Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật
gây ra những quá trình hóa sinh làm ảnh
hưởng lớn đến vòng tuần hoàn vật chất trong
tự nhiên và những quá trình này được ứng
dụng trong hàng loạt ngành sản xuất cũng
như làm cơ sở khoa học để chọn các phương
pháp bảo quản và chế biến thực phẩm.
Những quá trình hóa sinh này chia thành hai
loại: lên men và thối rữa.
Chuyển hoá các hợp chất không chứa nitơ.
Ứng dụng trong chế biến thực phẩm.
Tế bào nấm men giàu protein & các vitamin.
Lên men hiếu khí (lên men acetic, lên men oxalic, lên men
citric ).
Lên men kị khí (lên men rượu, lên men lactic, lên men acid
butyric )
Lên men rượu
◦ QT phân huỷ đường thành rượu và khí CO
2
(do VSV).
◦ Nấm men giữ vai trò chủ yếu: Saccharomyces, sinh enzym nội
bào.
◦ Trong tự nhiên nấm men thường gặp trong đất, nước, đặc biệt
trong rau quả & các loại trái cây chín.
◦ Nguyên liệu: monosaccharit và disaccharit, lactose chỉ lên men
được bởi Saccharomyces lactic. Tinh bột, cellulose thì phải thuỷ
phân.
◦ Nồng độ đường: 20 – 25%, ở nồng độ 30 – 35% thì quá trình lên
men hầu như bị ngừng.
Các nấm men nổi lên trong quá trình lên men
Tạo thành nhiều bọt khí
Khó làm trong sau khi lên men xong
Lên men với nấm men chìm
Nhiệt độ lên men thấp
Nấm men ngưng kết lại với nhau trong quá trình lên men
Dịch lên men trong sáng sau quá trình lên men
Ít tạo bọt khí
◦ Ứng dụng:
Sản xuất rượu ethanol.
Nguyên liệu: tinh bột hoặc rỉ đường
Tinh bột thì cần thuỷ phân
Rỉ đường thì cần bổ sung nguồn photpho và nitơ
Giống men thường dùng là Saccharomyces cerevisiae (8-12%)
Chưng cất được rượu trắng hoặc cồn cao độ
Sản xuất bia
Nguyên liệu: đại mạch, ngũ cốc, malt
Nấm men: Saccharomyces carlsbergensis, lên men chìm
Lên men chính: 6 – 10
0
C
Lên men phụ: 1 – 4
0
C
Sau khi dịch lên men chín, đem lọc và bảo hoà CO
2
Sản xuất rượu vang
Nguyên liệu: nho, nhiều loại trái cây khác
Giống men: Saccharomyces vini, Saccharomyces oviformis lên men chìm, chịu
-CO-COOH +2H 2CH
3
-CHOH-COOH + 94Kcal
2C
6
H
12
O
6
CH
3
-CHOH-COOH + HOOC-(CH
2
)
2
-COOH + CH
3
-COOH
+ C
2
H
5
OH + CO
2
+ H
2
VK Lactic điển hình
lacticodehydrogenase
Đường
a.pyruvic a.lactic
0
C), tích tụ được 0,8-1%
acid. Một số chủng tạo thành nizin. Được sử dụng nhiều trong
chế biến các sản phẩm sữa: sữa chua, crem-bơ chua, phomat.
Streptococcus cremoris
. Tạo ít acid trong môi trường, nhiệt độ
thích hợp là 25
0
C.
Streptococcus thermophilus
. Nhiệt độ tối thích 40 – 45
0
C, tích tụ
được khoảng 1% acid.
Lactobacillus bulgaricus
. Trực khuẩn kết thành chuổi, không lên
men được saccharose, nhiệt độ thích hợp 40-45
0
C, tích tụ tới
2,5 – 3,5% acid.
Lactobacillus casei
. Trực khuẩn, tích tụ 1,5% acid, nhiệt độ thích
hợp 30 – 35
0
C, có hoạt tính protease. Được sử dụng trong chế
biến phomat
Các liên cầu khuẩn tạo hương (
Str. diacetilactic
,
Str.
citrovorus
, …). Ngoài acid, CO
2
, chúng còn tạo thành
các chất thơm (ester, diacetil). Nhiệt độ thích hợp của
các vi khuẩn này 25 – 30
0
C.
Rau quả sơ chế
Cắt nhỏ
Trộn muối 2-3 %
Lên men
Thanh trùng
Đóng gói
Thông thường nồng độ muối 2.25%, nồng độ muối
không quá cao cũng không được quá thấp
Vai trò của muối trong làm dưa
◦ Hút nước từ rau quả tạo môi trường lên men
◦ Ức chế các vsv gây thối có sẵn trên rau quả
◦ Tạo cấu trúc và hương vị cho sản phẩm
Có 2 dạng:
◦ Cá/muối
lượng tương đương nhau và một ít khí (chiếm 1/3
khối lượng cellulose phân hủy), chủ yếu là hydro. Loài
2 tạo a. acetic chủ yếu và một lượng khí lớn hơn (1/2
khối lượng cellulose phân hủy) không có hydro mà là
metan.
Phân huỷ pectin
◦ Là những loại vsv có hoạt tính pectinase, các loài này
trường gặp trong nhóm nấm, vi khuẩn.
◦ Phân huỷ pectin có tác dụng rất lớn đối với tách sợi đay,
gai.
◦ Vsv phân huỷ cellulose – pectin có thể làm giảm chất
lượng đáng kể các nguồn nguyên liệu thực phẩm là
thực vật (rau, quả)
Phân huỷ pectin dẫn đến làm tơi thịt quả và rau cho
tới khi các mô bị rã.
Phân huỷ cellulose dẫn đến phá hỏng thành tế bào của
thịt quả làm cho vsv lọt vào bên trong các tổ chức.
Lên men butyric (clostridium)
◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid butyric, CO2, H2
dưới tác dụng của vsv.
◦ Những sản phẩm phụ: aceton, rượu butyric và ethylic, acid
ecetic.
◦ Chúng phổ biến trong thiên nhiên. Thường có trong sữa,
bơ, nước thải, trong đất, phân chuồng, trên hạt ngũ cốc,
đậu, khoai tây. Hay gặp là: Clos. butylicum, Clos.
Pasteurianum
◦ Vi khuẩn này làm ôi sữa, hỏng đồ hộp, phomat, khoai tây và
rau dưa muối chua.
◦ Được ứng dụng trong sản xuất acid butyric từ khoai tây,
bột, đường. Được ứng dụng trong ngành công nghiệp bánh
CH
3
COOH + H
2
O
Lên men citric.
◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid citric.
◦ Nấm mốc
Aspergillus
niger
được sử dụng trong qúa trình
lên men này.
◦ Có hai phương pháp lên men sản xuất acid citric.
Phương pháp bề mặt.
Phương pháp chìm.
◦ Nguyên liệu chủ yếu là dùng rỉ đường được pha loãng tới
10% đường.
Sau 6 – 8 ngày lên men ở 30
0
C, thì 60 – 70% đường thành
acid citric.
Dịch lên men lấy ra được tách và làm sạch acid bằng cách kết
tinh.
2C
6
H
12
O
hoàn vật chất. Quá trình này được tiến
hành thường xuyên trong tự nhiên, đất,
nước, trong cả điều kiện yếm khí và hiếu
khí. Sản phẩm thối rữa có thể làm ô nhiễm
môi trường sống và các vi sinh vật gây thối
là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm giàu
protein.
Giai đoạn 1
Bắt đầu giai đoạn này là sự thuỷ phân do enzyme protease
ngoại bào. Quá trình này chỉ xảy ra đối với các vi sinh vật
có enzyme ngoại bào, còn các vi sinh vật không có enzyme
ngoại bào chúng không có khả năng này.
Quá trình thuỷ phân xảy ra từ từ và chúng tạo thành các sản
phẩm trung gian khác nhau. Các axit amin là sản phẩm
cuối cùng của giai đoạn này. Đối với các nucleoprotid sẽ bị phân huỷ thành axit nucleotic
và protid đơn giản. Sau đó protid bị phân huỷ như sơ đồ
trên, còn axit nucleotic bị phân huỷ thành axit photphoric,
pentose và hỗn hợp các bazơ nitơ.
Giai đoạn 2
Các axit amin sau khi được tạo thành do quá
trình thủy phân trên sẽ khuếch tán vào trong
tế bào vi sinh vật và được phân hủy tiếp bằng
cách khử nhóm amin hoặc khử nhóm
cacboxyl hoặc đồng thời khử cả hai nhóm để
tạo thành NH3, CO2 và các hợp chất hữu cơ
tương ứng.