công nghệ sản xuất nấm men bánh mì

8/16/2019 Công Nghệ Sản Xuất Nấm Men Bánh Mì

1/65

i

MỤC LỤC

NỘI DUNG TRANG

Danh mục các bảng iii

Danh mục các sơ đồ, hình vẽ iv

LỜI MỞ ĐẦU 1

1. Đặt vấn đề 1

2. Mục đích của đề tài 1

3. Nội dung của đề tài 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men 2

1.1.1. Lịch sử ra đời và sự phát tr iển của công nghệ lên men 2

1.2. Giới thiệu về nấm men bánh mì 9

1.2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới 9

1.2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam 10

1.2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì 10CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 29

2.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì 29

2.1.1. Nước 29

2.1.2. Nguồn hydratcacbon 29

2.1.3. Nguồn phospho và nitơ 32

2.1.4. Nguồn kali và magie 32

2.1.5. Không khí 33

2.2. Vi sinh vật trong sản xuất nấm men bánh mì 33

2.3. Yêu cầu chất lượng của sinh khối nấm men bánh mì 34

2.4. Công nghệ sản xuất 34

2.5. Thuyết minh quy trình 36

2.5.1. Chuẩn bị dung dịch rỉ đường 36

2.5.2. Nuôi cấy men giống 37


2/65

ii

2.5.3. Nuôi nấm men thương phẩm 38

2.5.4. Quá trình lắng 44

2.5.5. Thu nhận sinh khối men ép 44

2.5.6. Bảo quản men ép 47

2.5.7. Thu nhận nấm men dạng khô 47

2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối nấm men 48

2.6.1. Nhiệt độ 48

2.6.2. Oxi hòa tan – độ hiếu khí và nồng độ khuấy trộn 49

2.6.3. pH của môi trường 50

2.6.4. Rượu etylic 50

2.6.5. Ảnh hưởng của các chất hóa học 50

2.6.6. Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường 51

2.7. Một số thiết bị cần thiết trong quá trình sản xuất 51

2.7.1. Thiết bị thanh trùng môi trường 51

2.7.2. Thiết bị lên men 52

2.7.3. Thiết bị ly tâm 532.7.4. Thiết bị lọc 54

2.8. Các vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình nuôi cấy nấm men 54

2.9. Các phương pháp bảo quản men giống 56

2.9.1. Phương pháp giữ giống thuần khiết trên môi trường thạch nghiêng 56

2.9.2. Phương pháp giữ giống trong dung dịch saccharose 30 % 56

2.9.3. Phương pháp giữ giống dưới lớp dầu vaselin hoặc paraffin 56

2.9.4. Phương pháp giữ giống ở điều kiện đông khô 57

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

3.1. Kết luận 58

3.2. Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 60


3/65

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

NỘI DUNG TRANG

Bảng 1.1. Ảnh hưởng của Na+ lên thành phẩm men bánh mì 19

Bảng 1.2. Các chất khoáng cần thiết cho nấm men 23

Bảng 1.3. Chức năng của một số vitamin 23

Bảng 1.4. Các chất sinh trưởng cần thiết cho nấm men 24

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của hai loại rỉ đường 30

Bảng 2.2. Điều kiện nhân giống nấm men 37

Bảng 2.3. Bổ sung rỉ đường và các chất dinh dưỡng trong nuôi cấy theo chu kỳ 43

Bảng 2.4. Mật độ nấm men sau mỗi lần ly tâm 46

Bảng 2.5. Ảnh hưởng của một số chất hóa học lên sự tăng trưởng của nấm men 50


4/65

iv

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

NỘI DUNG TRANG

Hình 1.1. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2 3

Hình 1.2. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3 4

Hình 1.3. Khái niệm về quá trình lên men 4

Hình 1.4. Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử 13

Hình 1.5. Sơ đồ phân loại nấm men 13

Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men 16

Hình 1.7. Sơ đồ cơ chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào 20

Hình 1.8. Đường cong sinh trưởng của nấm men 25

Hình 1.9. Nảy chồi ở nấm men 25

Hình 1.10. Các sản phẩm nấm men bánh mì 26

Hình 2.1. Rỉ đường 30

Hình 2.2. Nguồn DAP và Urea 32

Hình 2.3. Magnesium sulphat 33Hình 2.4. Sơ đồ Quy trình sản xuất nấm men bánh mì 35

Hình 2.5. Ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sự tăng sinh khối của nấm men 40

Hình 2.6. Máy lọc khí 41

Hình 2.7. Đường cong sinh trưởng và nhu cầu oxi trong sản xuất men bánh mì 41

Hình 2.8. Sơ đồ tách men bằng seperator 7 cấp 45

Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa chu kỳ 48

Hình 2.10. Thiết bị thanh trùng bản mỏng 52

Hình 2.11. Thiết bị lên men 53

Hình 2.12. Máy ly tâm 53

Hình 2.13. Máy lọc thùng quay 54

Hình 2.14. Hình thái một số vi sinh vật gây hư hỏng men bánh mì 55


5/65

v

LỜI MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề:

Nấm men là nhóm vi sinh vật gần gũi với con người từ xưa đến nay thông qua

các sản phẩm nổi tiếng như: Bia, rượu vang, bánh mì... Trước đây mọi người

thường sử dụng NH4HCO3 để làm nở bột mì, nhược điểm của NH4HCO3 là sinh ra

khí NH3 làm cho bánh có mùi vị không mong muốn.

Ngày nay do nhu cầu của con người ngày càng cao, để đáp ứng nhu cầu “ăn

ngon mặc đẹp của con người”. Vì vậy việc sản xuất nấm men để làm nở bột mì

ngày càng được chú trọng, saccharomyces cerevisiae đã đáp ứng được nhu cầu đó

là làm cho bánh vừa xốp hơn lại vừa có mùi thơm đặc trưng của nấm men giúp cho

ngành sản xuất bánh mì cùng với một số sản phẩm khác đáp ứng được nhu cầu

ngày càng cao của con người. Với những ứng dụng phong phú và đa dạng đó của

nấm men mà em đã quyết định tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất nấm men.

2. Mục đích của đề tài:

Nếu như ở châu Á chủ yếu sử dụng gạo, thì ở châu Âu con người lại dùng lúamì làm nguồn lương thực chính. Từ lúa mì, người dân Châu Âu sản xuất ra bánh mì

và một số sản phẩm khác. Do nhu cầu hội nhập của thế giới nên các nước ngày

càng xích lại gần hơn và dần dần bánh mì được xem là loại thức ăn nhanh tiện lợi

và phổ biến ở nước ta. Vì vậy quy trình sản xuất nấm men bánh mì ngày càng được

quan tâm và không ngừng cải tiến và được xem là loại phụ gia không thể thiếu để

sản xuất bánh mì.

3. Nội dung của đề tài:

- Tìm hiểu về Saccharomyces cerevisiae

- Tìm hiểu nguyên liệu dùng trong sản xuất men bánh mì

- Tìm hiểu yêu cầu nấm men bánh mì

- Tìm hiểu quy trình sản xuất men bánh mì


6/65

vi

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men:

1 .1.1. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men:

Giai đoạn: Giai đoạn trước Pasteur(đến 1865). Con người đã biết ứngdụng

tiềm năng của vi sinh vật sản xuất ra các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự

tồn tại của chúng trong tự nhiên:

Sản xuất đồ uống như rượu vang, bia,…

Sản xuất tương, nước mắm,…

Sản xuất các thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia

súc,…

Tuy một số quá trình được thực hiện ở quy mô rộng rãi, nhưng sự thành công đó

còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiên hay do kinh nghiệm của những người thợ giỏ i

truyền lại cho các thế hệ sau.

Vai trò của vi sinh vật khi chuyển hóa các chất hữu cơ vẫn chưa được con người biết đến.

Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lên men tính đến năm

1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm

bệnh. Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu

nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất của sản phẩm. Phương pháp này hiện nay

có ứng dụng rất lớn. Bởi vậy Pasteur được coi là ngườ i sáng lập ra công nghệ vi

sinh, sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về trao đổi chất trung gian, sự

làm chủ ngày càng nhiều hơn đối với các enzyme.

Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấm men thuần khiết Saccharomyces

carlsbergensis trong sản xuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là

bước mở đầu cho công nghiệp lên men dựa trên cơ sở khoa học.

Năm 1898, Eduard Buchner cũng đã nghiên cứu tác dụng men của nhiều nấm

men, đã vạch ra mối liên hệ giữa nấm men và hóa học về men và ứng dụng hoạt


7/65

vii

động của nấm men vào sản xuất tiếp giống ngoài. Ông đã nghiền nấm men lấy ra

dung dịch có men zymase và cho lên men rượu.

Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử dụng các hoạt tính của vi sinh vật – giai

đoạn này được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học cho quá trình sản xuất đồ

uống chứa cồn.

Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2

Louis Pasteur (1822 – 1895)

Emil Christian Hansen (1842 – 1909)

Eduard Buchner (1860 – 1917)

Giai đoạn 3: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chất và sinh tổng hợp

điều khiển được tính từ năm 1941 – 1970, bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng

sinh, những tiến bộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn,

sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ thuật học lên men, việc tách và tinh

chế sản phẩm,…

Giai đoạn này được đặc trưng bởi sự phát triển của một nền công nghiệp vi sinh vậtđộc lập. Người ta đã điều khiển được các quá trình sinh tổng hợp ở vi sinh vật và

tạo ra được hàng loạt các chủng đột biến ở vi sinh vật. Nhờ các thành tựu này mà

người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính (bột ngọt), lysine và nhiều loại amino

acid khác.


8/65

viii

Giai đoạn 4: (giai đoạn hiện nay) được đánh dấu bằng sự phát hiện ra các

enzyme cắt giới hạn restrictase và các plasmid với sự gắn các gene lạ mang các

thông tin tổng hợp các protein đặc biệt vào một cơ thể đã trở thành một phương

pháp thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt hơn sự biểu hiện của các gene này.

Hình 1.2: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3

Alexander Fleming (1881 – 1995)

Francis Crick (1916 – 2004)

James Dewey Watson – 1928

Joshua Lederberg – 1925

1.1.1.1. Định nghĩa về lên men:

Quá trình lên men là hoạt động sống của tế bào vi sinh vật trong môi trường.

Quá trình này xảy ra ở điều kiện tự nhiên và quá trình sản xuất công nghiệp.

Hình 1.3: Khái niệm về quá trình lên men

(Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm)


9/65

ix

Chú dẫn: 1- lên men rượu (Saccharomyces)

2 - lên men lactic của vi khuẩn lactic

3 - lên men propionic của vi khuẩn Propionic

4a - lên men formic của vi khuẩn đường ruột ( E.coli…)

4b - lên men butadiol , một dạng lên men đặc biệt của lên men formic

5 - lên men butyric của Clostridium

Quá trình lên men trong điều kiện tự nhiên, được thực hiện bởi các vi sinh vật

tự nhiên và vật chất lên men có trong tự nhiên.

Quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp là quá trình chuyển hóa chất

hữu cơ nhờ vi sinh vật, tế bào hay enzyme của chúng, được kiểm soát từ giống vi

sinh vật, cơ chất của phản ứng sinh học, quá trình phản ứng sinh học và quá trình

thu nhận, tinh chế sản phẩm. Bản chất của quá trình sản xuất theo quy mô công

nghiệp là sản phẩm của quá trình có định hướng rõ ràng, quy trình sản xuất được

kiểm soát từ khâu sản xuất giống đến quá trình lên men và cuối cùng là quá trình

thu nhận sản phẩm.

Các quá trình lên men công nghiệp thực chất là thực hiện và kiểm soát đượcnhững công việc cơ bản sau:

Tạo giống và nâng cao chất lượng giống

Tính toán, thiết kế và chế tạo các thiết bị lên men phù hợp với công nghiệp và sản

phẩm

Thực hiện các kỹ thuật trong lên men

Tách, thu nhận và tinh chế sản phẩm

1.1.1.2. Giới thiệu về sản phẩm từ sinh khối vi sinh vật :

Sinh khối vi sinh vật là khối lượng tế bào vi sinh vật còn sống.

Sinh khối nấm men làm nở bột mì là sinh khối men Saccharomyces cerevisiae

còn sống, còn hoạt tính lên men rượu, khi trộn với bột mì sẽ lên men rượu, giải

phóng ra CO2 làm phồng gluten (protein trong bột mì), bột nhào nở làm cho bánh

mì xốp.

1.1.1.3. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi sinh vật công nghiệp:


10/65


11/65

xi

- Tinh bột mì, khoai tây

- Đường saccharose

- Đường glucose

Nguồn nitơ :

- NH4+ (từ vô cơ )

- NO3- (từ vô cơ )

- Urea (từ chất hữu cơ )

Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Chất lượng ổn định

+ Ít chi phí thu hồi sản phẩm

+ Ít chi phí xử lý chất thải

- Nhược điểm: đắt tiền

Hướng khắc phục:

Cần phải kết hợp giữa môi trường tự nhiên và môi trường tinh chế để tối ưu hóa

môi trường:- Tìm nguồn nguyên liệu rẻ hơn

- Dễ nuôi cấy

- Đảm bảo vi sinh vật phát triển tốt trong môi trường nuôi cấy

1.1.1.4. Chuẩn bị giống cho lên men công nghiệp:

Nhu cầu phát triển trong giai đoạn nhân giống :

Tiêu chuẩn giống vi sinh vật công nghiệp:

- Vi sinh vật ở trạng thái hoạt động giảm thiểu thời gian pha lag (pha thích nghi)

- Thể tích giống cấy tối ưu

- Hình thái vi sinh vật thích hợp

- Không nhiễm

- Bảo đảm năng suất sản phẩm

Môi trường nuôi cấy giống :


12/65

xii

Phải đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật để vi sinh vật tăng trưởng chứ

không phải tổng hợp sản phẩm. Do đó môi trường nhân giống không giống với môi

trường lên men trong sản xuất.

Giảm thiểu pha lag trong giai đoạn lên men, do đó môi trường nhân giống phải

tương tự môi trường lên men.

Các thông số quan trọng cần giữ không đổi trong môi trường nhân giống và môi

trường lên men ( pH, áp suất thẩm thấu, thành phần ion).

Tỷ lệ giống :

Thể tích giống = 3 – 10 % thể tích môi trường.

- Nếu thể tích giống thấp sẽ gây kéo dài pha lag.

- Nếu thể tích giống cao hơn 10 % sẽ rút ngắn được pha lag, nhằm đạt sinh khối tối

đa trong thời gian ngắn nhất (tăng năng suất), nhưng tăng giá thành.

1.1.1.5. Các phương pháp nuôi cấy trong công nghệ lên men:

Có nhiều cách để phân loại các phương pháp lên men. Dựa vào cách nạp liệu

và thu hồi bán thành phẩm sau lên men, người ta chia ra lên men gián đoạn, liên tục

và bán liên tục. Lên men gián đoạn thực hiện theo từng mẻ nên thường có năng suất thấp và chu

kỳ sản xuất bị kéo dài.

Lên men liên tục thì ngược lại, nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm sau quá trình

lên men liên tục đi ra.

Lên men bán liên tục là hình thức kết hợp giữa hai phương pháp trên.

Dựa vào thành phần đồng nhất hay không đồng nhất của canh trường người t a

chia ra lên men bề mặt (nổi), lên men bề sâu (chìm) và bán rắn.

Trong lên men bề mặt, vi sinh vật phát triển trên bề mặt của môi trường cấy và

lấy không khí từ mặt thoáng của môi trường. Phương pháp này thường sử dụng để

sản xuất acid citric và một số enzyme. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này

là tốn kém bề mặt. Tuy nhiên do đầu tư ít nên chừng mực nào đó vẫn được sử dụng.

Lên men bán rắn là phương pháp trung gian giữa lên men bề mặt và lên men bề

sâu. Hàm lượng nước trong môi trường chiếm khoảng 70 % chất khô. Một số


13/65

xiii

enzyme hiện nay được sản xuất theo phương pháp này. Người ta cải tiến phương

pháp này bằng thiết bị thùng quay nhằm cung cấp đủ oxi cho quá trình lên men và

thực hiện luôn khâu sấy khô sau lên men. Điều khó khăn là do sự truyền nhiệt kém

của các chất độn nên khó thực hiện khâu thanh trùng.

Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Nó có thể cho phép

kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng.

Do hệ thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống nhất.

1.1.1.6. Thu hồi sản phẩm trong công nghệ lên men:

Để thu hồi sản phẩm phải trải qua nhiều bước. Số lượng các bước phụ thuộc

vào nguyên liệu ban đầu, nồng độ ban đầu, sự ổn định về mặt sinh học của các sản

phẩm và mức độ yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm.

Bước đầu của việc thu hồi sản phẩm là tách tế bào và các sản phẩm không

hòa tan ra khỏi dịch lên men bằng cách lọc hoặc lắng. Để trích ly các sản phẩm bên

trong tế bào thì phải phá vỡ tế bào bằng các phương pháp vật lý (siêu âm, ép, lạnh

đông rồi để tan…) hoặc các phương pháp hóa học (sử lý bằng acid, trích ly bằng

axeton,…) hoặc bằng phương phá p sinh học (dùng enzyme). Nếu sử dụng acid thìsản phẩm phải bền vững trong môi trường acid.

Các sản phẩm lên men có trong môi trường ít thì phải làm đậm đặc.Các

phương pháp thường dùng để tách sản phẩm như: lọc, ly tâm, lắng, trích ly, sắc ký ,

cô đặc, kết tủa, kết tinh, sấy khối, nghiền,…

1.2. Giới thiệu về nấm men bánh mì:

1 .2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới :

Các công ty sản xuất men bánh mì tại Trung Quốc:

- Công ty thực phẩm Just Long là công ty TNHH sản xuất nấm men bánh mì được

thành lập vào năm 1995 và đến nay đã mở rộng kinh doanh cho hơ n 10 quốc gia

khắp thế giới. Trong đó có các nước như: Nigeria, Yeman, Algeria ,Đức và Ai

Cập,…

- YEAST.WE BAKERS là một trong những nhà sản xuất và xuất khẩu men khô,

men tươi,… hàng đầu được chứng nhận bởi tiêu chuẩn của Đức – TUV ISO 9001.


14/65

xiv

- AKAMAYA được thành lập vào năm 1994. Là công ty chuyên sản xuất nấm men

bia, nấm men bánh mì tươi, men khô và chất tăng bánh mì. Tại nhà máy, tất cả các

quá trình lên men, tách và lọc đều được tự động hóa. Được chứng nhận bởi tiêu

chuẩn TUV và TSE DIN/TS- EN- quản lý chất lượng ISO 9001. Sản phẩm của nhà

máy được xuất khẩu sang 108 quốc gia ở 5 châu lục và đã được chứng nhận là một

thương hiệu được ưa thích bởi các thợ làm bánh trên thế giới.

Công ty sản xuất men bánh mì tại Hàn Quốc:

- Công ty Jenico Foods Co.Ltd là nhà máy sản xuất men bánh mì ở Hàn Quốc từ

năm 1953. Nhà máy đã liên doanh với tổng công ty thực phẩm Hoa Kỳ vào năm

1974 – 1987. Với trình độ kỹ thuật tự động hóa, nhà máy luôn tạo ra nguồn sản

phẩm phong phú và đa dạng.

1 .2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam:

Do nấm men bánh mì có vai trò quan trọng và quyết định đến chất lượng bánh

mì thành phẩm, nên tại Việt Nam nhu cầu về men bánh mì ngày càng tăng và hiện

đang ở mức khá cao: Khoảng 4 – 5 tấn / ngày. Trong khi đó, chỉ có khoảng 15 cơ

sở đang sản xuất men bánh mì chủ yếu là các cơ sở tư nhân với trang thiết bị cònthô sơ, quy trình công nghệ lạc hậu. Do vậy, việc sản xuất men bánh mì còn nhiều

nhược điểm, trong đó phải kể đến: hiệu suất men thấp, chất lượng không ổn định,

bảo quản phức tạp và tốn kém.

1 .2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì:

1.2.3.1. Vài nét lịch sử về Saccharomyces cerevisiae:

Loài người đã sử dụng nấm men để làm nở bánh mì từ trước khi biết được

hình thái, cấu tạo và đặc tính sinh lý, sinh hóa của chúng.

Lúc đầu, những người châu Âu để bột mì lên men tự nhiên và làm bánh .

Người ta thấy nếu để bột lên men tự nhiên thì khối lượng bột sẽ nhiều hơn và khi

nướng bánh sẽ có mùi thơm và vị chua hấp dẫn, nhưng ngườ i ta không biết tại sao

lại thế.


15/65

xv

Sau đó, vào thế kỷ 17 người châu Âu bắt đầu không cho bột mì lên men tự

nhiên nữa mà sử dụng nấm men bia để nhào bột. Kết quả của việc làm này là khối

bột nở đều hơn, bánh thơm hơn, đặc biệt là không chua như cho ủ tự nhiên.

Lúc đầu người châu Âu chỉ hớt lớp bọt ở trên dịch lên men và đem làm bánh

mì. Lớp bọt này chứa nhiều tế bào nấm men chết, do đó rất khó bảo quản và đôi khi

làm hư quá trình làm bánh. Họ đã cố gắng khắc phục nhược điểm này bằng cách

loại bỏ phần nước và cho thêm bột khoai tây vào cặn men bia, lấy vải ép bỏ được

nhiều nước trong cặn men bia.

Năm 1850 bắt đầu giai đoạn rất quan trọng trong sự phát triển của công nghệ

sản xuất nấm men bánh mì: người châu Âu đã biết sản xuất sinh khối nấm men

bánh mì dạng nhão (dạng paste). Lúc đầu họ lấy cặn nấm men từ quá trình sản xuất

rượu, chuyển cặn men này sang thùng đựng nấm men, rửa sạch nấm men bằng

nước lạnh và đưa vào máy ép vít.

Nhà máy đầu tiên vừa sản xuất rượu vừa sản xuất nấm men ép là nhà máy của

nước Áo được xây dựng tại Viên vào năm 1860. Từ đó, phương pháp sản xuất này

được phát triển rất rộng rãi ở các nước châu Âu. Theo phương pháp này, bắp đượcnghiền nhỏ, nấu với acid yếu và được thủy phân bằng malt đại mạch. Người ta

thường cho hai phần bột bắp và một phần đại mạch để tiến hành thủy phân. Sau 12

giờ tiến hành lên men, khi khối lên men sủi rất nhiều bọt, người ta lấy hết phần bọt

này, làm lạnh và cho đi ép, còn lại đem chưng cất để thu rượu mạnh. Hiệu suất của

phương pháp này thường rất thấp. Sinh khối nấm men thường chỉ khoảng 9 – 10 %,

rượu là 30 % so với khối lượng nguyên liệu.

Năm 1878, L. Pasteur nghiên cứu ảnh hưởng của oxi đến sự phát triển của

nấm men. Kết quả cho thấy khi có mặt của oxi, hiệu suất thu nhận nấm men rất cao.

Kết quả nghiên cứu của L. Pasteur được phổ biến rộng rãi ở các nước châu Âu .

Khó khăn nhất trong việc cung cấp oxi cho quá trình lên men ở giai đoạn này là

người châu Âu sử dụng loại môi trường nhão. Do đó oxi rất khó phân tán đều và

khó thổi khí cho toàn bộ khối môi trường nhão này.


16/65

xvi

Sau đó, năm 1886, người dân châu Âu bắt đầu thay đổi môi trường. Người ta

không dùng môi trường nhão nữa mà sử dụng dung dịch nước đường. Phương pháp

này lần đầu tiên được áp dụng tại nhà máy Gianthan (nước Anh). Bột mì hay đại

mạch được thủy phân thành đường. Người ta lấy nước đường này để sản xuất nấm

men. Cứ 100 kg bột người ta thu được 18 – 20 kg nấm men và 20 – 22 lít rượu .

Tuy nhiên, chất lượng nấm men vẫn chưa tốt.

Năm 1900, người ta sử dụng máy ly tâm tốc độ cao để tách nước ra khỏi nấm

men và phương pháp nuôi cấy nấm men được hoàn thiện dần. Lúc đầu người ta

nuôi cấy nấm men ở 15 – 170C, hiệu suất tăng hơn bình thường từ 2 – 8 %. Sau đó

người ta nuôi nấm men ở nhiệt độ cao hơn (25 – 300C) với dung dịch đường 4 %,

lượng khí thổi vào là 50 – 80 m3/giờ. Kết quả đạt được rất tốt: cứ 100 kg bột đem

thủy phân và nuôi nấm men sẽ thu được 30 – 40 kg nấm men và 12 – 15 lít cồn.

Sau đó, kỹ thuật nuôi nấm men càng được cải tiến. Người ta thay bột thủy

phân bằng rỉ mật (rỉ đường) hoặc phế liệu nhà máy đường, nhà máy bánh kẹo.

Lượng đường dùng để lên men cũng giảm hơn, lưu lượng khí được tăng lên để tăng

khả năng hô hấp của nấm men. Năm 1916, xuất hiện nhà máy đầu tiên thực hiện những cải tiến này. Người ta

cũng biết cho vào dịch lên men các muối vô cơ như amon hay muối phosphate và

kết quả là hiệu suất thu nhận nấm men từ 35 – 45 % đã tăng lên 55 – 65 %.

Năm 1940, nhà máy men bánh mì lớn nhất châu Âu với công suất 16500 tấn /

năm được khánh thành ở Moscow. Từ đó đến nay, hầu như nước nào ở châu Âu

cũng có hàng chục nhà máy lớn nhỏ sản xuất nấm men bánh mì.

1.2.3.2. Tên gọi:

Nấm men Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong

nghành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn,… Saccharomyces có nghĩa là

nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế

giới.


17/65

xvii

Hình 1.4: Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử 1.2.3.3. Phân loại:

Nấm men nở bột mì thuộc giới nấm (Eumycophyta),lớp Ascomycetes, bộ

Endomycetes, họ Saccharomycetaceae, giống saccharomyces và loài Cerevisiae.

Chúng gồm khoảng 40 loài khác nhau, nhưng trong đó Saccharomyces

cerevisiae là được sử dụng phố biến nhất.

Hình 1.5: Sơ đồ phân loại nấm men

( Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm)


18/65

xviii

1.2.3.4. Đặc điểm hình thái và kích thước:

Tế bào nấm men có các hình dạng như: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình

quả chanh, hình trụ, hình thùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành sợi. Nấm men có

thể thay đổi hình dáng và kích thước trong các giai đoạn phát triển và điều kiện môi

trường xung quanh. Hình thái của chúng không thay đổi chỉ ở các giống nuôi cấy

khi còn trẻ trong các môi trường dinh dưỡng tiêu chuẩn.

So với các vi sinh vật khác (đối với vi khuẩn chẳng hạn ), tế bào nấm men có

kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7 µm, chiều dài 8 – 12 µm (1 µm =

10-6 m). Với kích thước này ta có thể ước tính bề mặt của nấm men trong một lít

dịch lên men vào khoảng 10 m2 và do vậy cường độ trao đổi chất của tế bào nấm

men với môi trường xung quanh là vô cùng to lớn.

1.2.3.5. Thành phần cấu tạo tế bào nấm men:

Tế bào nấm men được cấu tạo chủ yếu từ những thành phần cơ bản sau: vỏ tế

bào, màng tế bào chất, tế bào chất, nhân tế bào và một số thành phần khác.

Vỏ tế bào:

Bao quanh tế bào nấm men là một lớp màng mỏng dày đặc, mềm mại có thể đànhồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động bên ngoài và chất độc.

Vỏ tế bào nấm men mang điện. Nó có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều

chỉnh các chất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi

qua các lỗ nhỏ vào trong tế bào.

Thành phần hóa học của vỏ tế bào gồm các phức chất protein – polysaccharide.

Vỏ tế bào dày khoảng 25 nm và chiếm khoảng 25 % khối lượng tế bào. Trong thành

phần polysaccharide thấy có glucan (chủ yếu) và mannan. Tổng hai hợp chất này chiếm

tới 90% chất khô của vỏ tế bào. Glucan là một polymer phức tạp từ các tiểu phần là

glucose. Glucan là thành phần chính cấu tạo nên vỏ tế bào.

Màng tế bào chất:

Xung quanh tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng. Chiều dày

không quá 0,1 nm (1 nm = 10-9 m) dính chặt với tế bào chất. Màng tế bào chất có 4

chức năng cơ bản: tác dụng như rào chắn thẩm thấu, điều chỉnh chất dinh dưỡng từ


19/65

xix

môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế

bào.

Tế bào chất:

Tế bào chất hay còn gọi là nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo từ protein

(đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydratcacbon, lipit, chất khoáng,nước và

các hợp chất khác nữa. Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở dạng tự do để hòa

tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết. Tế

bào chất có độ nhớt cao tương tự như glyxerin hoặc siro đặc (gấp 800 – 8000 lần so

với nước). Khi tế bào già độ nhớt này giảm.

Nhân tế bào:

Nhân tế bào nấm men có màng vỏ, hạch nhân (thể nhiễm sắc – karyokon) và

chất nhân (karyoplasma). Vỏ nhân tham gia vào điều hòa các qui trình trong nhân

bằng cách thay đổi tính thấm và thông báo trực tiếp giữa nhân với môi trường bên

ngoài tế bào, cũng như giữa nhân và tế bào chất.

Đường kính của nhân tế bào nấm men vào khoảng 2 µm. Phần lớn nhân códạng hình cầu hoặc elip. Sự phân bố của chúng trong nội bào có thể thay đổi trong

suốt quá trình sống của tế bào. Kích thước nhân của tế bào nấm men không đồng

nhất.

Thành phần hóa học cơ bản của nhân là acid deoxyribonucleotic (DNA) có

liên quan đến sự truyền thông tin di truyền từ thế hệ này tới thế hệ tiếp sau.

Các thành phần khác:

- Không bào (vacuole): là một cơ quan nội bào có dạng hang (hốc) chứa đầy dịch

bào và được tách ra từ tế bào chất thành màng không bào. Hình dạng không bào

thay đổi liên tục, chuyển dịch và tiếp xúc với tế bào chất. Trong dịch bào ngoài

các chất điện ly hòa tan trong nước còn có các hợp chất dạng keo như protein,

chất béo, hydratcacbon và enzyme chứa trong bào quan này. Trong dịch bào còn

thấy có mặt Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4 và PO4 ở dạng các nguyên tử riêng biệt hoặc


20/65

xx

muối không làm cho nồng độ của chúng ở đây cao hơn nhiều lần hàm lượng muối

ở môi trường xung quanh.

Kích thước và hình dáng không bào thay đổi rất nhiều. pH trong dịch bào là 5,9 –

6,0; áp suất thẩm thấu của dịch bào gần với của dung dịch muối NaCl 2,5 – 3,5%.

Không bào của nấm men trưởng thành thường lớn hơn khi ở tế bào trẻ.

- Ty thể (Mitochondria hay Chondrixom):

Ty thể có dạng hạt nhỏ, dạng que hoặc dạng sợi mảnh phân bố trong tế bào chất ở

khoảng giữa vỏ tế bào và không bào, chiều dài của sợi ty thể là 0,2 – 0,7 µm. Hình

dáng của nó thay đổi trong quá trình nuôi cấy, có thể là từ các hạt hoặc que hay sợiđơn kết thành chuỗi.

Ty thể của nấm men cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70% protein.

Trong số protein này có khoảng 25 – 75% ở dạng protein cấu trúc.

- Ribosome: Tương tự các vi sinh vật khác, ribosome của nấm men cũng tham gia

vào quá trình tổng hợp các hợp chất trong cơ thể. Ribosome ở tế bào nấm men tồn tại

hai loại: loại 80 S gồm hai tiểu thể 40 S và 60 S; loại 70 S gồm hai tiểu thể 50 S và

40 S. R ibosome chứa khoảng 40 - 60% RNA.

Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men

( Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức phẩm)


21/65

xxi

Chú dẫn: Sc – sẹo chồi Mi- ti thể

Cm - màng tế bào N- nhân

Cp - tế bào chất NL - chất nhân

D - thể gongi Po - polyphosphat

ER - lưới nội chất Rb - Riboxom (80s)

Li - lipit Cw - vỏ tế bào

V - không bào

1.2.3.6. Thành phần hóa học của nấm men:

Cũng như các cơ thể sống khác, thành phần cơ bản và chủ yếu của tế bào nấm

men là nước – khoảng 75 % khối lượ ng chung.

Thành phần sinh khối khô của nấm men gồm có:

- Chất vô cơ : 5 – 10 %

- Cacbon: 25 – 50 %

- Nitơ : 4,8 – 12 %

- Protein: 30 – 75 %

- Lipit: 2 – 5 %Chất khô của tế bào nấm men gồm có 23 – 28 % là chất hữu cơ và 5 – 7 % là

chất tro. Chất hữu cơ ở đây gồm có: protein (13 – 14 %), glucogen (6 – 8 %),

cellulose (1,8 – 2 %), chất béo (0,5 – 2 %).

Protein: Nấm men có hàm lượng protein nguyên liệu trung bình khoảng 50 %

(tính theo chất khô) và khoảng 45 % protein hoàn chỉnh.

Glycogen: Là những chất dự trữ nguồn cacbon (hydratcacbon của nấm men). Khi

trong môi trườ ng thiếu nguồn cacbon dinh dưỡng, glycogen sẽ được huy động tham

gia vào quá trình tiêu hóa của nấm men và giải phóng ra nước và khí cacbonic.

Tregalose: Hợp chất thường kết hợp với hàng loạt hạt glycogen làm nguồn dự trữ

cacbon rất cơ động. Ở cùng một pH hàm lượng tregaloza tăng thì nitơ giảm.

Chất béo: Chiếm 2- 5 %, trong tế bào nấm men có các acid oleic, linoelic,

palmitic.


22/65


23/65

xxiii

học permeasa cũng được hòa tan cùng với vật chất và cùng khuếch tán vào tế bào ,

sau đó permeasa được giải phóng để vận chuyển chất mới. Như vậy, vật chất muốn

qua màng được phải có khả năng kết hợp với chất mang-protein. Chất mang này là

enzyme permeasa đặc hiệu và vận chuyển theo kiểu này được gọi là vận chuyển

hóa lập thể.

Các chất tích điện trong dung dịch như muối KCl, magie, canxi và các kim

loại khác có thể qua màng tế bào theo thang nồng độ hay vận động ngược lại thang

nồng độ.

Ngoài nguồn hydratcacbon và nguồn nitơ vô cơ hoặc hữu cơ, nấm men còn sử

dụng các nguyên tố vi lượng như K, Na, Ca, Mg. Riêng ion Na+ là thành phần duy

nhất di chuyển vào tế bào bằng cả hai cơ chế thụ động và chủ động và khi nó thâm

nhập vào tế bào, mang theo cả saccharose, amino acid, ngay cả khi không có sự

chênh lệch nồng độ các chất này giữa tế bào và môi trường. Kết quả thí nghiệm cho

thấy khi thêm NaCl vào môi trường từ 1 – 1,5 %, dẫn đến quá trình tổng hợp hoạt

động tăng, gia tăng hoạt tính sinh sản của nấm men và hiệu suất thành phẩm cao

hơn, phẩm chất thành phẩm được cải tiến, đồng thời hạn chế của sự phát triển củanấm men lạ.

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của Na+ lên thành phẩm men bánh mì

Phương

pháp nuôi

Thành phần trong tế bào Chất lượng nấm men

Chất khô Độ ẩm Hoạt lực làm

cô bột

Tính nhạy

cảm thẩm

thấu (phút)

Không

thêm NaCl

34,7 65,3 60 – 75 5 – 20

Có thêm

NaCl

40,0 60,0 45 – 55 0 – 6

( Nguồn: Sản xuất sinh khối nấm men bánh mì – Nhóm báo cáo lên men –

GVHD: PGS – TS Lê Văn Việt Mẫn)


24/65

xxiv

Chất dinh dưỡng sau khi qua màng sẽ được biến đổi theo hai con đường.

Giống saccharomyces tỏ ra rất thích hợp với cả hai chế độ hô hấp . Khi đủ oxi

chúng sinh trưởng tăng sinh khối và tạo ra rất ít rượu etylic, khi không đủ oxi

chúng sẽ chuyển sang lên men để tạo thành rượu etylic và CO2.

Trong đó, con đường chủ yếu tạo ra rượu etylic, theo quan điểm năng lượng

thì quá trình này ít kinh tế hơn vì còn nhiều năng lượng trong rượu . Trong khi con

đường chủ yếu tạo sinh khối (tạo ra các thành phần 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)

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


25/65

xxv

C ác nguồn dinh dưỡng của nấm men:

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.

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 raf inose 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.

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.


26/65

xxvi

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).

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 hoạthóa sẽ dùng vào các quá trình tổng hợp.

Trong phòng thí nghiệm thường dùng muối KH2PO4 và K 2HPO4 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.


27/65

xxvii

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)

K 2HPO4 1 – 2

KH2PO4 1 – 2

MgSO4.7H2O 0,2 – 0,5MgSO4.4H2O 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

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


28/65

xxviii

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:

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.

Pha 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.

Pha 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.


29/65

xxix

Pha 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.

Pha suy vong: Do các điều kiện bất lợi của môi trường như thiếu dinh dưỡ ng 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

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


30/65

xxx

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. K hi 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 vàtạo 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


31/65


32/65

xxxii

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.


33/65

xxxiii

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.

Yêu cầu của nước:

Có độ cứng từ 4 – 80 (10 cứng tương đương 10 mg CaO / lít)

Không màu, không mùi, không vị Các chất sau không được quá mức cho phép (mg / l): Cl- < 0,5; SO42- < 80; As <

0,05; Zn < 5; Cu < 3; FeO


34/65

xxxiv

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:

Hàm lượng biotin (vitamin H)

Hệ keo

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 chứalượng 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


35/65

xxxv

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.


36/65

xxxvi

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 ur ea, 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:


37/65

xxxvii

Trong sản xuất sinh khối nấm men, người ta sử dụng K 2CO3 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:

Sinh sản nhanh

Chịu được trong môi trường rỉ đường

Có lực làm nở bột cao

Ít bị thay đổi trong bảo quản


38/65

xxxviii

Có khả năng lên men được đường saccharose, glucose, maltose

Hoạt lực enzyme zymase và maltase cao

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:

Tế bào nấm men có kích thước lớn, đều, có khả năng phát triển mạnh và chịu

được nhiệt độ cao

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)

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)

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

%) 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:


39/65

xxxix

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình sản xuất nấm men bánh mì

( Nguồn: Công nghệ vi sinh tập 2 – Nguyễn Đức Lượng)

Rỉ đường Nấm men giống

Nuôi cấy men giống Xử lý rỉ đường

Nuôi cấy men thươnghẩm

Ly tâmtách rửa men

Ép

Định hình

Sấy

Bao gói

Bảo quản nhiệt độ

thườn

Men khô

Đóng gói men ép

Bảo quản lạnh

Men ép


40/65

xl

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:

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.

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.

Cho H2SO4 vào một tấn rỉ đường cho đến khi pH của rỉ đường bằng 5, sau đó đunnóng 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


41/65

xli

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:

Môi trường dịch nha hay môi trường nước đường có 2 – 4 % đường, bổ sung

thêm một số chất dinh dưỡng 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

Nhiệt độ lên men là 26 – 300C

pH dịch nuôi 4,0 – 4,5

Thời gian nuôi từ 10 – 24 giờ

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)


42/65

xlii

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


Yêu cầu về chất lượng không để nhiễm men dại hay vi khuẩn. Có thể đánhgiá 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:

Tế bào đồng nhất, không bào không lớn

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:

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


43/65

xliii

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 đườ ng 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.

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.

Việc cung cấp oxi cho quá tr ình tạo sinh khối rất cần thiết. Oxi là một trong

những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm menSaccharomyces cerevisiae. Nấm men chỉ có thể sử dụng oxi ở dạng hòa tan trong

môi trường lỏng. Lượng oxi hòa tan trong nước rất ít. Trong quá trình phát triển ,

nấm men sẽ nhận oxi hòa tan và như vậy lượng oxi hòa tan sẽ giảm, do đó cần phải

cung cấp oxi từ bên ngoài thiết bị. Nấm men saccharomyces cerevisiae là loài vi

sinh vật hiếu khí tùy tiện. Nếu chỉ thiếu oxi trong một thời gian ngắn, ngay lập tức

chúng chuyển quá trình lên men hiếu khí sang quá trình lên men yếm khí. Như vậy

lượng sinh khối sẽ tạo thành rất ít. Do đó, quá trình nuôi cấy nấm men thu nhận

sinh khối bắt buộc phải được cung cấp oxi liên tục. Vì nấm men chỉ có thể sử dụng

oxi ở dạng hòa tan nên trong thiết bị lên men người ta phải lắp đặt hệ thống phân

phối khí và hệ thống cánh khuấy. Hệ thống phân phối khí trong nuôi cấy nấm men

thường được lắp đặt ở dưới đáy thiết bị. Khi số vòng quay của cánh khuấy và tố độ

thổi khí tăng thì độ hòa tan oxi vào dung dịch môi trường sẽ tăng theo. Đồng thời

làm tăng sự xáo trộn môi trường, thúc đẩy quá trình trao đổi chất và sinh sản tăng


44/65

xliv

nhanh. Tuy nhiên việc tăng tốc độ khuấy và tốc độ thổi khí chỉ đến một giới hạn

nhất định. Nếu tốc độ của hai yếu tố này quá cao sẽ làm tăng nhanh hiện tượng tự

phân của tế bào và bọt sẽ tạo ra nhiều. Vì việc cung cấp oxi cho những thiết bị nhỏ

ở trong các phòng thí nghiệm thường rất khó khăn. Do đó người ta thường sử dụng

máy lắc để làm tăng sự hòa tan của oxi vào môi trường. Độ hòa tan của oxi bị chi

phối bởi nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt độ của môi trường tăng thì độ hòa t an

của oxi sẽ giảm và ngược lại. Nếu trong quá trình lên men, nhiệt độ môi trường

tăng nhanh (do quá trình hô hấp của vi sinh vật) thì ngay lập tức phải thổi khí mạnh

để làm giảm nhiệt của môi trường. Nếu không làm hạ nhiệt, độ hòa tan của oxi sẽ

giảm và năng suất sinh khối sẽ giảm. Trong trường hợp phải dùng những chất hoạt

động bề mặt, chất phá bọt, hoặc một số chất chống nhiễm trùng, độ hòa tan của oxi

cũng giảm. Nghiên cứu ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sự phát triển của

saccharomyces cereviae cho thấy: Năng suất sinh khối nấm men đạt cao nhất khi

lượng oxi hòa tan tăng từ 0,5 – 1 milimol/lít/phút, nhưng khi lượng oxi hòa tan tăng

đến 4 milimol/lít/phút sinh khối sẽ giảm. Điều đó cho thấy sự tăng oxi hòa tan

không phải tỷ lệ thuận với sự tăng sinh khối.

Hình 2.5: Ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sự tăng sinh khối của saccharomyces

cerevisiae

( Nguồn: Công nghệ vi sinh tập 2 – Nguyễn Đức Lượng)


45/65

xlv

Không khí tr ước khi đưa vào thiết bị lên men, phải được làm sạch khỏi vi sinh

vật và các tạp chất.

Hình 2.6: Máy lọc khí (theo F.G Walter . 1953)


Hình 2.7: Đường cong sinh trưởng và nhu cầu oxi trong sản xuất nấm men

bánh mì


Nhu cầu oxi cho quá trình phát triển của nấm men không phải lúc nào cũng

giống nhau.


46/65

xlvi

- Ở giai đoạn tiềm phát, nấm men cần có thời gian thích nghi với điều kiện mới .

Giai đoạn này thường khoảng 0,5 – 1 giờ, cần cung cấp lượng không khí khoảng 50

m3/giờ/1m3 môi trường là đủ.

- Ở giai đoạn tăng trưởng, nấm men tiến hành các quá trình trao đổi chất rất mạnh ,

khối lượng nấm men trong các thiết bị tăng rõ rệt. Giai đoạn này thường kéo dài

khoảng 7 – 14 giờ và cũng là giai đoạn nấm men cần nhiều oxi nhất, do đó lượng

oxi cung cấp phải gấp đôi giai đoạn đầu tiên, khoảng 80 – 100 m3/giờ/m3 môi

trường.

- Giai đoạn cân bằng, giai đoạn này có nhiều thay đổi quan trọng. Lượng tế bào

mới sinh gần bằng lượng tế bào chết, các quá trình trao đổi chất giảm mạnh. Do đó

nhu cầu oxi không nhiều, giai đoạn này kéo dài khoảng 1 – 2 giờ và ta phải giảm

lượng không khí cấp vào môi trường, lượng không khí cấp vào cho giai đoạn này từ

20 – 50 m3/giờ/1m3 môi trường. Trong sản xuất nấm men bánh mì, người ta thườ ng

kết thúc quá trình nuôi nấm men ở giai đoạn tăng trưởng, bởi vì một trong những

yêu cầu quan trọng của nấm men bánh mì là số lượng tế bào nấm men sống phải

chiếm đại đa số nên không thể đợi đến giai đoạn cân bằng mới tiến hành thu nhậnsinh khối, làm như vậy nấm men thu được sẽ chứa rất nhiều tế bào già. Trong nuôi

cấy nấm men bánh mì, người ta thường nuôi trong khoảng 8 – 16 giờ. Tối đa là 16

giờ .

Nhược điểm của phương pháp nuôi cấy theo chu kỳ:

Tốn nhiều thời gian cho giai đoạn vệ sinh thiết bị và điều kiện sản xuất

Sinh khối nấm men thu nhận được bao gồm cả tế bào mới sinh trưởng, tế bào

trưởng thành và tế bào già

Bị tác động mạnh bởi chất dinh dưỡng với hàm lượng khá cao ngay từ thời gian

mới nuôi cấy. Để khắc phục nhược điểm thứ 2 và thứ 3. Người ta cải tiến bằng

cách:

2.5.3.2. Nuôi cấy nấm men bánh mì theo chu kỳ có bổ sung dịch nuôi cấy:

Phương pháp này giúp tế bào nấm men không phải chịu áp suất thẩm thấu cao

ngay từ đầu. Cách bổ sung rỉ đường được tóm tắt như sau:


47/65

xlvii

Bảng 2.3: Bổ sung rỉ đường và các chất dinh dưỡng trong nuôi cấy theo chu kỳ

Giờ nuôi

cấy

Rỉ đường

(%)

(NH4)2SO4

(%)

(NH4)2HPO4

(%)

H2O

(m3)

Thể tích

dịch

(m3)

0 5 10 10 5

0 – 1 4 - - - 27

1 – 2 4 15 15 2 27,5

2 – 3 5 15 15 6 30

3 – 4 6 15 15 6 37

4 – 5 7 15 15 7 51

5 – 6 8 15 15 8 59,5

6 – 7 10 15 15 9,5 70

7 – 8 12 - - - 70

8 – 9 13 - - - 70

9 – 10 14 - - - 70

10 – 11 12 - - - 70

11 – 12 ổn định - - - 70

Tổng số 2700kg 130kg 40kg 43,5kg 70m3


Ghi chú: - tỉ lệ phần trăm so với tổng số chất dinh dưỡng cho vào

- Số lượng trên dùng cho thiết bị nuôi cấy là 100 m3, dung tích dịch nuôi

là 70 m3

2.5.3.3. Nuôi cấy nấm men thương phẩm theo phương pháp liên tục:

Để khắc phục cả ba nhược điểm của phương pháp nuôi cấy theo chu kỳ, người

ta thực hiện phương pháp nuôi cấy liên tục. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này

là năng suất tăng và tế bào nấm men luôn luôn được đổi mới chất dinh dưỡng.

Phương pháp nuôi cấy liên tục còn cho phép ta kiểm soát và điều khiển dễ

dàng quá trình. Điều lưu ý là việc cung cấp oxi phải liên tục và có cùng một mức

độ. Đây là điểm khác biệt giữa phương pháp liên tục và phương pháp theo chu kỳ.


48/65

xlviii

Mức độ cung cấp không khí trong phương phá p này là 80 – 100 m3/giờ/1m3 môi

trường suốt quá trình nuôi cấy.

2 .5.4. Quá trình lắng :

Khi sản xuất nấm men bánh mì, người ta thường chú ý quá trình này vì quá

trình này có ảnh hưởng rất lớn đến thành phẩm. Trong quá trình lắng, không còn

chất dinh dưỡng trong môi trường, hệ enzyme trong tế bào nấm men chuyển từ quá

trình hoạt động sinh tổng hợp sang quá trình trao đổi, chỉ nhằm duy trì những chức

năng bình thường của tế bào. Trong giai đoạn này, có dạng tế bào con, tế bào trẻ

vừa mới tạo chồi và tế bào trưởng thành. Tỷ số các dạng tế bào này khác nhau tùy

thuộc vào quy trình kỹ thuật và môi trường hoạt động lúc đầu. Số tế bào trưởng

thành càng cao, men thành phẩm càng giữ được tính chất của nó lâu hơn. Điều kiện

lắng tốt nhất:

Giảm nhiệt độ đến 270C

Giảm lượng không khí 40 – 60 % so với giai đoạn nuôi chính

Thời gian lắng từ 1,5 – 2 giờ

Lấy mẫu quan sát dưới kính hiển vi có thể đếm được số tế bào nảy chồi (6 – 8%), sinh k hối nấm men vào khoảng 5 – 10 %.

2.5 .5. Thu nhận sinh khối men ép (ly t âm tách rửa men,ép , định hình ):

Dịch rỉ đường khi kết thúc lên men có khá nhiều tế bào nấm men còn lơ lửng

trong dịch và một phần được lắng thành cặn xác men. Dịch bã là một hệ thống gồm

các cấu tử phức tạp, gồm có nước (82 – 90 % theo khối lượng), chất khô (4 – 10 %)

và rượu etylic với các chất bay hơi [5 – 8 % theo khối lượng (W) hoặc 6 – 10 %

theo thể tích (V)]. Dịch này luôn luôn có một lượng CO2 hòa tan nhất định (1 – 1,5

% g/l), độ chua khoảng 0,5, pH (4,9 – 5,2). Chất khô trong dịch men gồm có tế bào

nấm men, cặn bã của môi trường rỉ đường cùng với những chấ t hòa tan (đường

không lên men, protein và chất khoáng…).

Ngay sau khi kết thúc quá trình lên men, người ta phải thu nhận sinh khối

nấm men ngay. Nếu để nấm men ở trong dịch nuôi cấy sẽ làm biến đổi chất lượng

nấm men, trong đó hoạt tính zymase và maltase sẽ giảm rất mạnh.


49/65

xlix

Để tách nấm men khỏi dung dịch lên men, người ta thường dùng phương

pháp ly tâm. Người ta thường dùng máy ly t

công nghệ sản xuất nấm men bánh mì

Documents