Microbiology

1. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
CHÖÔNG 8
CAÙC SAÛN PHAÅM LEÂN MEN
Leân men kî khí laø nhöõng quaù trình dieãn ra trong moâi tröôøng khoâng coù
khoâng khí ñeå thu nhaän naêng löôïng. Saûn phaåm taïo thaønh khoâng coù yù
nghóa gì ñoái vôùi teá baøo vi sinh vaät. Söï taïo thaønh saûn phaåm cuoái chæ laø
ñeå phuïc hoài NAD töø NADH2 sinh ra khi cô chaát bò phaân huûy
Leân men hieáu khí laø quaù trình oxy hoùa khoâng hoaøn toaøn dieãn ra döôùi
söï coù maët cuûa oxy. Tuy nhieân caùch duøng töø “leân men” ôû ñaây laø khoâng
thích hôïp do theo ñònh nghóa cuûa Pasteur leân men laø “ söï soáng khoâng coù
oxy”
Maëc daàu vaäy, neáu quy veà caùc saûn phaåm leân men thoâng thöôøng vôùi
khaùi nieäm leân men (fermentation) duøng ñeå chæ caùc quaù trình saûn xuaát
nhôø vi sinh vaät trong coâng nghieäp thì: caùc saûn phaåm cuûa caùc quaù trình
leân men, oxy hoùa, cuûa caùc quaù trình trao ñoåi chaát baäc moät vaø baäc hai,…
ñeàu laø saûn phaåm cuûa quaù trình leân men.
Ngöôøi ta cuõng phaân bieät caùc saûn phaåm ra laøm hai daïng:
- Caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát baäc moät laø caùc chaát cô baûn coù
phaân töû löôïng thaáp cuûa vaät chaát teá baøo nhö: acid amin, acid citric,
caùc nucleotid, caùc vitamin.
Ñaây laø caùc chaát caàn thieát cho söï soáng cuûa teá baøo vi sinh vaät,
ñöôïc taïo ra vôùi soá löôïng caàn thieát ñoái vôùi vieäc xaây döïng vaät chaát
teá baøo. Chính vì vaäy ôû caùc chuûng vi sinh vaät hoang daïi coù saün trong
töï nhieân, ñeå ñaûm baûo tính thích hôïp vôùi söï trao ñoåi chaát trong teá
baøo neân khoâng coù söï saûn xuaát thöøa caùc chaát trao ñoåi baäc moät.
.................................................................................................................................................................
Trang 138

2. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Caùc chuûng saûn xuaát thöøa laø caùc theå bò ñoät bieán neân quaù trình
ñieàu hoøa sinh tröôûng bò sai hoûng hoaëc bò cheäch höôùng, do ñoù laøm
taêng söï toång hôïp caùc chaát trao ñoåi baäc moät leân haøng traêm haøng
nghìn laàn. Tuy nhieân, caùc theå ñoät bieán naøy khoâng beàn neân ngöôøi
ta thöôøng söû duïng phöông phaùp nuoâi khoâng lieân tuïc
- Caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát baäc hai laø caùc chaát ñöôïc taïo ra trong
quaù trình trao ñoåi chaát, phuïc vuï giaùn tieáp hoaëc khoâng tham gia vaøo
hoaït ñoäng soáng cuõng nhö caáu truùc cuûa vi sinh vaät.
Trong coâng nghieäp, caùc saûn phaåm leân men laïi ñöôïc phaân ra nhö sau:
- Caùc dung moâi höõu cô: etanol, glycerit, butanol,…
- Caùc acid höõu cô: acid acetic, acid citric, acid lactic, acid propionic,..
- Caùc acid amin vaø caùc nucleotid: acid glutamic, lysin
- Caùc vitamin
- Caùc loaïi khaùng sinh
- Caùc hôïp chaát khaùc
I. SAÛN XUAÁT DUNG MOÂI HÖÕU CÔ - LEÂN MEN ETANOL:
1.1. Cô cheá chuyeån hoùa:
Trong quaù trình leân men etanol coù nhieàu saûn phaåm taïo thaønh cho muïc
ñích phuïc vuï con ngöôøi nhö: coàn, röôïu, bia. Ñeå taïo neân caùc saûn phaåm
naøy khoâng theå khoâng tính ñeán söï goùp maët cuûa vi sinh vaät. Cuï theå nhö:
- Saccharomyces cerevisiae: söû duïng trong saûn xuaát baùnh mì, saûn xuaát coàn,
röôïu, bia (bia traéng nhö: Ale, Porte)– Trong quaù trình leân men, do tính chaát
taïo thaønh caùc ñaùm teá baøo vi sinh vaät lô löûng trong dòch leân men neân
ñöôïc goïi laø quaù trình leân men noåi
- Saccharomyces carlsbergensis: söû duïng trong saûn xuaát bia (vd: bia Pilsner)– trong
quaù trình leân men chìm. Taïi giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình leân men, caùc vi
.................................................................................................................................................................
Trang 139

3. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
sinh vaät seõ chìm xuoáng döôùi ñaùy cuûa thieát bò leân men, khieán cho dòch
leân men trong hôn, bia seõ deã loïc hôn.
- Kloeckera, Saccharomyces (vd:Sch.ellipsoideus): söû duïng trong saûn xuaát röôïu vang
Trong quaù trình leân men caàn chuù yù ñeán löôïng nitô coù trong cô chaát.
Löôïng nitô naøy raát caàn thieát cho söï hình thaønh vaø phaùt trieån cuûa teá
baøo vi sinh vaät taïi giai ñoaïn phaùt trieån sinh khoái ban ñaàu. Do ñoù, neáu trong
dòch leân men thieáu nitô, thì caàn boå sung theâm baèng caùc daïng muoái amoni
hoaëc ure vaøo. Tuy nhieân, veà sau neáu khoâng coù nitô thì saûn phaåm vaãn
hình thaønh ôû möùc ñoä nhö cuõ nhöng khoâng coù söï sinh tröôûng. Noùi moät
caùch khaùc, söï leân men khoâng gaén lieàn vôùi söï sinh tröôûng. Caùc teá baøo
vi sinh vaät khoâng sinh tröôûng vaãn coù theå coù hoaït ñoäng leân men trong
nhieàu ngaøy.
Quaù trình leân men etanol dieãn ra trong ñieàu kieän yeám khí. Trong ñieàu
kieän naøy söï phaân huûy glucose dieãn ra khoâng hoaøn toaøn. Phaàn lôùn
pyruvat ñöôïc chuyeån hoùa thaønh acetaldehyde, sau ñoù thaønh etanol.
Trong ñieàu kieän thoaùng khí thì glucose seõ bò phaân giaûi hoaøn toaøn vaø cô
chaát seõ trôû thaønh naêng löôïng ñeå cho teá baøo sinh tröôûng. Quaù trình naøy
luùc naøy seõ trôû thaønh quaù trình hoâ haáp.
1.2. Quy trình saûn xuaát etanol:
Quy trình chung:
N g u y e ân lie äu K ie åm tr a n g u y e ân lie äu
X ö ûly ùn g u y e ân lie äuE n z y m ( n e áu c a àn ) K ie åm tr a d òc h le ân m e n
D òc h le ân m e nK h o a ùn g c h a át ( n e áu c a àn ) K ie åm tr a d òc h le ân m e n
L e ân m e nV i s in h v a ät K ie åm tr a c h a át lö ô ïn g th e o ñ òn h k y ø
S a ûn p h a åm th o â K ie åm tr a s a ûn p h a åm th o â
H o a øn th ie än s a ûn p h a åm K ie åm tr a s a ûn p h a åm
.................................................................................................................................................................
Trang 140

4. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Trong quaù trình leân men caàn phaûi thöôøng xuyeân kieåm tra tình traïng cuûa
caùc vi sinh vaät cuõng nhö caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï phaùt trieån cuûa
vi sinh vaät: pH, noàng ñoä cô chaát, noàng ñoä saûn phaåm, nhieät ñoä, …
II. SAÛN XUAÁT ACID HÖÕU CÔ
2.1. Leân men lactic:
2.1.1. Cô cheá chuyeån hoùa:
Coù hai kieåu leân men lactic:
- Leân men lactic ñoàng hình: saûn phaåm taïo thaønh laø acid lactic Quaù
trình leân men phuï thuoäc vaøo gioáng vi khuaån söû duïng. Trong quaù
trình leân men ñoàng hình, söï chuyeån hoùa ñöôøng glucose thaønh acid
lactic xaûy ra theo chu trình Embden – Meyerhof ñeå taïo thaønh acid
pyruvic, sau ñoù döôùi taùc duïng cuûa lactatdehydrogenase acid lactic hình
thaønh. Quaù trình naøy coù yù nghóa lôùn trong coâng nghieäp thöïc
phaåm
- Leân men lactic dò hình: saûn phaåm taïo thaønh laø acid lactic, etanol,
acid acetic, CO2 . Thoâng thöôøng, acid lactic chieám khoaûng 40%, acid
succinic chieám gaàn 20%, röôïu etylic khoaûng 10%, acid acetic khoaûng
10% vaø caùc chaát khaùc khoaûng 20%.
2.1.1.1. Leân men lactic ñoàng hình:
Acid lactic ñöôïc saûn xuaát nhôø vi sinh vaät vôùi khoái löôïng lôùn. Acid lactic
ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng nghieäp thöïc phaåm, coâng nghieäp hoùa hoïc
vaø y hoïc.
Vi sinh vaät söû duïng thöôøng laø hoï Lactobacillus vaø Streptococcus.
Ngöôøi ta thöôøng duøng dòch thuûy phaân tinh boät vaø caën söõa laøm
nguyeân lieäu. Ngoaøi ra trong coâng ngheä saûn xuaát söõa thì duøng söõa laøm
nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men töø söõa.
.................................................................................................................................................................
Trang 141

5. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Trong quaù trình saûn xuaát caàn duy trì ñöôøng trong moâi tröôøng ôû noàng
ñoä 10 – 15%. Sau 2 – 3 ngaøy noàng ñoä acid lactic seõ ñaït tôùi 90%. Luùc naøy
noàng ñoä acid cao seõ kìm haõm vi khuaån phaùt trieån do ñoù ngöôøi ta thöôøng
theâm CaCO3 vaøo moâi tröôøng, acid lactic seõ chuyeån thaønh muoái, ñeå coù
theå duy trì pH ôû 5,5 – 6.
Quaù trình sinh hoùa cuûa söï leân men lactic dieãn ra gaàn gioáng nhö quaù
trình leân men röôïu:
glucose  pyruvat  lactat.
Tuy nhieân hieäu suaát saûn phaåm raát cao leân ñeán 90% löôïng ñöôøng söû
duïng.
Theo quan ñieåm sinh lyù teá baøo hieäu suaát saûn phaåm ñaït ñöôïc cao laø do
phaàn lôùn cô chaát ñöôïc duøng vaøo vieäc thu nhaän naêng löôïng, chæ moät
phaàn raát nhoû ñi vaøo toång hôïp sinh khoái teá baøo
2.1.1.2. Leân men lactic dò hình:
Quaù trình leân men lactic dò hình khoâng coù yù nghóa coâng nghieäp do taïo
nhieàu saûn phaåm cuoái neân vieäc taùch vaø coâ laäp caùc saûn phaåm khaùc
nhau laø raát toán keùm.
Vi khuaån leân men lactic dò hình (Lactobacillus brevis, Leuconostoc mesenteroides) ñi
keøm vôùi vi khuaån leân men lactic ñoàng hình (Lactobacillus plantarum) tham gia
vaøo vieäc cheá bieán coû, laøm döa chua vaø muoái chua döa chuoät.
2.1.2. Quy trình saûn xuaát caùc saûn phaàm leân men lactic:
Quaù trình leân men lactic coù öùng duïng raát lôùn trong coâng nghieäp thöïc
phaåm.
Coù raát nhieàu saûn phaåm hình thaønh töø quaù trình leân men lactic nhö:
- Rau quaû muoái chua.
- Caùc saûn phaåm leân men töø söõa: yoghurt, kefir, bô,…
- Nem chua töø thòt, caù
.................................................................................................................................................................
Trang 142

6. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Saûn xuaát thöùc aên gia suùc
- ….
Chuùng ta seõ ñeà caäp ñeán caùc quy trình thöôøng xaûy ra trong thöïc phaåm
taïi moân hoïc “Coâng ngheä leân men”.
Taïi ñaây ta seõ xem xeùt ñeán quy trình chung trong saûn xuaát caùc saûn
phaåm leân men töø söõa:
S ö õa
T h a n h t r u øn g
L y t a âm , t a ùc h k h í
( n e áu c a àn )
D òc h le ân m e n
L e ân m e n
S a ûn p h a åm t h o â
H o a øn t h ie än s a ûn
p h a åm
G io án g v i s in h v a ät
Ñ ie àu c h æn h c a ùc y e áu
t o ák y õt h u a ät
K ie åm t r a c h a át lö ô ïn g
t h e o ñ òn h k y ø
K ie åm t r a n g u y e ân
lie äu
K ie åm t r a d òc h le ân
m e n
K ie åm t r a d òc h le ân
m e n
K ie åm t r a s a ûn p h a åm
t h o â
K ie åm t r a s a ûn p h a åm
.................................................................................................................................................................
Trang 143

7. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
2.2. Leân men acetic:
Ñöôïc öùng duïng nhieàu trong saûn xuaát daám. Daám laø saûn phaåm cuûa
quaù trình oxy hoùa röôïu thaønh acid acetic döôùi taùc duïng cuûa vi khuaån leân
men daám .
Tính chaát tieâu bieåu:
- ÔÛ traïng thaùi nguyeân chaát acid acetic seõ keát tinh taïi 16,6
o
C
(baêng acetic)
- Acid acetic coù nhieät ñoä soâi laø 118,5
o
C. Tan voâ haïn trong nöôùc
- Noàng ñoä cuûa daám aên thöôøng laø 6 ñeán 10 %, löôïng coàn phaûi
nhoû hôn 1,5%
ÖÙng duïng cuûa daám: laøm gia vò, laøm rau ngaâm daám
Phaân loaïi theo nguyeân lieäu:
- Daám töø traùi caây : taùo , nho, chuoái, khoùm,…
- Daám töø caùc loaïi rau, cuû: khoai taây, khoai lang,..
- Daám töø nguõ coác: gaïo, luùa mì,..
- Daám töø caùc loaïi mang chaát ñöôøng: ræ ñöôøng, maät ,
- Daám töø coàn hoaëc röôïu, baõ röôïu
Noùi moät caùch khaùc coù theå saûn xuaát daám töø baát cöù vaät lieäu naøo
chöùa ñöôøng, hoaëc röôïu, hoaëc chöùa caùc thaønh phaàn coù khaû naêng bò
ñöôøng hoùa hoaëc coàn hoaù.
Taïi Myõ thì chuoäng daám taùo, taïi Phaùp chuoäng daám saûn xuaát töø röôïu
nho. Taïi Anh ngöôøi daân laïi öa daám laøm töø malt
Phaân loaïi theo tính chaát:
- Daám thoâng duïng: coù haøm löôïng acid acetic töø 6% trôû leân, haøm
löôïng coàn thaáp trong khoaûng 0,2 – 0,3%
.................................................................................................................................................................
Trang 144

8. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Daám chaát löôïng cao: thöôøng laøm töø röôïu vang trong thuøng goã
hoaëc thuøng inox khoâng ræ coù ñoä acid vaøo khoaûng 7%, ñoä coàn
khoaûng 0,5 – 1,0%
- Daám thôm: laøm töø daám coù chaát löôïng cao vaø caùc loaïi gia vò
khaùc nhau
- Daám maøu: chæ söû duïng trong caùc muïc ñích nhaát ñònh
- Daám ñaëc bieät: ñöôïc laøm theo phöông phaùp truyeàn thoáng cuûa
moãi mieàn.
2.2.1. Cô cheá leân men:
Trong saûn xuaát daám, thöôøng qua 2 giai ñoaïn leân men:
1/. C6H12O6  2 CO2 + 2 C2H5OH
2/. C2H5OH + O2  CH3COOH + H2O
Giai ñoaïn 1 thöôøng söû duïng: Saccharomyces cerevisiae vai. Ellipsoideus ñoâi khi söû
duïng caùc loaïi men coù saün trong töï nhieân. Quaù trình naøy laø yeám khí. Saûn
phaåm phuï taïo thaønh laø: glycerine, acid succinic, moät soá alcol baäc cao
Giai ñoaïn 2 thöôøng duøng caùc loaïi acetic acid bacteria (coù khoaûng 9 loaïi)
vaø laø quaù trình hieáu khí.
Thöôøng söû duïng nhaát laø Acetobacteriaceae (goàm 2 loaøi: Acetobacter vaø
Gluconobacter). Trong ñoù
- Acetobacter (vd.:Acetobacter acetic, Acetobacter orleanense, Acetobacter xylinum,…,)
coù theå oxy hoùa acid aceti vaø acid lactic thaønh CO2
- Gluconobacter khoâng theå oxy hoùa acid aceti vaø acid lactic thaønh CO2 .
Chính vì vaäy Gluconobacter öa ñöôïc duøng nhieàu hôn.
Tuy nhieân trong thöïc teá gioáng vi khuaån ta nhaän ñöôïc thöôøng laø laãn
loän giöõa hai loaøi naøy
.................................................................................................................................................................
Trang 145

9. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Saûn phaåm phuï laø caùc aldehyde, ester, aceton,..
2.2.2. Caùc phöông phaùp saûn xuaát daám:
Coù nhieàu phöông phaùp saûn xuaát daám:
- Phöông phaùp chaäm: doøng dòch leân men khoâng di chuyeån. Thöôøng
söû duïng nguyeân lieäu laø rau, traùi caây, nöôùc malt. Chính vì vaäy saûn
phaåm taïo thaønh coù muøi vò thôm dòu
- Phöông phaùp laøm taïi nhaø: ñaây laø phöông phaùp truyeàn thoàng ñöôïc
löu truyeàn trong daân gian. Quaù trình saûn xuaát ñôn giaûn, deã laøm.
Saûn phaåm taïo thaønh khoâng oån ñònh.
- Phöông phaùp Phaùp (Orleans): töông töï nhö phöông phaùp truyeàn
thoáng nhöng theo quy moâ coâng nghieäp nhoû. Saûn phaåm oån ñònh
hôn veà chaát löôïng.
- Phöông phaùp Ñöùc (phöông phaùp nhanh): doøng dòch leân men di
chuyeån. Thöôøng söû duïng nguyeân lieäu laø röôïu keùm phaåm chaát
hoaëc coàn. Saûn phaåm taïo thaønh coù muøi vaø vò gaét
- Phöông phaùp Frings: quaù trình leân men dieãn ra lieân tuïc. Saûn löôïng
cao, saûn phaåm coù haøm löôïng acid acetic cao.
2.2.2.1. Saûn xuaát daám theo phöông phaùp saûn xuaát chaäm
* Phöông phaùp thöôøng ñöôïc laøm taïi nhaø.
Nguyeân lyù: Rau, quaû ñöôïc cho leân men töï nhieân vôùi caùc naám men coù
saün trong khoâng khí, cho ñeán khi ñaït ñöôïc noàng ñoä coàn khoaûng 11 – 13%.
Löôïng rau quaû naøy seõ ñöôïc cho vaøo khoaûng ¾ thuøng chöùa (thöôøng ñöôïc
laøm baèng caùc vaät lieäu khoâng bò aên moøn), nuùt ñaäy thuøng höôùng leân
phía treân vaø chöa ñöôïc ñaäy laïi.
Luùc naøy dung dòch coù chöùa coàn baét ñaàu ñöôïc oxy hoùa thaønh daám –
leân men acetic – baèng caùc vi khuaån coù saün trong töï nhieân. Maøng daám
moûng (caùi daám) daày daàn leân ôû treân maët dung dòch.
Tuy nhieân, hieäu suaát ñaït ñöôïc khaù thaáp do nhieàu nguyeân nhaân:
.................................................................................................................................................................
Trang 146

10. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Gioáng vi khuaån leân men laø töï nhieân, chính vì vaäy khoâng phaûi laø
loaïi ñöôïc choïn loïc. Khaû naêng leân men khoâng cao.
- Löôïng coàn ñöôïc taïo thaønh qua quaù trình leân men töï nhieân thaáp, do
ñoù löôïng daám taïo thaønh khoâng cao.
- Khoâng chæ coù vi khuaån leân men daám hieän dieän trong ‘caùi daám’,
maø coøn coù söï coù maët cuûa naám moác, ñoù laø loaïi vi sinh vaät coù
khaû naêng phaân huûy caû coàn laãn daám.
Quaù trình hình thaønh daám dieãn ra chaäm vaø chaát löôïng khoâng ñoàng
ñeàu.
* Phöông phaùp Phaùp:
Phöông phaùp saûn xuaát daám theo kieåu Phaùp coøn goïi laø phöông phaùp
Orleans. Phöông phaùp naøy ñöôïc aùp duïng nhieàu taïi chaâu AÂu. Sau naøy
nhieàu nôi cuõng aùp duïng laøm khi caàn saûn xuaát daám theo quy moâ nhoû,
hoaëc theo caùc ñôn ñaët haøng ñaëc bieät. Cuõng nhö phöông phaùp saûn xuaát
chaäm ôû treân, taïi ñaây, ngöôøi ta cuõng söû duïng thuøng leân men laøm baèng
caùc vaät lieäu khoâng bò aên moøn.
Trong phöông phaùp Orleans, daám töôi (töø laàn saûn xuaát tröôùc) ñöôïc cho
vaøo chöøng ¼ hoaëc 1/3 thuøng, ñoàng thôøi vi khuaån leân men ñaëc chuûng
cuõng ñöôïc ñöa vaøo, theâm vaøo ñoù ngöôøi ta cho röôïc vang hoaëc röôïu traùi
caây hoaëc nöôùc malt vaøo. Thöôøng theo tyû leä 4% röôïu vaø 2% acid acetic,
hoaëc 3% röôïu vaø 3% acid acetic
Daám töôi ñöôïc ñöa vaøo nhaèm ngaên chaën söï phaùt trieån cuûa caùc vi sinh
vaät coù haïi. Taát caû caùc dung dòch cuõng nhö caùc phuï gia ñöôïc theâm vaøo
ñeán khoaûng ½ thuøng leân men. Khoâng ñoùng naép thuøng ñeå cho khoâng khí
tieáp xuùc vôùi dòch leân men. Treân naép thuøng phuû vaûi maøn.
Vi khuaån leân men seõ taïo thaønh moät lôùp maøng treân maët dòch vaø oxy
hoùa röôïu etylic coù trong röôïu traùi caây thaønh acid acetic. Quaù trình leân men
.................................................................................................................................................................
Trang 147

11. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
coù theå keùo daøi töø vaøi tuaàn ñeán vaøi thaùng taïi nhieät ñoä 21 – 29
0
C. Khi
ñaõ ñaït noàng ñoä daám khoaûng 5 – 6%, noàng ñoä röôïu chæ coøn khoaûng 0,3
– 0,5%, moät phaàn daám ñöôïc ruùt ra. Theá vaøo ñoù laø löôïng dòch röôïu hoaëc
coàn töông öùng. Quaù trình naøy ñöôïc laëp ñi laëp laïi nhieàu laàn. Löôïng daám
coù chaát löôïng cao muøi vò thôm ngon, vò chua thanh ñöôïc hình thaønh. Tuy
nhieân hieäu suaát khoâng cao.
Trong quaù trình saûn xuaát caàn ñeå yù ngaên chaën hieän töôïng caùi daám
hình thaønh quaù daày, trôû neân naëng vaø chìm xuoáng. Luùc naøy vi khuaån
leân men daám seõ khoâng coøn khaû naêng oxy hoùa coàn thaønh daám, maø seõ
söû duïng luoân löôïng daám ñaõ hình thaønh saün trong ñoù laøm thöùc aên cung
caáp naêng löôïng cho noù. Noùi moät caùch khaùc laø phaân huûy daám khi dieãn
ra quaù trình yeám khí. Chính vì vaäy khi caùi daám hình thaønh quaù daày thì
phaûi vôùt ra, hoaëc duøng vaät naâng caùi daám leân, khoâng ñeå noù bò chìm
xuoáng.
2.2.2.2. Saûn xuaát daám theo phöông phaùp saûn xuaát nhanh
Nhö ñaõ trình baøy ngaén goïn ôû treân, phöông phaùp saûn xuaát daám nhanh
bao goàm heä thoáng vaän chuyeån coàn trong suoát quaù trình saûn xuaát daám.
Thoâng thöôøng löôïng chaát loûng naøy ñöôïc cho chaûy nhoû gioït treân lôùp
maøng moûng (ñöôïc taïo neân bôûi vi khuaån) sao cho chöùa ñöôïc nhieàu khoâng
khí nhaát.
Moät trong nhöõng heä thoáng saûn xuaát daám thoâng duïng nhaát ñöôïc trình baøy döôùi
ñaây:
Taïi heä thoáng naøy tank saûn xuaát coù theå coù nhieàu hình daïng khaùc
nhau, thöôøng ñöôïc laøm baèng goã. Beân trong ñöôïc chia ra laøm ba phaàn:
- Phaàn treân: chöùa coàn
- Phaàn giöõa: Coù theå tích lôùn, nôi maø coàn ñöôïc cho chaûy nhoû gioït
xuoáng vaät lieäu xoáp. Vaät lieäu xoáp coù theå laø: phoi baøo töø goã soài,
loõi ngoâ, phoi maây, than cuûi, than coác, baü traùi caây,.. vaø caùc loaïi vaät
.................................................................................................................................................................
Trang 148

12. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
lieäu coù khaû naêng giöõ cho toaøn boä heä thoáng khoâng bò xeïp xuoáng
trong quaù trình saûn xuaát.
- Phaàn döôùi: Chöùa daám
Vaät lieäu xoáp
Boäphaän suïc
khí
Phaàn höùng
daám
Bôm quay
voøng daám
Van laáy maãu
Nhieät keá
Thieát bòphaân
phoái dòch leân
men
Thieát bòleân men theo kieåu Ñöùc
Coàn ñöôïc töï ñoäng cho chaûy töø treân xuoáng thoâng qua moät heä thoáng
phaân phoái theo maùng xoái hoaëc daïng möa vaø nhoû xuoáng caùc vaät lieäu
xoáp beân döôùi. Caùc vaät lieäu naøy ñaõ ñöôïc coá ñònh saün moät löôïng vi
khuaån coù khaû naêng oxy hoùa coàn thaønh daám.
Ñöôøng daãn khoâng khí ñöôïc ñaët taïi ñaùy giaû cuûa phaàn giöõa. Ñöôøng
daãn naøy coù nhieäm vuï ñöa khoâng khí vaøo theo caùc loã thoâng khí.
Quaù trình oxy hoùa dieãn ra trong moâi tröôøng hieáu khí, coù nhieät ñoä trong
khoaûng 29 – 30
0
C. Trong tröôøng hôïp nhieät ñoä leân cao, ta seõ phaûi laøm laïnh
baèng caùc laøm cho löôïng coàn quay voøng laïnh tröôùc khi ñöa ngöôïc trôû laïi
.................................................................................................................................................................
Trang 149

13. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
boàn. Trong tröôøng hôïp nhieät ñoä xuoáng thaáp quaù ta seõ ñieàu chænh baèng
caùch laøm aám khoâng khí tröôùc khi ñaåy vaøo boàn.
Tröôùc khi baét ñaàu saûn xuaát daám, ta phaûi laøm saïch tank (chuù yù nôi coù
goùc caïnh). Sau ñoù cho vaøo tank moät vaät lieäu xoáp. Caùc vaät lieäu naøy
hoaëc laø ñöôïc duøng laïi töø laàn saûn xuaát tröôùc, hoaëc laø vaät lieäu môùi
ñöôïc thanh truøng sau ñöôïc troän vôùi moät phaàn daám coù chöùa saün caùc vi
khuaån ñaëc chuûng. Sau ñoù dòch leân men ñöôïc troän vôùi moät ít daám vaø
moät soá caùc chaát boå sung, ñöôïc cho chaûy töø töø vaøo tank ñeán xaâm saáp
vaät lieäu xoáp. Thoâng thöôøng cöù 1 hectolít dòch leân men seõ chöùa : 25 g
super photphaùt, 25g sulphat amon, 0,9g K2CO3, 500g glucose, 3% acid acetic, 3%
coàn.
Dòch leân men seõ ñöôïc cho chaûy quay voøng cho ñeán khi löôïng coàn ñöôïc
oxy hoùa heát chuyeån thaønh daám (qua kieåm tra ta seõ bieát ñöôïc ñieàu ñoù).
Luùc naøy ta seõ cho daám saûn phaåm ra. Noàng ñoä daám taïo thaønh coù theå
ñaït tôùi 98%.
Taïi moät vaøi nôi, ngöôøi ta söû duïng heä thoáng baùn töï ñoäng, coù nghóa laø
thieát keá moät vaøi tank noái tieáp nhau sau cho nguyeân lieäu ñaàu vaøo ñöôïc
ñöa vaøo lieân tuïc, vaø daám thaønh phaåm cuõng ñöôïc ñöa ra lieân tuïc.
2.2.2.3. Saûn xuaát daám theo phöông phaùp saûn xuaát nhanh
Heä thoáng saûn xuaát daám theo phöông phaùp chìm - kieåu Frings. Bao goàm moät tank
laøm baèng vaät lieäu khoâng ræ lôùn coù heä thoáng quay voøng, khoâng thoâng
khí töï do, coù heä thoáng phaân phoái phía treân, coù heä thoáng oáng laøm laïnh
taïi phaàn döôùi cuûa phaàn tank giöõa vaø coù heä thoáng quay voøng daám töø
phaàn döôùi leân phaàn treân. Trong caùc heä thoáng ñôøi môùi cuûa phöông thöùc
saûn xuaát naøy coù heä thoáng phaân phoái dung dòch vaø phaân phoái khoâng
khí töï ñoäng, ñoàng thôøi coù heä thoáng kieåm tra nhieät ñoä.
Khoâng khí ñöôïc suïc maïnh vaøo dòch leân men taïo neân söï tieáp xuùc lôùn
giöõa dòch leân men vaø vi khuaån acetic do ñoù phöông thöùc saûn xuaát naøy
cho hieäu suaát raát cao.
.................................................................................................................................................................
Trang 150

14. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Quaù trình saûn xuaát naøy bao goàm caùc böôùc sau:
- Nhaân gioáng vi sinh vaät:
Thöôøng söû duïng Acetobacter acetigenum hoaëc Acetorbacter pasteurianus hoaëc
Gluconobacter oxydans,…
Ñaàu tieân vi sinh vaät ñöôïc nhaân gioáng ra caùc erlen 250ml chöùa 100ml
moâi tröôøng. nuoâi laéc ôû 30
0
C , vôùi toác ñoä 200 voøng/phuùt.
Moâi tröôøng nhaân gioáng vi sinh vaät bao goàm: 48g/L ethanol, 2g/L pepton,
5g/L acid acetic, vaø caùc muoái khoaùng.
Sau khi nhaân gioáng chuyeån sang caùc fermentor 6L, nuoâi ôû 30
0
C cho ñeán
khi noàng ñoä acid acetic ñaït 10g/L thì chuyeån sang caùc tank phaûn öùng 100L
roài tieáp tuïc nuoâi nhö ôû caùc fermentor. Sau ñoù chuyeån sang giai ñoaïn saûn
xuaát daám.
- Saûn xuaát daám:
Söû duïng caùc loaïi röôïu loaïi 2 hoaëc caùc hoãn hôïp muoái khoaùng laøm
nguyeân lieäu, sao cho trong nguyeân lieäu phaûi ñaûm baûo 8 – 12% laø ethanol,
0,8g/L acid acetic, 4,7g/L toång löôïng acid (tính theo acid tartaric), 0,5g/L ñöôøng
vaø caùc loaïi muoái khoaùng.
Quaù trình leân men xaûy ra ôû nhieät ñoä 24 – 29
0
C vôùi söï suïc khí maïnh ñaït
khoaûng 12L/phuùt. Quaù trình ñaûo troän trong tank xaûy ra maïnh vôùi toác ñoä
4,5 – 17,5 voøng/ phuùt tuøy theo töøng giai ñoaïn
.................................................................................................................................................................
Trang 151

15. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Heä thoáng leân men daám theo phöông phaùp Frings:
A: Thuùng chöùa nguyeân lieäu B: Tank leân men kieåu Frings
C: Thuøng chöùa saûn phaåm
2.2.3. Xöû lyù daám sau saûn xuaát
- Daám sau khi saûn xuaát ñöôïc laõo hoùa (ñeå daám chín, ñaït höông vò toát
nhaát) vaø gaïn trong.
- Cho daám vaøo chai, ñaäy nuùt kín.
- Thanh truøng taïi 65
0
C (nhieät ñoä cuûa daám trong chai laø 60
0
C) trong 30
phuùt
Vôùi soá löôïng lôùn coù theå thanh truøng taát caû trong moät laàn sau ñoù ñeå
nguoäi xuoáng 24
0
C vaø luùc naøy coù theå ñoùng vaøo chai. Caùc loïai chai söû
duïng ñeå ñöïng daám thöôøng ñöôïc laøm töø PET.
Caùc loïai daám saûn xuaát theo phöông phaùp coâng nghieäp thöôøng coù
noàng ñoä acid acetic raát cao. Chính vì vaäy noù thöôøng ñöôïc cung caáp cho
caùc nhaø maùy ñeå saûn xuaát rau quaû daàm daám.
.................................................................................................................................................................
Trang 152

16. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Ngoøai ra, neáu muoán laøm caùc loïai daám gia vò töø daám coâng nghieäp ta
phaûi pha loõang noàng ñoä xuoáng nhö daám aên ñoàng thôøi nghaâm vôùi caùc
loïai rau gia vò ñeå taïo neân höông thôm cho daám
2.3. Saûn xuaát acid citric:
Acid citric laø loaïi acid höõu cô ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng ngheä thöïc
phaåm vaø coâng ngheä hoùa hoïc.
Acid citric coù theå ñöôïc saûn xuaát töø caùc nguyeân lieäu reû tieàn nhö tinh
boät, baõ saén vaø ræ ñöôøng döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät.
2.3.1. Cô cheá
Coâng ngheä saûn xuaát acid citric thöôøng söû duïng naám moác Aspergillus
niger theo phöông phaùp beà maët hoaëc phöông phaùp chìm.
Nguyeân lieäu söû duïng coù theå töø glucose hoaëc alkan.
Ñeå coù theå toång hôïp thöøa acid citric caàn caùc yeáu toá sau:
- Giaûm löôïng saét coù trong moâi tröôøng xuoáng döôùi 1mg/ lít baèng caùch
duøng ferocianit kali [K4Fe(CN)6]. Hoaëc boå sung ion ñoàng (150mg/ lít)
- Boå sung keõm (Zn) vôùi haøm löôïng döôùi 0,5 mg/lít vaø mangan (Mn) döôùi
3mg / lít
- Taïo löôïng maät ñoä teá baøo vi sinh vaät toái öu laø 4g/ lít.
- Duy trì pH = 2 -4
Döôùi ñaây laø chu trình chuyeån hoùa:
.................................................................................................................................................................
Trang 153

17. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
G l u c o z a
P y r u v a t
A c e t y l C o A
E M P
C h u T r ì n h M e t y l c i t r a t
O x a l o a c e t a t C i t r a t
C O 2
P r o p y o n y l C o A
A lk a n c o ùs o áC le û
A c e t y l C o A
A lk a n c o ùs o áC c h a ün
C h u T r ì n h a c i d
g l y o x y l i c
S u c c i n a t
O x a l o a c e t a t
C i t r a t
T o ån g h ô ïp t h ö øa a c id c it r ic t ö øg lu c o z a ( A s p e r g illu s n ig e r ) v a øa lk a n ( C a n d id a lip o ly t ic a )
2.3.2. Quy trình saûn xuaát
2.3.2.1. Điều kiện sản xuất:
- Moâi tröôøng dinh döôõng: caàn coù caùc ñöôøng mono hoaëc disaccharide vaø
caùc muoái voâ cô. Moâi tröôøng lyù töôûng nhaát bao goàm:
Moâi tröôøng nuoâi moác:
+ Saccharose : 140g/L
+ K2PO4 : 1g /L
+ NH4NO3 : 2,23g/L
+ MgSO4 : 0,23 g/L
Moâi tröôøng leân men trong saûn xuaát:
+ Saccharose : 150g/L
+ NH4Cl (hoaëc NH4NO3) : 2g/L
- PH = 3 – 4; Acid hoùa baèng HCl; Neáu duøng NH4NO3 thì pH thích hôïp laø 3;
Neáu duøng NH4Cl thì pH thích hôïp laø 4
- Nhieät ñoä: 30 – 34
0
C
.................................................................................................................................................................
Trang 154

18. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Noàng ñoä ñöôøng: 12 – 20%, leân men trong 9 – 12 ngaøy
- Söï thoaùng khí : Suïc khí voâ truøng, hoaëc thoåi khí voâ truøng vaøo dòch
leân men.
2.3.2.2. Phuông phaùp sản xuất:
Coù hai phöông phaùp saûn xuaát acid citric:
- Phöông phaùp noåi: Naám moác moïc treân beà maët moâi tröôøng, coøn acid
citric do naám moác tieát ra seõ ôû trong moâi tröôøng. Do ñoù caàn xöû lyù
moâi tröôøng ñeå thu acid.
- Phöông phaùp chìm: Caû heä sôïi moác vaø acid citric ñeàu naèm trong moâi
tröôøng.
Caû hai phöông phaùp laïi coù hai caùch söû duïng dung dòch nuoâi caáy:
- Kieåu thay theá dung dòch: Khi moác taïo thaønh khoái sôïi thì laáy ra khoûi dòch
leân men vaø chuyeån sang dung dòch môùi. Phöông phaùp naøy thu ñöôïc
dòch leân men coù haøm löôïng acid cao. Noàng ñoä ñöôøng thöôøng duøng
laø 13,5 – 15%
- Kieåu khoâng thay theá dung dòch: Chæ duøng moät loaïi moâi tröôøng. Thöôøng
söû duïng maät ræ coù noàng ñoä laø 25%, t
0
leân men laø 31 – 32
0
C, pH = 3 –
4, thôøi gian leân men laø 4 – 6 ngaøy.
Ta seõ cuøng xem xeùt caùc böôùc trong saûn xuaát acid citric :
1. Nuoâi caáy baøo töû:
Nuoâi caáy Aspergillus niger vôùi löôïng taêng daàn ñeå thu baøo töû.
Baøo töû ñöôïc ñeå döôùi daïng huyeàn phuø trong nöôùc
2. Leân men acid citric:
Ñieàu chænh nhieät ñoä vaø pH thích hôïp.
.................................................................................................................................................................
Trang 155

19. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Neáu leân men chìm thì phaûi thoåi khí raát maïnh ñeå cung caáp ñuû oxy
cho naám moác phaùt trieån
3. Xöû lyù dòch leân men:
Taùch khuaån ty
Duøng voâi ñeå keát tuûa acid citric.
Loïc keát tuûa (keát tuûa ôû daïng muoái canci citrat) roài röûa keát tuûa.
Söû duïng H2SO4 ñeå taùch tuûa daïng sulfat canci.
Thu nhaän dòch acid ditric, taåy maøu baèng than hoaït tính, khöû khoaùng.
Coâ ñaëc dòch.
III. SAÛN XUAÁT ACID AMIN:
Acid amin thöôøng ñöôïc söû duïng trong thöïc phaåm ñeå boå sung vaøo thöùc
aên nhaèm naâng cao chaát löôïng. Trong thöïc teá, ngöôøi ta ñaõ ñöa vaøo saûn
xuaát döôùi quy moâ coâng nghieäp moät soá loaïi acid amin sau: L – glutamic vaø L
– lysin. Caùc acid amin khaùc cuõng ñang ñöôïc nghieân cöùu ñeå phaùt trieån saûn
xuaát theo quy moâ lôùn.
3.1. Saûn xuaát L – lysin:
Chuûng vi sinh vaät söû duïng laø moät theå ñoät bieán cuûa Corynebacterium
glutamicum (coøn goïi laø Micrococcus glutamicus). Trong ñieàu kieän thích hôïp coù
theå saûn sinh ñeán 50g lysin/lít. Nguyeân lieäu thöôøng duøng laø glucose hoaëc
ræ ñöôøng vôùi noàng ñoä 150g/lít
Nguyeân lyù saûn xuaát:
.................................................................................................................................................................
Trang 156

20. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
G lu c o z a
P y r u v a t
O x a la c e t a t
A s p a c t a t
B - A s p a c t y l p h o t p h a t
A s p a c t a t - B - s e m ia ld e h y d
H o m o x e r in
L y s in M e t h io n in T r e o n in I s o le u c in
E M P
A T C
3 2
E 1
(1): aspactokinase; (2): homoxerin dehydrogenase; (3): dihydropicolinat syntetase
Söû duïng homoxerin (methionin + treonin) laøm chaát trôï döôõng. Ñöôøng -----
bieåu thò söï öùc cheá bôûi saûn phaåm cuoái cuøng. Vôùi caùc chuûng hoang daïi,
Lysin vaø Treonin cuøng gaây ra moät söï öùc cheá phoái hôïp (E) ñoái vôùi
aspactokinase (1). Do khuyeát homoxerin dehydrogenase (2) maø treonin khoâng
taïo thaønh. Dihydropicolinat syntetase (3) khoâng maãn caûm vôùi saûn phaåm
cuoái cuøng. Haäu quaû laø söï öùc cheá bôûi saûn phaåm cuoái cuøng (E) bò trieät
tieâu vaø coù söï toång hôïp thöøa Lysin (50g/lít).
.................................................................................................................................................................
Trang 157

21. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Ngoaøi vieäc taïo ñoät bieán cho chuûng vi sinh vaät nhö treân, coøn phaûi taïo ra
moät ñieàu kieän nuoâi caáy thích hôïp nhaèm phaùt huy trieät ñeå tính di truyeàn
cuûa teá baøo vi sinh vaät. Luùc naøy caàn chuù yù ñeán hai nhaân toá:
- Lieàu löôïng homoxerin. Ñaây laø chaát caàn cho sinh röôûng, nhöng caàn
boå sung ôû moät noàng ñoä haïn cheá ñeå treonin taïo thaønh töø ñaây
khoâng gaây ra söï öùc cheá. Cuõng caàn chuù yù ñeán tyû leä methionin vaø
treonin trong homoxerin, neáu coù quaù nhieàu treonin thì chuûng vi sinh vaät
seõ tieát ra acid lactic thay cho lysin.
- Noàng ñoä Biotin toái öu. Neáu noàng ñoä Biotin ít hôn so vôùi noàng ñoä toái
öu thì chuûng seõ taïo thaønh glutamat thay cho lysin.
Söï leân men Lysin ñöôïc tieán haønh theo phöông phaùp khoâng lieân tuïc do
quaù trình naøy maãn caûm vôùi söï taïp nhieãm vaø do deã xuaát hieän caùc theå
hoài bieán kieåu hoang daïi.
Quy trình naøy taïo ra lysin tinh khieát vaø muoái cuûa noù phuïc vuï cho vieäc
boå sung vaøo thöùc aên cho ngöôøi. Ngoaøi ra, löôïng lysin thoâ taïo thaønh coøn
ñöôïc boå sung theâm vaøo thöùc aên chaên nuoâi cho gia suùc.
3.2. Saûn xuaát L – glutamic:
Natri glutamat (C5H8NO4Na) laø muoái natri cuûa acid glutamic. Noù coù vò ngoït
cuûa nöôùc ninh xöông, nöôùc luoäc gaø vaø naám thôm ngon kích thích vò giaùc
maïnh ñöôïc goïi teân chung laø mì chính hay boät ngoït .
Mì chính laø moät gia vò phoå bieán vì quan troïng trong cheá bieán thöùc aên ,
ñoà hoäp rau quaû thòt caù. Acid glutamic laø acid amin chieám tæ leä lôùn nhaát
trong caùc acid amin taïo protit cô theå (15-20% troïng löôïng ).
Ngoaøi coâng duïng laø chaát ñieàu vò trong coâng ngheä thöïc phaåm, trong
naáu nöôùng thöùc aên haèng ngaøy mì chính coøn ñöôïc duøng ôû daïng acid ñeå
ñieàu trò moät soá beänh suy nhöôïc , ñau ñaàu, moät soá beänh veà tim, beänh teo
baép thòt, beänh keùm trí nhôù vì noù tham gia khöû ñoäc NH3 cho cô theå vaø ôû
teá baøo thaàn kinh, mì chính coøn laø thuoác taêng trí nhôù cho treû em chaäm
phaùt trieån trí khoân vì noù tham gia taïo protit cho “phaàn xaùm“ cuûa naõo vaø
.................................................................................................................................................................
Trang 158

22. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
tham gia toång hôïp acid amin nhö alanin, leucin, cystin… baèng phaûn öùng
chuyeån amin .
Mì chính khoâng ñoäc, khoâng gaây ung thö. Tuy nhieân noù cuõng laø gia vò
vaø cuõng chæ laø moät trong 20 acid amin (hay daïng muoái cuûa noù) caàn thieát,
do vaäy caàân söû duïng vôùi lieàu löôïng vöøa phaûi caân baèng vôùi caùc acid
amin khaùc. Nhu caàu toái ña cuûa moät ngöôøi lôùn laø 16 - 20 gam/ngaøy. Ñoàng
thôøi khuyeán caùo, treû em döôùi 2 tuoåi khoâng neân söû duïng.
Saûn löôïng acid glutamic ngaøy nay treân toaøn theá giôùi laø 200 ngaøn taán
/naêm. Taïi ñòa baøn mieàn Nam Vieät Nam coù nhöõng coâng ty saûn xuaát caùc
saûn phaåm ñieàu vò naøy nhö: coâng ty Vedan, coâng ty Ajinomoto, coâng ty
Knorr,.. Caùc saûn phaåm naøy ñaõ trôûn neân quen thuoäc trong caùc böõa aên
cuûa ngöôøi daân.
Ngoaøi mì chính töø naêm 1962 ôû Nhaät baét ñaàu saûn xuaát loaïi boät ngoït
coù vò ngoït gaáp haøng traêm laàn mì chính ñoù laø loaïi nucleotide nhö
Inozinmono -photphat (IMP) vaø Guanozin monophotphat (GMP). Ñeán naêm 1964
ôû Nhaät moät nhaø khoa hoïc teân laø Toâkeâmoâtoâ ñaõ taùch ñöôïc töø moâi
tröôøng “leân men“ cuûa naám hai loaïi acid laø tri-colonic vaø itotenic coù vò ngoït
gaáp haøng nghìn laàn mì chính. Caùc saûn phaåm noùi treân ñöôïc goïi laø “ sieâu
mì chính”.
3.2.1. Vi sinh vaät ñöôïc duøng trong coâng ngheä saûn xuaát mì chính :
L-glutamat ñöôïc duøng saûn xuaát chuû yeáu töø vi sinh vaät.
Trong söï löïa choïn khoaûng 2000 vi sinh vaät treân caùc moâi tröôøng khaùc
nhau thì thaáy raèng caùc chuûng saûn xuaát L-glutamic thuoäc nhöõng nhoùm
phaân loaïi raát khaùc nhau nhö vi khuaån Steptomyces, naám men vaø naám moác .
Chuûng Corynebacterium glutamicum (ñoàng nghóa vôùi Micrococus glutamicus) ñaõ
ñöôïc phaân laäp naêm 1957.
.................................................................................................................................................................
Trang 159

23. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Caùc chuûng quan troïng khaùc trong coâng nghieäp laø: Brevibacterium flavum,
B.divaricatum, B.lactofermentus, Icrobacterium ammoniphilium, Steptomices coelicoler,
Athrobecter. Hình daïng vaø ñaëc ñieåm sinh lyù cuûa chuûng saûn xuaát naøy töông
töï chuûng C.glutamicum.
Tính chaát chung cuûa caùc vi khuaån söû duïng trong saûn xuaát mì chính:
- Ñaây laø caùc vi khuaån G
+
- Hieáu khí
- Khoâng coù baøo töû
- Khoâng di ñoäng .
Vi sinh vaät söû duïng chuû yeáu trong saûn xuaát laø Corynebacterium glutamicum.
2.2.2. Sô ñoà sinh toång hôïp acid glutamic
M a la t
F u m a r a t
G lu c o s e
P y r u v a t
E M P
A c e t y l - C o A
C it r a tO x a lo a c e t a t
S u c x in a t
I s o c it r a t
A lp h a - K e t o g lu t a r a t A c id g lu t a m ic
G ly o x y la t
N A D P
N A D P H 2
N H 4
2
3
1
5
6
C O 2
C O 2
4
A c id g lu t a m ic
H a øn g r a øo t h a åm t h a áu c u ûa b e àm a ët t e áb a øo 7
.................................................................................................................................................................
Trang 160

24. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
(1): NADP – isocitrat dehydrogenase; (2): NADP – glutamat dehydrogenase; (3): α
- ketoglutarat dehydrogenase; (4): caùc phaûn öùng boå xung (taïo caùc acid
carboxylic); (5): isocitratase; (6): malat syntetase; (7): tính thaám bò roái loaïn
Sinh toång hôïp acid glutamic xaûy ra theo con ñöôøng oxy hoùa khöû thoâng
thöôøng cuûa acid α - ketoglutaric khi chuyeån hoùa glucose theo con ñöôøng EMP
vaø chu trình Creps. Tuy nhieân, ñeå toång hôïp thöøa acid glutamic thì caàn löu yù
ñeán nhöõng ñieàu sau:
- Thieáu α - ketoglutarat dehydrogenase thì α - ketoglutarat khoâng ñöôïc phaân
giaûi tieáp trong chu trình ATC (chu trình citrat). Kheùp kín chu trình ATC nhôø
caùc phaûn öùng boå sung, do phaùt hieän söï toàn taïi cuûa
photphoenolpyruvat carboxylase trong teá baøo Corynebacterium.
- Taïo moâi tröôøng thieáu Biotin ñeå laøm hö haïi tính thaám cuûa beà maët teá
baøo khi moâi tröôøng nuoâi caáy laø caùc nguyeân lieäu tinh khieát nhö
glucose. Theâm caùc chaát hoaït ñoäng beà maët hoaëc penicillin ñeå laøm
hoûng tính thaám cuûa teá baøo khi duøng caùc nguyeân lieäu phöùc taïp nhö
ræ ñöôøng
2.2.3. Sô ñoà saûn xuaát acid glutamic :
.................................................................................................................................................................
Trang 161

25. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
L e ân m e n
K h o ân g k h í
X ö ûly ù
T o ån g lo ïc
L o ïc r ie ân g
G io án g
L e ân m e n t r o n g P T N
L e ân m e n c a áp I ( 1 6 - 1 8 h )
L e ân m e n c a áp I I ( 8 - 9 h )
B o ät
H o øa b o ät
P h a H C l ( p H = 1 , 5 )
L o ïc b o ät
T h u ûy p h a ân ( 1 2 0 - 1 3 0 o C )
L a øm n g u o äi
T r u n g h o øa
N ö ô ùc s a ïc h
U Ûñ ö ô øn g + H 3 P O 4 +
M g S O 4 + d a àu la ïc +
v it a m in B 1
T h a n h t r u øn g
L a øm n g u o äi , t o = 3 2 o C
T a åy m a øu
E Ùp lo ïc
G lu c o z a
( 1 8 - 2 0 % )
T h a n h t r u øn g
L a øm n g u o äi
D òc h m e n
L a én g
D òc h t r o n g
T r a o ñ o åi io n
A c id g lu t a m ic h a øm lö ô ïn g c a o
A c id h o ùa
L y t a âm
A c id g lu t a m ic , 8 5 %
T r u n g h o øa
T a åy m a øu , k h ö ûs a ét
6 0 o
C , p H = 6 ,9 - 7 ,2
C o âñ a ëc c h a ân k h o ân g
8 0 o C
K e át t in h
L y t a âm
S a áy , 7 0 - 8 0 o C
N g h ie àn b i, r a ây
B a o g o ùi
T h a øn h p h a åm , 8 0 - 9 9 % , a w < 1 %
T r o än a c id g lu t a m ic
h a øm lö ô ïn g t h a áp
L y t a âmB a õ X a ùc t e áb a øo
d òc h
p H = 2 , 9 - 3 , 2
t o = 6 0 o C
A c id g lu t a m ic 3 - 4 , 2 %
G lu c o z a s o ùt 1 %
V i k h u a ån 2 %
H C l 3 1 %
K e át t in h , 2 h
t o = 1 0 o C
N a O H 3 0 %
p H = 5 , 6
N a 2 S 1 5 %
2 - 4 h
T h a n h o a ït t ín h
3 0 - 3 2 o C
3 2 - 4 0 h
Quaù trình saûn xuaát acid glutamic ñi qua caùc giai ñoaïn cuï theå nhö sau:
• Xöû lyù khoâng khí:
Khoâng khí caàn ñöôïc taùch heát buïi vaø loaïi heát caùc vi sinh vaät, ñoàng thôøi
ñöôïc ñieàu hoøa nhieät ñoä sao cho phuø hôïp vôùi quaù trình leân men. Coù theå
duøng phöông phaùp chieáu tia cöïc tím, soùng sieân aâm hoaëc söû duïng phöông
phaùp keát hôïp giöõa gia nhieät vaø loïc.
• Nhaân gioáng:
.................................................................................................................................................................
Trang 162

26. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Thöôøng söû duïng chuûng Micrococcus glutamicus
- Giöõ gioáng: giöõ cho gioáng khoâng bò thoaùi hoùa vaø bieán daïng; khaû
naêng sinh toång hôïp acid glutamic khoâng thay ñoåi.
Thöôøng baûo quaûn gioáng ôû 5 – 7
0
C. Tröôùc khi caáy chuyeàn phaûi hoaït
hoùa gioáng baèng caùch ñeå trong tuû aám ôû nhieät ñoä 30 – 32
0
C trong
khoaûng töø 30 phuùt ñeán 1 giôø.
Chuaån bò moâi tröôøng caáy chuyeàn: pepton 1%, cao thòt boøa 1%, NaCl
0,5%, agar 2%.
Caáy chuyeàn xong ñaët oáng vaøo tuû aám ôû nhieät ñoä 32
0
C trong 24
giôø ta ñöôïc gioáng ñôøi 2; töø ñôø 2 caáy sang ñôøi 3,…
- Nhaân gioáng caáp I:
Moâi tröôøng:
+ Glucose : 2,5%
+ Nöôùc maém nhó : 0,3%
+ (Mn
2+
, Fe
2+
)SO
4
: 2g/ lít
+ Vit. B1 (150g/lít) : 1,5ml/ lít
+ Ræ ñöôøng : 0,25%
+ MgSO4 10% : 0,04%
+ Ureâ : 0,5%
+ pH : 6,7
Ñieàu kieän:
+ erlen 1 lít ñöïng 250 ml moâi tröôøng.
+ Nuoâi treân maùy laéc (90 – 96voøng/ phuùt)
+ Nhieät ñoä 30 – 32
0
C, thôøi gian : 16 – 18 h
Yeâu caàu chaát löôïng gioáng:
+ pH 6,5
+ DO 0,64 – 0,74
+ Ñöôøng soùt 0,12 – 0,28%
.................................................................................................................................................................
Trang 163

27. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
+ Traïng thaùi gioáng: beùo, khoûe, saép ñeàu hình chöõ V
- Nhaân gioáng caáp II:
Moâi tröôøng:
+ Glucose : 3,5%
+ Nöôùc maém nhó : 5%
+ H3PO4 + KOH : 0,1%
+ Vit. B1 :0,003g / 100ml
+ pH : 6,5 – 6,7
+ Ræ ñöôøng : 1%
+ MgSO4 : 04%
+ Ureâ : 0,8%
+ Daàu laïc 0,1%
Ñieàu kieän:
+ Noài leân men 50 lít ñöïng 35 lít
+ Thanh truøng: * thieát bò: 130
0
C/ 30 phuùt * moâi tröôøng 120
0
C / 20 phuùt
+ Löôïng gioáng: 2%
+ Thoâng khí 1/0,5 (1 phuùt ñöa 0,5 lít khoâng khí vaøo 1 lít moâi tröôøng)
+ Khuaáy: 340 voøng / phuùt
+ Nhieät ñoä 31 – 32
0
C, thôøi gian: 8 – 9 h
Yeâu caàu chaát löôïng gioáng:
+ pH : 7,1 – 7,2
+ DO : 0,6 – 0,7
+ Ñöôøng soùt : 2%
+ Traïng thaùi gioáng: beùo, khoûe, saép ñeàu hình chöõ V
• Thuûy phaân tính boät: Söû duïng ñieàu kieän nhieät ñoä cao,
aùp suaát lôùn, moâi tröôøng acid ñeå thuûy phaân tinh boät thaønh
ñöôøng
.................................................................................................................................................................
Trang 164

28. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Yeâu caàu chaát löôïng: ñöôøng trong suoát (neáu coù maøu thì phaûi xöû
lyù). Haøm löôïng 18 – 20%.
- Ñieàu kieän kyõ thuaät: pH: 1,5; t
0
thuûy phaân: 120 – 130
0
C; thôøi gian: 1h
- Hieäu suaát: 90%
• Leân men: giai ñoaïn leân men laø khaâu quyeát ñònh chaát löôïng
cuûa saûn phaåm. Giai ñoaïn naøy ñöôïc tieán haønh cuï theå nhö sau:
- Nguyeân lieäu leân men: glucose, MgSO4, KCl (hoaëc KOH), H3PO4, nöôùc
chaám, ræ ñöôøng, daàu laïc, ureâ, Na2CO3 (NaOH). Taát caû ñöôïc thanh
truøng, laøm nguoäi xuoáng 32
0
C.
- Quaù trình leân men laø hieáu khí. Dieãn ra qua 3 giai ñoaïn:
+ Giai ñoaïn 1: 0 – 12 h: taêng sinh khoái, pH taêng daàn
+ Giai ñoaïn 2: 12 – 24h: taïo acid glutamic maïnh, nguyeân lieäu hao nhanh,
pH giaûm nhanh, t
o
taêng, boït taêng.
+ Giai ñoaïn 3: toác ñoä leân men giaûm
- Nhieät ñoä leân men cuûa toaøn boä quaù trình khoaûng 30 – 32
0
C.
- Toång thôøi gian leân men laø 32 – 40h
- Yeâu caàu chaát löôïng sau leân men:
+ ñöôøng soùt: 1%;
+ acid glutamic taïo thaønh 3 – 4,2%;
+ vi sinh vaät: 2%
• Tinh cheá:
- Taùch acid glutamic ra khoûi hoãn hôïp:: Thöôøng söû duïng phöông phaùp trao
ñoåi ion
.................................................................................................................................................................
Trang 165

29. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
- Acid hoùa : nhaèm taïo ra ñieåm ñaúng ñieän ñeå acid glutamic keát tinh vaø
taùch ra
+ Nhieät ñoä 60
0
C; duøng HCl 31% ñöa pH ñeán 29 – 3,2, ñeå yeân trong
1h
+ Laøm laïnh xuoáng 30
0
C. Ñeå yeân trong 2h.
+ Duøng nöôùc muoái laøm laïnh xuoáng 10
0
C, ñeå yeân trong 20 – 24h
+ Keát tinh hoaøn toaøn
- Ly taâm: taùch phaàn keát tinh ra khoûi dung dòch. Nhaän ñöôïc acid glutamic ôû
noàng ñoä 85%
- Trung hoøa: chuyeån acid glutamic thaønh mono natri glutamat ôû noàng ñoä
36%, saét ñöôïc loaïi boû
Duøng dd NaOH 30% trung hoøa dòch leân men xuoáng pH = 5,6. Cho Na2S
15% vaøo ñeå khöû saét ñeå yeân trong 2 – 4h cho keát tuûa laéng xuoáng,
ñem loïc heát FeS.
- Taåy maøu: söû duïng than hoaït tính ñeå taåy maøu. Dung dòch taåy coù noàng
ñoä 19
0
Be
Nhieät ñoä 60
0
C; pH = 6,9 – 7,2. Sau taåy maøu cho loïc eùp ñeå taùch than.
Ñaït ñöôïc 0,35g mononatri glutamat trong 1ml
- Coâ ñaëc: coâ ñaëc chaân khoâng ôû nhieät ñoä 800C ñeá traïng thaùi baõo
hoøa ôû noàng ñoä 32,70Be
- Laøm laïnh, keát tinh: thôøi gian ñaàu giaûm nhieät ñoä töø töø 1h giaûm 0,5
0
C,
sau taêng daàn 1h giaûm 1
0
C. Quaù trình giaûm nhieät ñoä qua nhöõng giai
ñoaïn sau:
+ Giai ñoaïn 1: giaûm xuoáng 80 – 60
0
C, thôøi gian giaûm 13 – 14h. Quaù
trình naøy keát hôïp vôùi khuaáy troän
.................................................................................................................................................................
Trang 166

30. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
+ Giai ñoaïn 2: giaûm xuoáng 60 – 45
0
C. Khi ñaït 60
0
C cho 1 ít haït mononatri
glutamat vaøo laøm maàm tinh theå (khoaûng 0,2%). Thôøi gian: 10h, keát
hôïp khuaáy troän
+ Giai ñoaïn 3: ngöøng khuaáy, ngöøng nöôùc laøm laïnh, ñeå laéng töï
nhieân. Ñeå yeân trong 10h roài chuyeån sang ly taâm.
- Ly taâm: 960 – 1200 voøng / phuùt. Moãi meû ly taâm chöøng 70 – 80kg. Thôøi
gian 60 phuùt.
Yeâu caàu chaát löôïng: tinh theå maøu traéng nhaït, coù ñoä lôùn ≥ 1mm.
Aw=10%
- Saáy khoâ: t
0
= 70 – 80
0
C, thôøi gian 45 – 60 phuùt. Thieát bò: tuû saáy, haàm
saáy, saáy thuøng quay, saáy phun vôùi khoâng khí noùng. Ñoä aåm sau khi
saáy laø 0,5 – 1%
• Hoaøn thieän saûn phaåm:
- Nghieàn: söû duïng heä thoáng nghieàn bi, vôùi bi baèng theùp khoâng ræ coù
kích thöôùc: ∅40mm vaø ∅50mm.
- Raây: söû duïng raây baèng luïa hoaëa sôïi hoùa hoïc
Yeâu caàu chaát löôïng: tinh theå maøu traéng, coù kích thöôùc > 1mm,
ñoàng ñeàu. Ñoä tinh khieát 80 – 99%. Ñoä aåm <1%
- Ñoùng goùi:
Bao bì: chai thuûy tinh, hoäp saét traùng thieác, giaáy khoâng thaám, polyethylen
Khoái löôïng ñoùng goùi: 1kg, 0,5kg, 200g, 100g
- Baûo quaûn: nôi khoâ raùo, saïch seõ
IV. SAÛN XUAÁT KHAÙNG SINH
4.1. Khaùi nieäm:
Töø tröôùc ñeán nay ôû baát kyø nöôùc naøo treân theá giôùi, khi maø nhöõng
beänh taät hieåm ngheøo mang tính nhieãm truøng ñang coøn ngöï trò thì tröôùc
.................................................................................................................................................................
Trang 167

31. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
heát, con ngöôøi phaûi löu taâm ñeán vai troø nguy hieåm cuûa caùc loaïi vi truøng,
nhöõng nhaø vi sinh vaät hoïc y hoïc laø nhöõng ngöôøi xuaát hieän sôùm nhaát
trong lónh vöïc naøy ñaõ giuùp cho nhaân loaïi sôùm coù nhöõng bieän phaùp ñeå
phoøng ngöøa vaø ngaên chaën söï phaùt trieån cuûa caùc loaïi vi truøng aáy, maø
thöïc chaát ñoù laø caùc loaïi vi sinh vaät soáng kyù sinh gaây beänh cho caùc loaïi
sinh vaät khaùc.
Nhöng thaät ra thì nhöõng hoïat ñoäng coù ích cuûa vi sinh vaät nhieàu hôn.
Chuùng ñaûm nhaän nhöõng khaâu quan troïng nhaát trong chu trình cuûa nhieàu
nguyeân toá chuû yeáu cuûa söï soáng. Thöïc vaät, ñoäng vaät, con ngöôøi soáng
ñöôïc laø nhôø nhöõng hoaït ñoäng naøy cuûa vi sinh vaät. Ñeán nay coù raát
nhieàu loaïi vi sinh vaät ñöôïc con ngöôøi quan taâm, nghieân cöùu, nuoâi soáng
vaø gìn giöõ chuùng trong nhöõng ñieàu kieän toái öu, vì chính chuùng hoaëc
nhöõng saûn phaåm trao ñoåi cuûa chuùng laø thöùc aên, phaân boùn, hoùa chaát
vaø coù leõ hôn heát taát caû laø töø chuùng ngöôøi ta coù theå ñieàu cheá ra
nhöõng chaát khaùng sinh, thuoác thang voâ cuøng quyù giaù cho con ngöôøi.
Ngöôøi coù coâng lôùn nhaát trong vieäc phaùt hieän ra vieäc chính vi sinh vaät
gaây beänh vaø phöông phaùp chöõa ñöôïc beänh töø vi sinh vaät hoaëc töø
nhöõng saûn phaåm cuûa vi sinh vaät laø nhaø baùc hoïc Louise Pasteur.
Töø vi sinh vaät hoaëc töø caùc saûn phaåm trao ñoåi cuûa chuùng ngöôøi ta coù
theå chaét laáy dung dòch cuûa chuùng roài chieát xuaát, tinh cheá thaønh moät
loïai chaát khaùng sinh döôùi daïng dòch hoaëc boät, tuøy theo chuûng loaïi vi sinh
vaät maø ta coù nhöõng chaát khaùng sinh khaùc nhau döôùi caùc daïng khaùc
nhau vaø coù taùc duïng khaùc nhau.
Chaát khaùng sinh laø gi?
Chaát khaùng sinh laø nhöõng saûn phaåm trao ñoåi chaát baäc hai, ñöôïc taïo
thaønh trong teá baøo caùc acid amin. Chaát khaùng sinh laø nhöõng chaát do vi
sinh vaät vaø thöïc vaät taïo ra trong quaù trình soáng cuûa chuùng, coù khaû naêng
ñình chæ hoaëc cheá ngöï hoøan toaøn söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa caùc
vi sinh vaät khaùc ôû noàng ñoä raát thaáp coù choïn loïc.
.................................................................................................................................................................
Trang 168

32. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Chaát ñöôïc goïi laø chaát khaùng sinh phaûi ñaûm baûo ñöôïc hai ñieàu kieän
caàn vaø ñuû sau:
+ Chaát ñoù phaûi ñöôïc sinh vaät taïo
+ Chaát ñoù coù khaû naêng öùc cheá hoaëc tieâu dieät vi sinh vaät.
Nhôø tính chaát naøy maø caùc chaát khaùng sinh ñöôïc söû duïng roäng raõi
trong y hoïc, thuù y, noâng nghieäp... ñeå choáng laïi vi sinh vaät gaây beänh cho
con ngöôøi, caây coái vaø ñoäng vaät. Ngaøy nay taùc duïng naøy ñöôïc öùng duïng
roäng raõi trong chaên nuoâi vaø mang laïi lôïi ích, noù goùp phaàn laøm taêng saûn
löôïng vaø taêng saûn phaåm cuûa chaên nuoâi nhö thòt, caù... giaûm tæ leä gia
suùc maéc beänh nhaát laø gia suùc beù, giaûm tæ leä chi phí khaåu phaàn thöùc
aên. Trong lónh vöïc thöïc phaåm, chaát khaùng sinh duøng ñeå baûo quaûn thöïc
phaåm choùng hoûng, nhöng chaát khaùng sinh duøng vôùi muïc ñích naøy phaûi
ñaûm baûo caùc yeâu caàu sau:
+ Khoâng ñoäc ñoái vôùi con ngöôøi.
+ Khoâng laøm thay ñoåi tính chaát cuûa thöïc phaåm.
+ Coù taùc duïng maïnh ñoái vôùi caùc vi sinh vaät.
+ Deã bò nhieät phaù huûy hoaëc deã tieâu hoùa khoâng laøm bieán ñoåi heä
thoáng tieâu hoùa cuûa con ngöôøi.
* Hieäu quaû taùc duïng cuûa chaát khaùng sinh:
Phuï thuoäc noàng ñoä chaát khaùng sinh, thôøi gian tieáp xuùc vaø thaønh
phaàn moâi tröôøng, taùc duïng aáy coù tính chaát trung tính roõ reät, ví duï nhö
penicilin chæ coù taùc duïng ñoái vôùi vi khuaån gaây muïn nhoït Gram döông,
Streptomixin chæ hieäu quaû trong vieäc ñieàu trò beänh thöông haøn vaø beänh
lao.
Caùc vi khuaån, xaï khuaån vaø naám moác laø caùc vi sinh vaät coù khaû naêng
toång hôïp caùc chaát khaùng sinh nhaát laø maåm moác vaø xaï khuaån.
.................................................................................................................................................................
Trang 169

33. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Bacillus subtilis sinh khaùng sinh, coøn goïi laø vi khuaån ñöôøng ruoät giuùp cho
quaù trình tieâu hoùa trong heä thoáng tieâu hoùa cuûa con ngöôøi ñöôïc hoøan
thieän. Ngaøy nay men tieâu hoùa Biosubtilis vaø Biolactic laø caùc loaïi men tieâu
hoùa thoâng duïng ñöôïc ñieàu chænh töø loaïi vi khuaån naøy.
Bacillus brevi cho Gramixindin
Strep.lactic cho nisyn
Actinomyces streptomixini cho loaïi khaùng sinh quan troïng nhaát: chöõa caùc beänh
lao, thöông haøn, ho gaø lî....
Acti. aureofaciens cho tetraxilin
Bac. polymixia cho polymyxin
Penicilium notatum cho penicilin (saùt truøng)
Pen.chrysogennium cho khaùng sinh Penicilin.
4.2. Penicilin.
Penicilin laø chaát khaùng sinh ñöôïc tìm ra ñaàu tieân vaø ñöôïc saûn xuaát
sôùm nhaát duøng chöõa moät soá beänh nhieãm khuaån vaøo nhöõng naêm ñaàu
cuûa chieán tranh theá giôùi laàn thöù 2.
Töø nhöõng naêm 1872, 1877, 1904 moät soá nhaø baùc hoïc Nga ñaõ quan saùt
thaáy hieän töôïng öùc cheá tuï caàu khuaån (Staphylococus) cuûa moác xanh vaø
duøng chöõa boûng… Nhieàu naêm sau A.Fleming môùi quan saùt kyõ hieän töôïng
naøy vaø xaùc ñònh gioáng moác xanh Penicillium notatum. Ñeán naêm 1940, 1941,
Penicilin ñöôïc saûn xuaát vôùi quy moâ coâng nghieäp ôû Anh vaø Myõ. Ngaøy nay
chaát khaùng sinh naøy ñöôïc saûn xuaát vôùi moät löôïng lôùn raát lôùn vaø duøng
phoå bieán trong y hoïc.
Penicilin laø moät nhoùm nhöõng chaát coù hoaït tính sinh hoïc, coù caáu taïo
hoaù hoïc gaàn nhau coù theå toång hôïp ñöôïc baèng phöông phaùp hoaù hoïc vaø
sinh hoïc. Phaàn töû caùc chaát naøy coù voøng β-lacamtiazolidin keát hôïp vôùi
nhöõng goác khaùc
.................................................................................................................................................................
Trang 170

34. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
+ R: goác axyl
+ Voøng A coù teân laø β - lactan
+ Voøng B coù teân laø tiazolidin
Nhöõng voøng naøy laø hôïp chaát dò voøng cuûa caùc acid amin, hay goïi laø
acid 6-aminopenixilanic (6-APA) ñoùng vai troø nhaân Penicilin baèng phöông phaùp
hoaù hoïc hoaëc leân men coù theå ñính treân 100 goác khaùc nhau vaøo nhaân
Penicilin, coù theå nhaän ñöôïc nhieàu loaïi Penicilin khaùc nhau.
4.2.1. Nhöõng vi sinh vaät saûn xuaát penicilin vaø ñaëc
ñieåm cuûa chuùng.
Penicillium chrysogennium treân moâi tröôøng taïo thaønh hai kieåu khuaån laïc.
Nhöõng chuûng Penicillium thöôøng coù hoaït löïc cao thöôøng keùm oån ñònh.
Ñaëc tính naøy ñaët cho caùc nhaø vi sinh vaät hoïc nhöõng nhieäm vuï khoù
khaên: taïo ñöôïc khaû naêng sinh khaùng sinh cao nhaát, giöõ ñöôïc oån ñònh
trong quaù trình nghieân cöùu vaø saûn xuaát, nhieäm vuï naøy coù yù nghóa lôùn
trong coâng nghieäp.
Chuùng ta caàn phaûi nhaän thöùc raèng caùc naám Penicillium thöôøng deã
bieán ñoåi veà hình thaùi vaø giaûm khaû naêng sinh khaùng sinh. Khi xaûy ra söï
bieán ñoåi thì seõ sinh ra haøng loaït nhöõng chuûng môùi töø gioáng cô baûn vaø
nhieäm vuï cuûa caùc nhaø vi sinh vaät hoïc luùc naøy laø phaûi choïn laïi nhöõng
khuaån laïc khoûe vaø phaûi coù bieän phaùp quaûn lyù thích hôïp
Quaù trình leân men Penicilin cuõng thuoäc vaøo loaïi leân men 2 pha: pha sinh
tröôûng vaø pha sinh photpho vaø voâ cô (amoniac, nitrat, muoái amon). Amoniac
ñöôïc naám P.chrysogennium ñoàng hoaù nhanh hôn caû.
Nguoàn C trong leân men P baèng naám P. chrysogennium coù theå laø Glucose,
lactose, tinh boät vaø caùc acid höõu cô, acid amin…Ñöôøng Lactose coù hieäu
suaát Penicilin cao nhaát vaø thöôøng ñöôïc duøng trong coâng nghieäp. Naám söû
.................................................................................................................................................................
Trang 171

35. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
duïng ñuôøng Lactose chaäm vì vaäy trong thöïc teá Lactose ñöôïc duøng phoái
hôïp cuøng caùc loaïi ñöôøng khaùc trong moâi tröôøng dung dòch.
pH thích hôïp cho moâi tröôøng P. chrysogennium phaùt trieån naèm trong khoaûng
6-6,5 moâi tröôøng kieàm hoaëc acid ñeàu laøm cho moác phaùt trieån chaäm.
Trong quaù trình leân men pH moâi tröôøng thay ñoåi tuyø thuoäc vaøo toác ñoä
söû duïng caùc hôïp chaát C vaø N.
4.2.2. Phöông thöùc saûn xuaát penicilin.
Saûn xuaát Penicilin cuõng nhö caùc cheá phaåm sinh hoïc khaùc döïa treân cô
sôû nuoâi caáy vi sinh treân moâi tröôøng raén hoaëc loûng. Trong quaù trình nuoâi
caáy vi sinh vaät phaùt trieån tích tuï caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát trong moâi
tröôøng hoaëc trong sinh khoái. Phöông phaùp saûn xuaát cô baûn: leân men beà
maët hoaëc leân men chìm.
Nhöõng naám moác sinh Penicilin raát hieáu khí, cho neân trong quaù trình nuoâi
caáy (nhaân gioáng vaø leân men) caàn phaûi thoåi khí vaø khuaáy moâi tröôøng
hoaëc caù thieát bò coù boä phaän phaân taùn khí cao ñaûm baûo ñoä hoaø tan O2
caân baèng vôùi nhu caàu sinh lyù cuûa chuùng
Hieäu suaát sinh toång hôïp phuï thuoäc vaøo löôïng sinh khoái trong moâi
tröôøng. Thöôøng thì sinh khoái lôùn taïo thaønh nhieàu Penicillin vì theá haøm
löôïng hydratcarbon, nitô, photpho vaø löu huyønh caàn phaûi cao ñeå ñaûm baûo
cho gioáng phaùt trieån toái ña. Song khoâng phaûi sinh khoái cao bao giôø cuõng
cho nhieàu Penicilin. Naám moác caàn ñöôïc cung caáp ñuû dinh döôõng vaø oxy.
Dinh döôõng vaø hieáu khí laø hai maët cuûa quaù trình: caøng giaøu caùc chaát
dinh döôõng caøng phaûi cung caáp nhieàu Oxy ñeå ñaûm baûo quaù trình oxy
hoaù chuùùng.
4.2.3. Sinh toång hôïp nhaân penicillin: acid 6-
aminopenicilin.
6- APA coù theå saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men vôùi caù chuûng
penicilin. Khoâng cho tieàn chaát vaøo moâi tröôøng song 6-APA ñöôïc taïo thaønh
trong quaù trình leân men ñoàng thôøi vôùi nhöõng penicilin coù hoaït tính sinh hoïc
.................................................................................................................................................................
Trang 172

36. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
khaùc. Tyû leä giöõa 6-APA vôùi penicilin phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn moâi
tröôøng.
6-APA coù theå thu ñöôïc baèng caùch thuyû phaân Penicilin G döôùi taùc duïng
cuûa rizim axylase
Axylase tìm thaáy ôû nhieàu loaøi vi sinh vaät, ôû xa khuaån vaø moät soá naám
men tìm thaáy Axylase ngoaïi baøo. Axylase noäi baøo tìm thaáy chuû yeáu ôû vi
khuaån. Enzym naøy thuyû phaân Penicilin G nhanh.
Axylase noäi vaø ngoaïi baøo coù pH hoaït ñoäng khaùc nhau. Loaïi enzym ngoaïi
baøo hoaït ñoäng maïnh ôû pH=9 coøn loaïi noäi baøo ôû pH=7,3 - 8,5 nhieät ñoä
toái thích cho chuùng laø 50 vaø 40
0
C.
Ñeå thu ñöôïc nhöõng teá baøo coù hoaït löïc axylase noäi baøo cao ngöôøi ta
thöôøng duøng E.coli ñöôïc nuoâi caáy ôû moâi tröôøng coù muoái khoaùng, protein,
acid amin. Ngoaøi E.coli ngöôøi ta coøn duøng Bac.faecalis alcalegens hoaëc nhöõng vi
khuaån khaùc vaøo muïc ñích naøy.
Penicilin đñöôïc tính theo IE. 1IE = 0,0006 mg penicilin G
4.3. Streptomyxin.
Streptomycin laø moät khaùng sinh duøng phoå bieán trong y hoïc, ngoaøi ra
coøn duøng trong thuù y vaø baûo veä thöïc vaät. Phaân töû cuûa Streptomyxin
goàm hai phaàn: Streptidin vaø Streptobiozamin. Streptomyxin laø moät bazô höõu
cô chöùa nhieàu nhoùm hydroxyl vaø amin, nhôø vaäy noù coù ñoä hoaø tan trong
nöôùc lôùn, khi taùc duïng vôùi nhöõng acid höõu cô vaø voâ cô Streptomyxin cho
caù muoái töông öùng. Streptomyxin deã bò thuyû phaân khi ñun noùng trong dung
dòch kieàm, acid. Thuyû phaân baèng kieàm ta thu ñöôïc mantol, thuyû phaân
baèng acid ta thu ñöôïc 2 hôïp phaàn cuûa khaùng sinh khoâng coù tính sinh hoïc:
Streptidin vaø Streptobiozamin.
Veà cô cheá sinh toång hôïp Streptomyxin ngaøy nay ngöôøi ta chöa bieát roõ
caùc chi tieát vaø chöa xaùc ñònh ñöôïc tieàn chaát.
.................................................................................................................................................................
Trang 173

37. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
Trong boät ñaäu töông chöùa nhieàu arginin. Nghieân cöùu so saùnh aûnh
höôûng cuûa dòch thuûy phaân boät ñaäu töông giaøu arginin vaø casein, ngheøo
arginin ñoái vôùi söï taïo thaønh streptomyxin trong dòch nuoâi caáy, cho thaáy dòch
thuyû phaân protein ñaäu töông cho soá löôïng Streptomyxin cao hôn dòch thuyû
phaân casein trong cuøng ñieàu kieän. Trong cao ngoâ coù acid amin (arginin,
histidin, lizin, prolin) chính vì vaäy coù trong moâi tröôøng cho hieäu suaát leân men
Streptomyxin cao.
4.3.1. Coâng ngheä leân men.
Leân men Streptomyxin: ñöôïc thöïc hieän theo phöông phaùp nuoâi caáy chìm.
Quaù trình leân men naøy cuõng gioáng nhö laø quaù trình leân men nuoâi caáy
nhöõng khaùng sinh khaùc goàm caùc giai ñoaïn: nhaân gioáng trong bình tam
giaùc, trong caùc noài coù suïc khí vaø khuaáy, leân men chính.
Gioáng xaï khuaån ñöôïc baûo quaûn ôû daïng baøo töû, laáy baøo töû vaøo
moâi tröôøng nhaân gioáng trong bình tam giaùc roài ñaët leân maùy laéc ôû 26 – 28
0
C khoaûng 30 ñeán 70 giôø sau ñoù cho vaøo caùc noài nhaân gioáng, nuoâi tieáp
cho phaùt trieån sinh khoái trong 20 ñeán 40 giôø.
Moâi tröôøng nhaân gioáng coù glucose, cao ngoâ, boät ñaäu töông, coøn coù
muoái amon, photphat, CaCO3 ñeå ñieàu chænh pH.
Moâi tröôøng leân men vôùi caùc thaønh phaàn töông töï moâi tröôøng nhaân
gioáng vaø theâm NaCl ñeå taêng ñoä thaåm thaáu cuûa maøng teá baøo vaø
Streptomyxin. Taïo thaønh ñeå tieát ra moâi tröôøng leân men. Moâi tröôøng leân
men Streptomyxin. cuûa Walksman goàm: glucose, pepton, nöôùc thòt, muoái aên.
Leân men Streptomyxin laø leân men hai pha ñieån hình.
4.3.2. Vi sinh vaät toång hôïp streptomyxin.
1944 Schatz, Bugie vaø Waksman phaùt hieän ra chaát khaùng sinh
Streptomyxin. Töø dòch nuoâi caáy moät chuûng xaï khuaån Streptomyces griseus coøn
goïi laø Actinomyces streptomyxin. Nhöõng chuûng ñoät bieán nhôø tia töû ngoaïi cho
hoaït löïc cao
.................................................................................................................................................................
Trang 174

38. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Nhöõng gioáng sinh Streptomyxin thöôøng raát khoâng oån ñònh, ta caàn choïn
nhöõng khieåu khuaån laïc lôùn treân moät soá moâi tröôøng thaïch cho hoaït löïc
cao vaø töông ñoái oån ñònh ñeå baûo quaûn. Caùc nguoàn hydrat cabon maø
gioáng Streptomyces coù theå ñoàng hoaù ñöôïc vaø sinh khaùng sinh laø glucose,
maltose, galactose, manose. Thöïc teá thì glucose vaø tinh boät thì ñöôïc duøng
nhieàu nhaát.
Strep.streptomixia coù theå moïc vaø taïo thaønh Streptomyxin treân moâi tröôøng
chöùa protein (ñaäu töông, men khoâ, gluten boät mì..) sôû dó gioáng naøy moïc
ñöôïc treân nhöõng cô chaát treân vì noù coù heä enzym protease phaân huûy caùc
protein thaønh acid amin.
Caùc acid amin ôû daïng töï do trong cao ngoâ, dòch töï phaân cuûa naám men,
gluten vaø dòch thuyû phaân thòt baèng papain… laø nhöõng nguoàn nitô thuaän
tieän cho söï phaùt trieån cuûa Streptomyxin.
Nguoàn nitô voâ cô: Streptomyxin söû duïng toát caù muoái amon, vaø khoâng söû
duïng nitrat nhöng coù hteå söû duïng nitrat laø nguoàn dinh döôõng trong moâi
tröôøng coù caùc nguoàn nitô daïng khöû cuõng nhö caùc muoái amon.
Gioáng Streptomyxin caàn nguoàn photphat voâ cô hoaø tan trong moâi tröôøng
ñeå cho sinh tröôûng vaø phaùt trieån bình thöôøng.
Muoái NaCl laø thaønh phaàn cuûa nhieàu moâi tröôøng nuoâi caáy caùc gioáng
saûn xuaát Streptomixin. Noù coù taùc duïng laøm taêng löïc thaåm thaáu cuûa
maøng teá baøo quaù trình leân men xaûy ra nhanh hôn vaø streptomixin ñöôïc tieát
ra vaøo moâi tröôøng lôùn hôn. Ngoaøi ra coøn coù nhieàu ion kim loaïi (Zn, Mn,
Mg.. ) coù aûnh höôûng ñeán sinh tröôûng vaø hoaït löïc cuûa gioáng. Caùc ion
naøy thöôøng coù trong cao ngoâ, boät ñaäu töông.
4.4. Tetraxyclin
Tetraxyclin: laø moät daõy caùc chaát khaùng sinh coù cuøng moät nhaân
chung, 1 soá nhoùm chung dimetylamino -N(CH3)2, nhoùm amit - CONH2. Nhoùm
.................................................................................................................................................................
Trang 175

39. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
phenohydroxyl ôû vò trí 10 vaø heä thoáng noái ñoâi lieân hôïp chöùa caùc nhoùm
eton vaø enol. Chính vì coù heä noái ñoâi lieân hôïp naøy caùc chaát tetraxyclin coù
maøu vaø haáp thuï aùnh saùng cöïc tím.
Tetraxyclin hoøa tan keùm trong nöôùc vaø trong caùc dung dòch coù pH = 4.5 -
7.5. neáu dd taêng tính kieàm hay acid thì ñoä hoøa tan cuûa chuùng ñöôïc naâng
leân (pH = 2 hay 8 coù theå nhaän ñöôïc tetraxyclin coù noàng ñoä cao. Caùc chaát
Tetraxyclin khoâng beàn vöõng döôùi taùc duïng cuûa caùc chaát oxy hoùa, keå caû
oxy hoùa cuûa khoâng khí, chuùng oån ñònh trong caùc dd coù tính acid, ôû daïng
raén chuùng laø hôïp chaát raát beàn vöõng.
Caùc khaùng sinh tetraxyclin coù phoå taùc duïng roäng, chuùng coù taùc duïng
treân vi khuaån G(+) vaø G(-) pheá caàu Pneumcoccus, laäu caàu Gonococus, maøng
naõo caàu Meningococcus tröïc khuaån beänh than (Bacillus anthracis). Ngaøy nay
tetraxyclin ñöôïc duøng roäng raõi trong y hoïc vaø chaên nuoâi laø:Tetraxyclin,
Clotetraxuclin, Dimetyltetraxyclin, Oxytetraxyclin.
Caùc vi khuaån G(-) nhaïy caûm ñoái vôùi caùc Tetraxyclin hôn caùc vi khuaån
G(+) laø söï khaùc bieät cuûa khaùng sinh naøy vôùi Clotetraxyclin vaø
Oxytetraxyclin. Coøn khaùc vôùi Tetraxyclin ôû choå oån ñònh trong dung dòch
trung tính vaø kieàm, trong cô theå beàn vöõng hôn.
Tetraxyclin tinh khieát laø moät loaïi boät maøu vaøng, vò ñaéng. Trong cô theå
ngöôøi toàn taïi laâu hôn vaø ít ñoäc hôn so vôùi hai chaát khaùng sinh kia.
Trong chaên nuoâi duøng phoå bieán 2 cheá phaåm tetraxyclin: biovit vaø teravit.
4.4.1. Caùc gioáng xaï khuaån Tetraxyclin vaø ñaëc dieåm
dung dòch cuûa chuùng.
Caáu taïo phaân töû caùc chaát khaùng sinh thuoäc daõy tetraxyclin töø trao ñoåi
caùc nguoàn trong teá baøo Str.auceofaciens vaø Str.rimosus. nhôø phöông phaùp
ñaùnh daáu ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh Tetraxyclin coù nguoàn goác acid acetic ñöôïc
taïo thaønh töø acid pyruvic
Xaï khuaån Str.aureofaciens coù khaû naêng taïo thaønh tetraxyclin. Trong moâi
tröôøng khoâng coù NaCl chuùng coù theå tích tuï ñeán 5-40% chaát khaùng sinh
.................................................................................................................................................................
Trang 176

40. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
naøy tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän nuoâi caáy vaø vaøo töøng chuûng gioáng.
Caàn phaûi loaïi nhuõng veát ion Cl
-
ra khoûi moâi tröôøng. Ñeå loaïi ion Cl
-
ta
duøng muoái baïc. Ngoaøi ra coøn duøng phöông phaùp trao ñoåi ion. Moät phöông
phaùp ñôn giaûn ñeå laáy tetraxyclin trong ñiều kieän leân men bình thöôøng khoâng
caàn phaûi loaïi ion Cl
-
ra khoûi moâi tröôøng laø duøng nhöõng chaát töù cheá Clo
hoùa ôû phaân töû tetraxyclin.
Heä xaï khuaån moïc treân moâi tröôøng coù caùc chaát öùc cheá Clo hoùa
ñöôïc ñem röûa saïch roài laïi caáy treân moâi tröôøng khoâng coù chaát öùc cheá
vaån tieáp tuïc taïo thaønh tetraxyclin. Coøn heä xaï khuaån moïc treân moâi
tröôøng khoâng coù chaát öùc cheá thì chæ sinh ra Clotetraxyclin.
Gioáng xaï khuaån coù khaû naêng toång hôïp Tetraxyclin vaø Clotetraxyclin laø
Streptomyces aureofaciens, coøn gioáng sinh Oxytetraxyclin laø Str.rimosus.
Ta thaáy Str.aureofaciens sinh tröôûng vaø phaùt trieån nhanh hôn, sôùm keát thuùc
sinh tröôûng cuûa khuaån ty, söû duïng nhanh chaát dd trong moâi tröôøng, sôùm
böôùc vaøo töû phaân vaø tích tuï khaùng sinh nhanh hôn.
Str. aureofaciens tích tuï nhieàu tetraxyclin treân moâi tröôøng glucose, coøn Str.
rimosus cho nhieàu oxytetraxyclin treân moâi tröôøng maltose.
Nguoàn nguyeân lieäu ñöôïc duøng trong saûn xuaát tetraxyclin laø tinh boät
khoai taây, boät mì, tinh boät ngoâ...
Chaát beùo laø nguoàn dinh döôõng toát ñoái vôùi goáng xaï khuaån naøy, toác
ñoä söû duïng chaát beùo cuûa Str.rimosus nhanh hôn Str.aureofaciens.
Nguoàn Nitô coù 1 yù nghóa raát lôùn ñoái vôùi sinh toång hôïp tetraxyclin,
Str.rimosus vaø Str.aureofaciens ñeàu coù theå ñoàng hoùa ñöôïc Nitô voâ cô cuõng nhö
Nitô höõu cô.
Trong moâi tröôøng saûn xuaát tetraxyclin vaø clotetraxyciln coù theå duøng nitrat
amon laøm nguoàn Nitô. Clorua amon raát thích hôïp ñoái vôùi Str.aureofaciens, nhöng
.................................................................................................................................................................
Trang 177

41. Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men.
........................................................................................................................................
khi saûn xuaát tetraxyclin khoâng theå duøng ñöôïc vì coù maët Cl- seõ taïo thaønh
clotetraxyclin khoâng taïo thaønh thaønh tetraxyclin.
Ñoái voái sinh toång hôïp daõy tetraxyclin nguoàn photpho voâ cô coù yù nghóa
ñaëc bieät. Noàng ñoä photpho voâ cô trong moâi tröôøng xaùc ñònh toác ñoä söû
duïng hydrat carbon, taïo thaønh acid, ñaëc tính phaùt trieån cuûa gioáng.
Coù nhieàu hôïp chaát ñaëc bieät laø nhöõng chaát maïch voøng taùc duïng kích
thích sinh toång hôïp tetraxyclin: acid β-indolaxetic, phenolacetic, α-naphtylacetic ...
song caùc chaát naøy khi cho vaøo moâi tröôøng phöùc hôïp seõ bò laøm maát taùc
duïng (tröø benzyltioxytanat)
Hai gioáng xaï khuaån Str.aureofaciens vaø Str.rimosus laø nhöûng sinh vaät hieáu
khí. Trong quaù trình nuoâi caáy phaûi khuaáy moâi tröôøng keát hôïp vôùi thoåi khí
vaø nhieät ñoä thích hôïp ñoái vôùi leân men tetraxyclin laø 27-28
0
C.
4.4.2. Coâng ngheä leân men :
Leân men tetraxyclin theo phöông phaùp chìm. Quaù trình leân men cuõng gioáng
nhö quaù trình leân men caùc cheá phaåm khaùc, goàm caùc giai ñoaïn: gioáng →
nhaân gioáng → leân men.
Gioáng xaï khuaån Str.aureofaciens duøng trong leân men tetraxyclin vaø
clotetraxyclin hoaëc caùc halogentetraxyclin khaùc (bromtetraxyclin, idotetraxyclin,
fluotetraxyclin). Gioáng ñöôïc giöõ ôû moâi tröôøng thaïch nghieâng ôû daïng baøo
töû. Nhaân gioáng duøng baøo töû caáy vaøo moâi tröôøng goàm coù 2% cao ngoâ
vaø 1.5% tinh boät trong caùc bình tam giaùc vôùi pH laø 6.8 – 7.0, laéc treân maùy
laéc coù toác ñoä laø 220 – 250 v/ph khoaûng 24 – 40 giôø. Löôïng gioáng ñöôïc
chuyeån vaøo moâi tröôøng leân men tuøy thuoäc vaøo noäng ñoä photpho khoâng
hoøa tan (trong moâi tröôøng nhaân gioáng thöôøng chöùa nhieàu photpho hoøa tan
hôn), vaøo quaù trình leân men.
Nhö chuùng ta ñaõ bieát, phaân töû clotetraxyclin khaùc vôùi tetraxyclin ôû vò trí
C7 coù clo. Ñeå thu ñöôïc tetraxyclin caàn phaûi loaïi tröø söï clo hoùa trong quaù
trình leân men. Coù theå duøng muoái baïc ñeå keát tuûa ion clo trong moâi
tröôøng. Song, muoái baïc ñaét tieàn vaø coù theå gaây taùc duïng öùc cheá ñeán
.................................................................................................................................................................
Trang 178

42. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
söï phaùt trieån cuûa gioáng. Ngöôøi ta duøng ion bromua vaøo muïc ñích ngaên
caûn ion clo gaén vaøo phaân töû tetraxyclin.
Theo ñaëc tính sinh lí cuûa gioáng Str.aureofaciens nguoàn carbon toát nhaát trong
leân men Tetraxyclin vaø Clotetraxyclin laø tinh boät sau ñeán saccharose. Chuùng
ñöôïc xaï khuaån söû duïng chaäm vaø cho hieäu suaát khaùng sinh cao. Tinh boät
thöôøng duøng trong coâng ngheä saûn xuaát caùc chaát khaùng sinh daõy
Tetraxyclin.
.................................................................................................................................................................
Trang 179