27
5.http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8717054/1/
6.http://i671.photobucket.com/albums/vv72/ella_rose/cn sh tp/hnh1.jpg
7.http://i671.photobucket.com/albums/vv72/ella_rose/cn sh tp/hnh2.jpg
8.http://i671.photobucket.com/albums/vv72/ella_rose/cn sh tp/hnh6.jpg
9.http://i671.photobucket.com/albums/vv72/ella_rose/cn sh tp/hnh7.jpg
10.http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/846688
11.http://thchemicals.blogspot.com/2011/11/ethanol-fuel-con-sinh-hoc-ethanol-
pha.html#uds-search-results
12.http://www.scribd.com/doc/87415945/18/I-Len-men-ethanol
13.http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8717054/1/
14.http://gocbep.net/index.php?view=story&subjectid=1228
15.http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/luan-van-nghien-cuu-len-men-acid-acetic-bang-dich-ep-
trai-dieu-part-3.675982.html 26
Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình bài giảng “ vi sinh vật học thực phẩm” trường ĐH Công nghiệp thực
phẩm TPHCM.
2. Sách “vi sinh vật học”_nhà xuất bản giáo dục.
3. Sách “công nghệ vi sinh”_Nguyễn Đức Lương_NXB ĐH Quốc Gia TPHCM_XB
năm 2002.
3. Sách “công nghệ lên men ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm”_Bùi Ái_NXB
ĐH Quốc Gia TPHCM_XN năm 2008.


Ngô
Th
ị H
uy
ền Trang

2005100155

T
ổng hợp ,word
,thuy
ết t
rình

2

Ngô Th
ị M
ộng T
ình

2005100400

Quá trình lên men ethanol

3

Tr
ần Thị N

ình

6

Dương th
ị hu
y
ền Trang

2005100099

M
ối quan hệ của hai quá tr
ình

7

Nguy
ễn Thị Huyền Trân

2005100507

Ch
ỉnh sửa worl, l
ên powerpoin,
thuyết trình
8

Nguy
ễn thị thủy Ti

sống cũng như công nghiệp mà đặc biệt là công nghiệp sản xuất rượu bia,các loại nước có
cồn.Qúa trình này xảy ra với sự tham gia của các vi khuẩn acetic và một vi khuẩn khác
trong điều kiện hiếu khí.Nó cũng được xem là một trong những quá trình tiêu biểu của
quá trình lên men.
23 Trong sự oxy hóa ethanol thành acid acetic, chuyển hóa thực chất là một sự sử dụng cơ
chất. Ở đây NADPH2 xuất hiện được chuyển hóa qua chuỗi hô hấp để thu năng lượng,
song cơ chất không bị phân giải hoàn toàn do vậy quá trình cũng còn được gọi là sự oxy
hóa không hoàn toàn
22
IV.Mối quan hệ của 2 quá trình trong lên men :
Acetic acid (CH
3
COOH) có thể thu được bằng phương pháp lên men vi khuẩn
acetic.Acid này (còn gọi là giấm ăn) được dùng trong chế biến thực phẩm, ướp chua rau
quả.Quá trình lên men nhờ vi khuẩn acetic oxy hóa rượu ethanol thành acetic acid.
Lên men axetic là quá trình oxy hóa rượu thành axit axetic, nhờ vi khuẩn axetic, trong
điều kiện hiếu khí.
Phương trình tổng quát:

Đây chính là sự “quá oxy hoá” rất có
hại cho quá trình lên men giấm. Vì vậy,
trong dịch lên men phải còn dư một
lượng rượu khoảng 0,3-0,5% để đảm
bảo không bao giờ cho oxy hoá hết
rượu nhằm tránh hiện tượng “quá oxy
hoá”.
20

Lên men ethanol
1)Chuyển hóa đường trong điều kiện
không có ôxy (gọi là yếm khí)
2)Chúng sản xuất ra êtanol và
cacbonđiôxít
3)Sản xuất êtanol từ các nguyên liệu
chứa tinh bột.
4)Tinh bột đầu tiên phải được chuyển
hóa thành đường.
5)Phản ứng thủy phân cellulose gồm
các bước.
Bước 1: thủy phân xenluloza thành
mantoza dưới tác dụng của men
amylaza.
(C

Bước 3: phản ứng lên men rượu có xúc
tác là men zima.
C
6
H
12
O
6
2 C
2
H
5
OH + 2 CO
2 Lên men acetic
1)Lên men acid acetic là quá trình oxy
hoá cồn thành acid acetic nhờ vi khuẩn
acetic trong điều kiện hiếu khí.
2) Trong quá trình lên men giấm, rượu
etylic được oxy hoá thành acid acetic.
3) Sản xuất giấm từ rượu etylic.
4) Lên men giấm là quá trình oxy hoá
rượu etylic thành acid acetic nhờ có
enzym alcohol oxydaza xúc tác trong
điều kiện hiếu khí.

2
CH
3
COOH
+ H
2
O
Acid acetic tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế
bào của vi khuẩn và đi vào môi trường.
Khi môi trường hết rượu thì vi khuẩn
giấm sẽ oxy hoá acid acetic thành CO
2

và H
2
O theo phương trình sau:
CH
3
COOH + 2O
2
2CO
2
+ 2H
2
O
19

4. Ứng dụng:
- Acid acetic đóng vai trò quan trọng trong đời sống cũng như trong công nghiệp. Nó
được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như: công nghiệp tổng hợp hữu cơ,

sẽ tạo ra hình quả lê. Thường thấy chúng phát triển trong bia.
- Acetobacter pasteurianum: là trực khuẩn ngắn, hình thái gần giống loài trên, chỉ
khác là chúng bắt màu xanh thẫm với iot. Tạo thành khuẩn lạc hình nhăn nheo
trên môi trường đặc. Có khả năng tích tụ 6,2% axit axetic.
- Acetobacter orleanense: là trực khuẩn không chuyển động, có kích thước trung
bình. Khi tăng nhiệt độ chúng tạo thành tế bào hình dài hoặc hình sợi hoặc không
tạo hình. Thường thấy chúng phát triển trong dịch nho loãng. Có khả năng tồn tại
ở nồng độ cồn từ 11 ÷ 12% và tích luỹ axit axetic đến 9,5%.
- Acetobacter xylinum: là trực khuẩn không chuyển động, bắt màu xanh với iot. Chỉ
có thể chịu được và tích tụ tối đa 4 ÷ 5% axit axetic và sau đó chúng oxi hoá axit
axetic tạo thành CO
2
và H
2
O. Chúng được sử dụng trong ngành sản xuất nước
uống lên men có ga.

17

2.4.3 Phương pháp chìm
Ở phương pháp này,không khí sục qua khối dịch lên men mãnh liệt sẽ tạo thành một
thể huyền phù có pha rắn là vi khuẩn giấm,pha lỏng là dịch lên men trong các thiết bị
lên men có tên là acetator,dịch lên men được chuyển hóa thành giấm rất nhanh.
Người ta thiết kế hệ thống lên men acetic được gọi là acetor, cho dung dịch lên men
vào thiết bị và tiến hành thổi khí rất mạnh thể huyền phù và dung dịch lên
men. Hai thể này luôn luôn được trộn lẫn vào nhau và như vậy quá trình oxy hóa xảy
ra mãnh liệt.

Sơ đồ phương pháp lên men nhanh

Acid acetic có
nồng độ 3-5%
Lớp phôi vô trùng
Nước vô trùng
Dòng môi trường
từ trên xuống
Oxy hóa rượu
CH
3
COOH
Đẩy thiết bị lên men
Thu nhận
Giống vi khuẩn
acetic
Thổi khí từ dưới lên
15

- Phương pháp hỗn hợp
2.4.1 Phương pháp chậm
Phương pháp chậm còn gọi là phương pháp Orleans hay phương pháp Pháp.Phương
pháp này được này được biết đến năm 1670,khởi đầu là vùng trồng nho nổi tiếng ở
nước Pháp.Do người ta nhận thấy dịch vang nho để trong những vùng gỗ hở nắp dần
dần bị đục,có màng phủ trên bề mặt và trở nên chua.
Đây là phương pháp lâu đời nhất,quá trình lên men giấm diễn ra ở bề mặt tiếp xúc
giữa khối dịch lên men và không khí (bề mặt khoáng) trong những thùng lên men đặt
nằm ngang.
Để tiến hành sản xuất giấm theo phương pháp này,tiến hành như sau:đổ vào thùng 1/5
thể tích giấm tươi chất lượng cao để acid hóa,sau đó đổ thêm dịch lên men vào cho
đến ½ thể tích thùng.Tiếp theo cứ mỗi chu kỳ đổ thêm dịch lên men cho đến khi
đầy.Khi nào nhận thấy rượu đã được oxy hóa gần hết lấy 1 phần giấm ra để đem chế
biến và bảo quản,đồng thời cho tiếp dịch lên men vào để lên men tiếp.
Khi lên men,vi khuẩn giấm phát triển tạo thành màng vi sinh vật trên bề mặt
thoáng,khi bị chấn động (do va chạm hay quá trình đổ dịch lên men vào và tháo sản
phẩm ra) nó sẽ bị phá vỡ,chìm xuống tiêu thụ cơ chất mà không tạo ra acid acetic.Dần
dần trên bề mặt thoáng lại hình thành màng vi khuẩn mới và lại diễn ra quá trình lên
men tiếp tục.
Do hạn chế của bề mặt thoáng nên phương pháp này có những đặc điểm sau:
Thời gian lên men dài,nồng độ acid acetic thấp,năng suất thấp,cồng kềnh.Tuy vậy
phương pháp này có ưu điểm là cho giấm thơm,ngon,thiết bị dễ chế tạo.
2.4.2 phương pháp nhanh
Phương pháp này tạo được bề mặt tiếp xúc pha giữa lỏng, khí và vi sinh vật lớn nhờ
bổ sung vật liệu bám trong thiết bị nên năng suất và hiệu suất cao hơn.
Ở phương phương này người ta tưới dịch lên men cho chảy qua thùng lên men,bên
trong có đổ đầy vật liệu bám và màng vi khuẩn ở trên bề mặt,không khí đi ngược
13

Trong cơ thể vi sinh vật có khoảng 40 hợp chất khoáng khác nhau có thể ở dạng tự do


Trong sản xuất giấm,điều kiện thoáng khí càng tốt thì quá trình lên men càng mạnh.Ở
phương pháp chậm,dịch lên men tiếp xúc với không khí và hấp thụ oxy qua bề mặt
thoáng,do hạn chế của bề mặt thoáng nên phương pháp này chậm,năng suất
thấp.Trong phương pháp nhanh,do bổ sung các vật liệu xốp (vỏ bào,than gỗ,than cốc
,nhiều vật liệu trơ khác nên đã làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa môi trường dinh dưỡng
và không khí,cải thiện điều kiện thông khí do đó thúc đẩy quá trình lên men.
2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nồng độ của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sinh lý của vi sinh vật,do đó
sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men.Nhiệt độ thích hợp để vi khuẩn giấm sinh trưởng
và phát triển mạnh đối với mỗi loài khác nhau là khác nhau nhưng nhìn chung khoảng
nhiệt độ để vi khuẩn giấm tồn tại và phát triển là khá rộng từ 15-34
0
C.
Nếu nhiệt độ quá thấp thì tốc độ lên men sẽ chậm,ngược lại khi nhiệt độ quá cao sẽ
làm tăng tổn thất do bay hơi rượu và acid acetic.Do đó, nhiệt độ thích hợp cho quá
trình sản xuất là khoảng 30
0
C.
2.3.3 Hàm lượng acid (độ pH)
Thường môi trường acid (pH=3) là điều kiện thuận lợi đối với sự phát triển của vi
khuẩn giấm.Acid acetic tích tụ trong môi trường đến mức nào đó sẽ ức chế hoạt động
của chính vi khuẩn.khi trong dung dich có khoảng 8% acid acetic thì hoạt động của vi
khuẩn trở nên ngày càng giảm và ngừng hoạt động khi hàm lượng đạt 12-14%.Vì vậy
hàm lượng acid acetic có thể dao động trong khoảng 1-7%.
2.3.4 Hàm lượng rượu
Tùy từng loại vi sinh vật mà chúng có khả năng tồn tại trong nồng độ rượu khác
nhau,thường sử dụng nồng độ từ 2-10%V.Theo Ebner (1985) và Heirich (1987)thì
lượng rượu etylic sử dụng 2-10%V.
Để tránh hiện tượng oxy hóa tiếp tục acid acetic đến CO2 và H2O cần có một lượng

2
+ ½ O
2
CH
3
COOH + H
2
O
Acid acetic tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào của vi khuẩn và đi vào môi trường. Khi
môi trường hết rượu thì vi khuẩn giấm sẽ oxy hoá acid acetic thành CO
2
và H
2
O theo
phương trình sau:
CH
3
COOH + 2O
2
2CO
2
+ 2H
2
O
Đây chính là sự “quá oxy hoá” rất có hại cho quá trình lên men giấm. Vì vậy, trong
dịch lên men phải còn dư một lượng rượu khoảng 0,3-0,5% để đảm bảo không bao giờ
cho oxy hoá hết rượu nhằm tránh hiện tượng “quá oxy hoá”. Sơ đồ biểu diễn hiện tượng “quá oxy hóa”

Lên men acetic là quá trình oxy hoá rượu etylic thành acid acetic nhờ có enzym
alcohol oxydaza xúc tác trong điều kiện hiếu khí:
CH
3
CH
2
OH + O
2
CH
3
COOH + H
2
O + 117 Kcal
Để chuyển hoá thành acid acetic, rượu và oxy phải thâm nhập vào tế bào vi khuẩPn ở
9

chống được vi khuẩn, nấm, virus nhưng không hiệu quả trong việc chống lại các bào
tử vi khuẩn…
- Làm dung môi: có trong sơn, cồn thuốc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân (nước hoa,
chất khử mùi )…
- Nguyên liệu công nghiệp:
+ Đồ uống có cồn: thành phần chính của đồ uống có cồn, khi uống ethanol chuyển hóa
như một năng lượng cung cấp chất dinh dưỡng.
+ Nhiên liệu hoặc phụ gia xăng dầu: ethanol có thể sử dụng như nhiên liệu thông
thường được trộn lẫn với xăng, và trong các quá trình công nghiệp khác nhau. Hỗn
hợp xăng (90%) và ethanol (10% thường thu được bằng nông sản) hoặc xăng dầu
(97%) và methanol hoặc rượu. Ethanol được sử dụng trong các sản phẩm chống đông
lạnh vì điểm đóng băng thấp của nó.
II. Quá trình lên men acetic (lên men giấm)
1. Khái quát:

mycosis, Saccharomyces candida.
- Tác nhân đường hóa: Rhizopus, Mucor (đa số ), Aspergillus, Amylomyces; vi khuẩn
Lactic: Lactobaccillus, Streptococcus; vi khuẩn Acetic: vi khuẩn Lactic và Acetic
được đưa về phương trình tối ưu để vi sinh vật lên men rượu.
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
- Nguồn hydrat carbon: nấm men chỉ có khả năng lên men monno và dissacharide
- Nồng độ đường từ 10-15%: có thể huấn luyện để vi sinh vật chịu nồng độ đường
carbon
- Nguồn dinh dưỡng khác của nấm men: N, P
- Oxy: điều kiện lên men hiếu khí hay kỵ khí
- Nhiệt độ: 15-35
o
C, tối ưu từ 28-32
o
C
Nồng độ rượu tạo thành có thể huấn luyện để vi sinh vật chịu độ rượu cao hơn.
3.Ứng dụng
- Dược: làm thuốc ngủ, nhưng nếu nồng độ cồn trong máu >5% sẽ dẫn đến tử vong,
thuốc sát trùng (dung dịch chứa 70% ethanol ) chủ yếu được sử dụng như chất tẩy uế
7

[Năng lượng được giải phóng do oxy hóa 3-phosphoglyceroaldehyde sẽ tích tụ
trong liên kết cao năng của acid 1,3-diphosphoglyceric mới tạo thành].
7. Với sự tham gia của phosphoglyceratkinase, gốc phosphat chứa cao năng của
acid 1,3-diphosphoglyceric sẽ chuyển vào phân tử. Kết quả 3-phosphoglyceric được
tạo thành , còn ADP nhận thêm năng lượng và biến thành, còn ADP nhận thêm năng
lượng và biến thành ATP:

2CH
2

3
)COOH
9. Dưới tác dụng của enolase, acid 2-phosphoglyceric sẽ mất nước và biến thành
acid phosphopyrovic:
2CH
2
OHCHO(H
2
PO
3
)COOH 2CH
3
CO(H
2
PO
3
)COOH + 2H
2
O
10. Acid phosphopyrovic rất không bền nên dễ bị mất gốc acid phosphoric do
enzime pyrovatkinase và do đó acid pyrovic được tạo thành:
2CH
2
=CO~(H
2
PO
3
)COOH + 2ADP 2CH
3
CO-COOH + 2ATP

OH
Enzyme zymase

6 C
6
H
12
O
6
+ATP CH
2
O(H
2
PO
3
)(CHOH)
4
CHO + ADP
2. Gluco-6-phosphat do tác dụng của enzyme đồng phân gluco phosphat
isomerase sẽ biến thành fructo phosphat:
CH
2
O(H
2
PO
3
)(CHOH)

2
O(H
2
PO
3
)(CHOH)
3
COCH
2
O(H
2
PO
3
) +ADP
[Giai đoạn thực hiện các nối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác
dụng của các enzime].
4. Mạch cacbon của fructodiphosphat thành hai phân tử triose: aldehyde
phosphoglyceric và phosphodioxyacetone (xúc tác: aldolase):
CH
2
O(H
2
PO
3
)CO(CHOH)
3
CH
2
O(H
2

2
O(H
2
PO
3
)CHOHCHO
6. Hai phân tử aldehyde phosphoglyceric bị oxi hóa. Phản ứng này có sự tham
gia của acid phosphoric trong canh trường nhờ xúc tác của enzyme
triphosphatdehydronase, coenzime của nó là NAD (Nicotinamid-Adenin-dinucleotid).
Phân tử 3-phosphoglyceroaldehyde kết hợp với phosphat, còn hidro chuyển sang
coenzime NAD:
2CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCHO + 2H
3
PO
4
+2NAD
2CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCOO~H
2

H
5
OH +2CO
2
+ 113,4 kJ
Giai đoạn 1: Đường phân biến glucose thành acid pyruvic.
Giai đoạn 2: acid pyruvic axetandehyde
Giai đoạn 3: Acetaldehyde + H
2
(enzyme alcolaldehydedrogenase ) rượu ethylic
Coi đường là 100% (sau lên men: 22% etylic, 44,4%CO
2
, 3,3%glycerin, 0,6%acid
succinic.
Trong điều kiện lên men pH= 4-5, acetaldehyde là chất tiếp nhận hydro tạo ethanol
Trong môi trường kiềm acetaldehyde vừa bị oxy hóa vừa bị khử, tạo sản phẩm là
glyxerin.
Trong điều kiện yếm khí, nấm men sinh sản phát triển mạnh, tạo sinh khối nấm men
và một lượng nhỏ ethanol.
2.2 Cơ chế quá trình lên men
1. Do xúc tác của glucokinase, glucose kết hợp với gốc phosphat của phân tử
ATP (adenoxintriphosphat) trong tế bào nấm men để tạo thành glucose-6-phosphat và
ADP:
4 Phương pháp lên men:
Nấm men lên men nổi: là những dòng nấm men lên men rất nhanh, mạnh. Nhiệt độ
lên men thường từ 20-28
0

2
H
5
OH + 2CO
2
+2ATP + H
2
O
Như vậy sự lên men chuyển đường thành rượu là một dãy quá trình oxy hóa khử có
enzyme trong tế bào tham gia. Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra ngoài môi trường
qua màng tế bào nấm men. Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất mạnh
vào trong môi trường. CO
2
cũng hòa tan vào môi trường nhưng không lớn. Vì thế CO
2

sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường nhanh chóng đạt được
trạng thái bão hòa. Khi hòa tan CO
2
sẽ bám vào tế bào nấm men hình thành những bọt
khí. Bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên tạo thành túi khí lớn, đến thời
3

I. Quá trình lên men ethanol
1. Khái quát chung về lên men ethanol:
Lên men ethanol là một quá trình sinh hóa phức tạp,chuyển đường thành rượu ethanol,
CO
2
và một số sản phẩm phụ khác có sự tham gia của nấm men hoặc một số loại vi
sinh vật khác. Trong quá trình lên men, ngoài các sản phẩm trên còn giải phóng năng