n sïa

+ Enzym luôn luôn có c°Ýng Ù chuyÃn hóa lÛn, thà hiÇn b±ng h±ng sÑ chuyÃn hóa là sÑ phân tí c¡ ch¥t bË mÙt phân tí enzym tác dång trong thÝi gian 1 phút

+ TÑc Ù cça các ph£n éng có xúc tác cça enzym ó dÅ iÁu khiÃn thông qua viÇc khÑng ch¿ nhiÇt Ù, PH và nit¡ c¡ ch¥t

+ T¡o iÁu kiÇn ph£n éng có enzym r¥t nh¹ nhàng êm ái

+ Có tính ·c hiÇu cao (enzym nào thì thçy phân c¡ ch¥t ¥y)

III) Ph¡m vi sí dång cça enzym

Renin të d¡ dày bê, nghé

Pepxin, tripxin të d¡ dày lãn

Amilaza të m§m thóc

Domalain të déa

Papain të u ç

VSV: xenluloza

HÇ enzym cça VSV phong phú h¡n nhiÁu so vÛi enzym të Ùng thñc v­t. Ngoài ra mÙt sÑ enzym chÉ VSV mÛi có

VD: izomeraza, xenlulaza

Ho¡t tính cça enzym të VSV cao h¡n enzym Ùng thñc v­t

MÙt t¿ bào VSV sau 24 h chuyÃn hóa l°ãng c¡ ch¥t g¥p 30 40 l§n trÍng l°ãng c¡ thà nó

+ VSV sinh tr°ßng nhanh chóng, kích th°Ûc t¿ bào nhÏ nên t÷ lÇ enzym là cao d«n ¿n tng nng su¥t s£n su¥t

+ Enzym VSV r¥t nh¡y c£m vÛi iÁu kiÇn ngo¡i c£nh nên dÅ dàng khÑng ch¿ quá trình sinh tÕng hãp ra nó thông qua viÇc khÑng ch¿ các iÁu kiÇn môi tr°Ýng

+ Enzym cça VSV a sÑ là enzym ngo¡i bào

+ Nguyên liÇu à nuôi VSV sinh tÕng hãp enzym r» tiÁn và dÅ ki¿m có thà t­n dång ph¿ ph©m cça các ngành s£n xu¥t công nghiÇp khác

B) Ph°¡ng pháp sinh tÕng hãp enzym nhÝ VSV

1) Phân l­p, tuyÃn chÍn chçng VSV có kh£ nng sinh tÕng hãp enzym cao

2) Lên men sinh tÕng hãp enzym

* Ph°¡ng pháp bÁ m·t: sí dång môi tr°Ýng ·c à nuôi VSV, tùy thuÙc ·c tính cça tëng loài mà chÍn thành ph§n môi tr°Ýng thích hãp, Ñi vÛi n¥m mÑc th°Ýng sí dång tinh bÙt x¥u (tinh bÙt s¯n) 75 85 % nguyên liÇu

+ BÕ sung tr¥u à tng Ù xÑp ( 15 20 %)

C¡ ch¥t 10 %. Ngoài ra muÑi khoáng th°Ýng là sunfat amôn và n°Ûc à ¡t hàm ©m là 65 75%. Sau ó em thanh trùng trong 1 at trong 1h nh±m tiêu diÇt t¡p khu©n, làm giãn nß h¡t tinh bÙt, t¡o iÁu kiÇn ch¡ n¥m mÑc dÅ sí dång

+ C¥y bào tí vào môi tr°Ýng, phân phÑi trên các giá hay sàng vÛi bÁ d§y cça môi tr°Ýng là kho£ng 5 cm

Ù ©m cça h×n hãp ¡t 90 100%, thÝi gian nuôi c¥y là 36 48h

ây là ph°¡ng pháp ¡n gi£n dÅ thñc hiÇn, thích hãp vÛi s£n xu¥t nhÏ

Có thà dÅ lo¡i bÏ ph§n nhiÅm t¡p. T­n dång °ãc ph¿ liÇu tinh bÙt r»

Nh°ãc iÃm:

TÑn diÇn tích, nng su¥t th¥p do lao Ùng thç công, khó c¡ khí hóa và tñ Ùng hóa, khi nuôi bÁ m·t bË nhiÅm t¡p. Trong nhiÁu tr°Ýng hãp n¥m mÑc không thà xâm nh­p vào bÁ sâu cç môi tr°Ýng gây lãng phí nguyên liÇu

* Ph°¡ng pháp bÁ sâu

Là ph°¡ng pháp nuôi VSV trong môi tr°Ýng lÏng të rÉ °Ýng, dËch thçy phân r¡m r¡ g× tinh bÙt x¥u và các lo¡i ph¿ ph©m cça công nghiÇp gi¥y

Thi¿t bË là thùng lên men có kh£ nng iÁu chÉnh nhiÇt Ù, PH, hàm l°ãng O2 hòa tan thông qua viÇc dùng hÇ thÑng cánh khu¥y và såc khí

¯u iÃm: HiÇu su¥t cao, cñ Ùng hóa, ti¿t kiÇm diÇn tích, sí dång triÇt à nguyên liÇu. VSV phát triÃn trên toàn bÙ môi tr°Ýng. °a l¡i nng su¥t cao, cho ho¡t lñc enzym cao

Nh°ãc iÃm: DÅ bË nhiÅm toàn bÙ, thi¿t bË ¯t tiÁn và không tÕ chéc cho s£n xu¥t nhÏ. Khi phát triÃn hÇ sãi s½ làm gi£m l°ãng O2 hòa tan d«n ¿n éc ch¿, ình chÉ quá trình

Thu và tách enzym: Tùy måc ích sí dång, yêu c§u m­t Ù tinh khi¿t khác nhau Ñi vÛi công nghiÇp r°ãu trong chn nuôi có thà sí dång các ch¿ ph©m enzym thô

Trong y hÍc, phân tích hóa hÍc, phân tích thñc ph©m c§n sí dång enzym s¡ch òi hÏi ph£i tinh ch¿

3) Tách, thu và tinh ch¿

Ñi vÛi enzym ngo¡i bào chÉ c§n lo¡i bÏ sinh khÑi còn Ñi vÛi enzym nÙi bào thì ph£i phá vá t¿ bào b±ng ph°¡ng pháp nghiÁn ho·c siêu âm ho·c gây hiÇn t°ãng co nguyên sinh ho·c hiÇn t°ãng tñ phân à tng kh nng trích ly cça enzym vào VSV. Sau ó tách e b±ng cách chi¿t vÛi các dung môi thích hãp (n°Ûc, cÓn, axeton, toluen...)

K¿t tça enzym b±ng cÓn 90o ho·c b±ng dung dËch muÑi hydrat amôn bão hòa. Ly tâm không k¿t tça. S¥y chân không là tÑt nh¥t <45oC Ã enzym không bË vô ho¡t

CuÑi cùng thêm các ch¥t phå gia à £m b£o ho¡t tính, à b£o qu£n °ãc lâu dài

VD: CaCl

Các enzym chính °ãc sí dång trong công nghiÇp thñc ph©m, nhóm VSV sinh tÕng hãp nên chúng

Anpha amilaza thçy phân tinh bÙt thành dextrin

Anpha amilaza °ãc s£n xu¥t nhÝ các lo¡i n¥m mÑc nh°: Aspergilus, Mucor, Rhizopus, Furanium

Amilaza chç y¿u là amilaza chËu °ãc nhiÇt Ù th¥p

Vi khu©n: Bacillus

B... subtilis

B... mesentericus

Amilaza cça VK th°Ýng là enzym chËu nhiÇt Ù cao, të 70 100oC

+ N¥m men: ·c biÇt là endomycócis là lo¡i t¡o khu©n ty gi£ phát triÃn trên môi tr°Ýng ·c trông h¡i giÑng nâm mÑc, có kh£ nng sinh tÕng hãp gluco amolaza. N¥m men không có enzym gluco transpheraza nên không chuyÃn hóa gluco thành các hãp ch¥t glucozit

+ Proteaza: protein --- polypeptit --- oligo peptit

+ N¥m mÑc chç y¿u là Aspergillus, Penecilium. ·c tính enzym të n¥m mÑc là có kh£ nng ho¡t Ùng trong gi£i PH r¥t rÙng 2 11, cho phép sí dång trong nhiÁu l)nh vñc khác nhau

+ Vi khu©n: h§u h¿t các vi khu©n sinh tÕng hãp amilaza có kh£ nng sinh tÕng hãp proteaza. Proteaza cça vi khu©n °a môi tr°Ýng trung tính ho·c kiÁm nh¹

+ Dextrinaza: éng dång trong s£n xu¥t r°ãu vang, n°Ûc qu£. Dùng à thçy phân peptin t¡o iÁu kiÇn trích ly n°Ûc qu£ triÇt Ã. Các giÑng VSV chç y¿u la n¥m mÑc, iÃn hình là Aspergilus niger và 1 sÑ vi khu©n nh° penicilium, Bacilius...

+ Xenluloza: là s£n ph©m cça mÙt sÑ loài VK, làm nhiÇm vå phân gi£i xelulose iÃn hình là các loài

Bacilius Xenluloza hydrogenicus

..............................methanicus

+ Clostridium thermophilus: có kh£ nng sinh tÕng hãp enzym xenlulaza chËu nhiÇt Ù cao (65oC)

+ CuÑi cùng là 2 loài ph£y khu©n: Cellovibrio và Cellofacinula giúp con ng°Ýi t­n dång °ãc phå ph©m cça nông nghiÇp

Ph§n 5: Sinh tÕng hãp Vitamin të VSV

Vitamin là nhïng ch¥t hïu c¡ phéc t¡p vô cùng c§n thi¿t à duy trì sñ sÑng bình th°Ýng cça c¡ thà sinh v­t

Tuy Vitamin không ph£i là nguÓn nng l°ãng hay v­t ch¥t à xây dñng t¿ bào nh°ng không thà thi¿u trong kh©u ph§n théc n hàng ngày. M·c dù hàm l°ãng ít bßi vì nó có ho¡t tính sinh hÍc cao có tác dång m¡nh Ñi vÛi các qua trình trao Õi ch¥t trong c¡ thà .

HiÇn nay ng°Ýi ta ã bi¿t h¡n 30 lo¡i VTM khác nhau, chúng °ãc gÍi tên b±ng ti¿ng LaTinh. NhiÁu lo¡i là thành ph§n co enzym trong các ph£n éng hóa sinh

VTM tham gia vào thành ph§n cça 200 lo¡i enzym

Khi thi¿u enzym có bÇnh avita ninoza. Trong quá trình sÑng VTM bË gi£m i thì gÍi là hipo vitaminoza

VTM °ãc s£n xu¥t nhiÁu të sau chi¿n tranh th¿ giÛi thé 2 và °ãc sí dång chç y¿u trong 2 l)nh vñc: y hÍc và chn nuôi

Con °Ýng s£n xu¥t VTM có thà là chi¿t su¥t të thñc v­t. Beta caroten (cà rÑt) ho·c chi¿t su¥t të Ùng v­t Riboflavin ( të d§u gan cá thu)

+ TÕng hãp hóa hÍc

+ TÕng hãp VSV: C¡ sß cça ph°¡ng pháp này là t°¡ng tñ nh° c¡ sß siêu tÕng hãp aa cça VSV

MÙt sÑ VSV có kh nng tñ tÕng hãp VTM c§n thi¿t (t¥t c£ ho·c mÙt sÑ nào ó)

Trong iÁu kiÇn nh¥t Ënh l°ãng VTM tÕng hãp °ãc, d° thëa so vÛi nhu c§u b£n thân thì °ãc thoát ra ngoài môi tr°Ýng ho·c tích liy l¡i trong t¿ bào trên c¡ sß này Á xu¥t ph°¡ng pháp sinh tÕng hãp VTM të VSV

HiÇn nay c£ 3 ph°¡ng pháp này Áu °ãc áp dång. Ph°¡ng pháp hóa hÍc °ãc áp dång à s£n su¥t ph§n lÛn các VTM ang dùng

Tuy v­y ph°¡ng pháp sinh tÕng hãp cing °ãc chú ý nhiÁu. Vì s£n su¥t theo ph°¡ng pháp này t°¡ng Ñi r» và ¡n gi£n có thà k¿t hãp s£n xu¥t vÛi 1 s£n ph©m nào ó. Nhïng VTM tÕng hãp theo ph°¡ng pháp VS hÍc gÓm: VTM B12, B2, C...

Theo ph°¡ng pháp hóa hÍc VS hÍc à s£n xu¥t VTM C

MÙt sÑ VSV khi sinh tr°ßng trên môi tr°Ýng tñ nhiên ho·c tÕng hãp s½ tích liy 1 sÑ VTM trong t¿ bào ho·c ti¿t vào môi tr°Ýng xung quanh, có thà phân biÇt m¥y tr°Ýng hãp sau:

+ Sinh tÕng hãp và làm gi§u VTM cho s£n ph©m lên men

VD: nuôi c¥y n¥m men dùng làm théc n cho gia súc và làm thuÑc

+ Sinh tÕng hãp VTM kèm theo nhïng quá trình lên men khác trong ó VTM là s£n ph©m phå cça quá trình lên men

VD: Lên men axeto butanol trong bã th£i có tích tå 1 l°ãng lÛn Rhiboflavin

+ VTM là s£n ph©m chính ho·c duy nh¥t cça quá trình lên men

IV) MÙt sÑ VSV sinh tÕng hãp các VTM phÕ bi¿n

1: Vitamin B12

Là VTM §u tiên và °ãc s£n xu¥t vÛi sÑ l°ãng nhiÁu nh¥t b±ng ph°¡ng pháp VSV

Tác dång trong quá trình t¡o huy¿t cho c¡ thà nên °ãc dùng à iÁu trË các bÇnh thi¿u máu cho con ng°Ýi.

Ùng thñc v­t không có kh£ nng tÕng hãp B12 trong khi nhiÁu vi khu©n, x¡ khu©n có kh£ nng này

iÃn hình là nhóm x¡ khu©n Actynomyces, Olivaceus, actynomyces...

Vi khu©n: Bacterium, propionic, metan

2 loài có giá trË cao nhát là Ac olivaceus và propioni bacterium shermani cho tÛi 6 8 mg/ml canh tr°Ýng

2: Vitamin B2

áng chú ý là: Eremothecium ashbyii, ashbya gosspi, clostridium acetobutalycum

1 sÑ n¥m men: cania guellia rmondia, cania robusta, cania frareri

N¥m mÑc: aspergillus niger và penecilium notatum

3: TiÁn VTM A: Bêta caroten

Các VSV: Penecilium sherotium

4: VTM C

Vi khu©n: acetobacter subocydans chuyÃn d¡ng D- sorbit tÕng hãp °ãc theo ph°¡ng pháp hóa hÍc thành d¡ng L sorbroza

Ph§n 6: Sinh tÕng hãp kháng sinh nhÝ VSV

I) GiÛi thiÇu

HiÇn t°ãng Ñi kháng giïa các VSV °ãc bi¿t ¿n të lâu và mãi ¿n 1886 Ganalia phát hiÇn ra ch¥t Ñi kháng này

Ban §u chú ý ¿n kháng sinh të 1929 khi fleming công bÑ vÁ penecilin chi¿t su¥t të penecilium

Có 2 gi£ thuy¿t gi£i thích vÁ sñ hình thành kháng sinh ·c tính ·c biÇt trong sñ trao Õi ch¥t cça VSV.

1: Gi£ thuy¿t thé nh¥t

Cho r±ng sñ hình thành kháng sinh là mÙt ·c tính ·c biÇt trong sñ trao Õi ch¥t cça VSV

Nó g¯n ch·t và tÓn t¡i trong suÑt quá trình ti¿n hóa. Sñ t¡o thành và tách các ch¥t kháng sinh ra trong môi tr°Ýng trong quá trình sÑng hay sau khi chúng bË ch¿t có thà là 1 hiÇn t°ãng à tÓn t¡i. ¡i diÇn cho thuy¿t này là Gracimov, Gauze, Grosdar

2: Gi£ thuy¿t thé 2

Cho r±ng các ch¥t kháng sinh °ãc t¡o thành do VSV là mÙt ·c tính ng«u nhiên, nó chÉ x©y ra trong iÁu kiÇn nh¥t Ënh, không liên quan gì ¿n tiêu hóa

¡i diÇn cho thuy¿t này là vacman

Thuy¿t này dña trên 2 c¡ sß:

+ Không ph£i toàn bÙ VSV Áu có kh£ nng t¡o ch¥t kháng sinh

+ Các ch¥t kháng sinh kà c£ ch¥t khá bÁn vïng cing dÅ bË phân hçy và m¥t kh£ nng Ñi kháng

* Ënh ngh)a: Ch¥t °ãc gÍi là kháng sinh ph£i £m b£o iÁu kiÇn c§n và ç:

+ Ch¥t ó ph£i do sinh v­t t¡o ra

+ Ch¥t ó có kh£ nng éc ch¿ và tiêu diÇt VSV có tính chÍn lÍc ß nÓng Ù r¥t th¥p

VD: MÙt sÑ ch¥t nh°: HgCl2, AgCl thÏa mãn iÁu kiÇn 2 nh°ng không thÏa mãn iÁu kiÇn 1nên không °ãc gÍi là ch¥t kháng sinh

II) ·c tính ch¥t kháng sinh

Tác dång chÍn lÍc ·c hiÇu, M×i lo¡i kháng sinh chÉ có thà tác dång vÛi 1 nhóm VSV nh¥t Ënh

Các ch¥t kháng sinh là s£n ph©m troa Õi ch¥t b­c 2 và °ãc t¡o thành nhÝ các VSV të các aa

III) Phân lo¡i kháng sinh

+ Các d«n xu¥t cça aa

VD: hadixidin là d«n xu¥t cça N focmyl và N hydroxy glycin °ãc t¡o thành të glycin

Các penicilin và cephalsporin là các d«n xu¥t cça peptit

Các polipeptit

VD: decapeptit vòng gramixidin và các actynomycin. Ngoài 2 peptit vòng còn chéa hÇ thÑng phenoxazin °ãc t¡o thành të ax anthranilic

IV) Tác nhân sinh hÍc

Nhïng kháng sinh do n¥m mÑc và x¡ khu©n tÕng hãp nên

VD: Penicilin do penicilium notatum và Pen chryzagenium tÕng hãp nên

Streptomycin do Actynomyces streptomycini và Ac...griceus tÕng hãp ( kháng sinh chïa viêm mii hÍng)

Tetracyclin và Biomixin do AC... aureopaciens

V) S£n su¥t thuÑc kháng sinh

Trong thñc t¿ thuÑc kháng sinh °ãc s£n su¥t b±ng VSV hiÇn nay t­p trung nghiên céu chç y¿u

+ Mß rÙng phÕ ho¡t Ùng và nng su¥t cao hiÇu lñc cça thuÑc kháng sinh

+ K¿t tça Ùc và kh¯c phåc các ph£n éng phå c£u thuÑc Ñi vÛi con ng°Ýi

+ T¡o các dngj thuÑc c£i ti¿n chËu °ãc sñ phân gi£i cça vi khu©n, cho phép kéo dài thÝi gian bán phân hçy cça chúng

+ Hoàn thiÇn ph°¡ng théc s£n xu¥t thuÑc

HiÇn nay thuÑc kháng sinh °ãc s£n xu¥t theo 3 ph°¡ng pháp sau:

a) S£n su¥t b±ng lên men trñc ti¿p

B£n ch¥t cça ph°¡ng pháp này là bÕ sung các tiÁn ch¥t cça kháng sinh hay các ch¥t éc ch¿ trao Õi ch¥t vào môi tr°Ýng lên men, h°Ûng chçng lên men tÕng hãp thuÑc kháng sinh và các Óng phân cça nó

VD: penicilium chryzogenum chuyên tÕng hãp, tích tå penicilin

Tuy nhiên tùy theo iÁu kiÇn nó có kh£ nng bi¿n Õi phenyl axetic axit và 1 sÑ tiÁn ch¥t khác thành benzyl penicilin và các Óng phân cça penicilin

Sñ éc ch¿ tÕng hãp thuÑc kháng sinh ôi khi cing °ãc sí dång trong quá trình s£n xu¥t.

VD: Trong quá trình nuôi c¥y Streptomyces aureofaciens n¿u éc ch¿ ph£n éng g¯n Cl thì s½ t¡o ra tetracilin ng°ãc l¡i s½ t¡o ra chlorotetracylin

c) T¡o kháng sinh b±ng ph°¡ng pháp Ùt bi¿n tÕng hãp

B£n ch¥t cça ph°¡ng pháp là sí dång các d¡ng Ùt bi¿n à Ënh h°Ûng tÕng hãp thuÑc kháng sinh mong muÑn

VD: Bình th°Ýng chçng Norcadia meditaranei tÕng hãp kho£ng 20 lo¡i thuÑc kháng sinh rifamicin khác nhau. Nh°ng n¿u bÕ sung barbital vào môi tr°Ýng nuôi c¥y thì phÕ kháng sinh °ãc tÕng hãp s½ thay Õi khi ó do ph£n éng acyl hóa bË éc ch¿ chçng Ùt bi¿n s½ t¡o ra rifamicin SV làm tiÁn ch¥t cça rifamicin V

Ngoài ra nó còn là ch¥t khßi iÃm à tÕng hãp hàng lo¡t rifamicin khác

b) C£i bi¿n thuÑc kháng sinh nhÝ VSV

G penicilium axit là s£n ph©m thçy phân penicilin do enzym penicilin acylaza xúc tác. Nó là tiÁn tÑ r¥t có giá trË Ã ti¿n hành bán tÕng hãp ra nhiÁu lo¡i penicilin khác nhau

Trong s£n xu¥t công nghiÇp 6 APA ng°Ýi ta th°Ýng sí dång chçng Ùt bi¿n có ho¡t tính penicilin acylaza cao hay sí dång enzum nói trên ß d¡ng cÑ Ënh. Të 6 APA ng°Ýi ta có thà s£n xu¥t °ãc >4000 penicilin bán tÕng hãp khác nhau

Trong thñc tiÅn y hÍc có hiÇn t°ãng gây bÇnh làm quen vÛi thuÑc khá nhanh ( nhÝn thuÑc). Nguyên nhân cn b£n là chúng có nhïng c¡ ch¿ thích nghi cho phép c£i bi¿n và làm m¥t ho¡t tính cça thuÑc kháng sinh. Do ó trên c¡ sß các lo¡i thuÑc kháng sinh ã bË nhÝn ng°Ýi ta ph£i luôn luôn tìn cách t¡o ra các lo¡i thuÑc kháng sinh mÛi ·c hiÇu h¡n

VSV có kh£ nng óng vai trò là xúc tác trong công nghiÇp s£n xu¥t thuÑc steroit. ây là nhóm thuÑc có giá trË sí dång cao và r¥t khó tÕng hãp b±ng con °Ýng hóa hÍc.

iÃn hình là tr°Ýng hãp tÕng hãp cortisone b±ng con °Ýng hóa hÍc gÓm 27 ph£n éng: trong ó có nhïng ph£n éng r¥t khó thñc hiÇn. NhÝ phân l­p °ãc chçng Rhizopus nigricans xúc tác r¥t ·c hiÇu ph£n éng g¯n nguyên tí O vào vË trí 11anpha cça vòng progesterone nhÝ ó cho phép gi£m quá trình công nghÇ s£n xu¥t cortisone xuÑng còn 11 ph£n éng nên h¡ giá thành s£n ph©m të 200 usd còn 6usd/g

Ph§n 7: Probitic và prebiotic

A: Probiotic

I) Ënh ngh)a: là các d¡ng thñc ph©m hay các d¡ng ch¿ ph©m à n uÑng, có chéa VSV sÑng, có kh£ nng góp ph§n c£i thiÇn ch¥t l°ãng hay duy trì tr¡ng thái c§n b±ng hÇ VSV có lãi trong °Ýng ruÙt. Qua ó giúp cho con ng°Ýi (£m b£o cho con ng°Ýi ) ß tr¡ng thái khÏe m¡nh.

¡i diÇn iÃn hình cça nhóm VSV có lãi này là ph§n lÛn các vi khu©n lactic thuÙc giÑng Lactobacillus, Streptococus lactic... vÛi 1 sÑ nâm men nh° Sac..boulardii và mÙt sÑ vi khu©n.

II) Yêu c§u Ñi vÛi các VSV tham gia vào ch¿ ph©m probiotic

+ VSV sÑng và không Ùc

+ VSV ph£i chËu áp su¥t cça d¡ dày và ruÙt non ( PH th¥p) và chËu °ãc các axit m­t và có PH tÑi thích ß vùng kiÁm ( do ß ¡i tràng có PH trung tính ho·c h¡i kiÁm)

Có kh£ nng bám dính l¡i ß ¡i tràng (khu hÇ tiêu hóa)

VD: Sïa chua là 1 ch¿ ph©m probiotic

B) Prebiotic

I) Ënh ngh)a: là nhóm c¥u tí chéc nng sí dång trong s£n xu¥t thñc ph©m hay s£n ph©m n uÑng vÛi måc ích chính à cung c¥p théc n cho hÇ VSV có lãi trong °Ýng tiêu hóa, ·c biÇt là hÇ VSV có lãi khu tré trong ¡i tràng

II) Yêu c§u Ñi vÛi Prebiotic

+ Là ch¥t không Ùc Ñi vÛi con ng°Ýi và Ùng v­t

+ ChËu °ãc PH th¥p cça d¡ dày và ruÙt non, không bË phân hçy bßi các axit m­t

+ PH tÑi thích ph£i trung tính hay h¡i kiÁm

Nh° v­y viÇc duy trì cân b±ng sinh thái à ngn ch·n sñ phát triÃn cça các VSV có h¡i qua ó góp ph§n phát triÃn séc Á kháng cho c¡ thà chç. Tránh bË táo bón, béo phì, kiÃm soát tÑt h¡n quá trình lão hóa và gi£m nguy c¡ gây x¡ vïa Ùng m¡ch

III) MÙt sÑ ch¿ ph©m Prebiotic trên thË tr°Ýng

Khoa hÍc ã xác Ënh °ãc c¥u tí chéc nng có hiÇu qu£ Prebiotic. iÃn hình là các lo¡i °Ýng chéc nng: Oligosaccarit

VD: Galacto oligosacharit ( GOS)

Mano ------------------ ( MOS)

Fructo ------------------ ( FOS)

Rafino ------------------ ( ROS)

MÙt sÑ nghiên céu liên quan ¿n tÕng hãp cing nh° vai trò chéc nng cça các lo¡i °Ýng trên ã °ãc công bÑ và ng°Ýi ta phát hiÇn °ãc vai trò cça ph£n éng Fransgalactosyl hóa trong viÇc hoàn thàh GOS të vai trò cça ph£n éng thçy phân Mannan à t¡o ra MOS hay hiÇu qu£ c£m éng phát triÃn tÑt cça FOS Ñi vÛi vi khu©n Lacto bacillus trong ¡i tràng

VD: C¡ ch¿ cça viÇc t¡o ra GOS là

E: th°Ýng là B Galactooxydaza hay B Glucosidaza

Lac: °Ýng lactoza

Glu: glucoza (°ãc gi£i phóng)

E- Gal : phéc E galactoza

MÑi liên k¿t E-gal dÅ dàng bË chuyÃn hóa bßi các ch¥t ái nhân (Nu) nh° °Ýng Glucoza, galactoza à t¡o ra Oligosaccarit h¡n vÛi H2O à t¡o ra Galactoza

HiÇu su¥t cça ph£n éng tÕng hãp Oligosaccait phå thuÙc nhiÁu vào iÁu kiÇn ph£n éng nh° nhiÇt Ù, PH, và thÝi gian ph£n éng.

PAGE

PAGE 8