Vi sinh vật trong chế biến một số sản phẩm thực phẩm - Chương 5: Sản xuất protein đơn bào

hóa học tại một số cơ sở sx nhỏ Ưu điểm Nhược điểm Chi phí đầu tư thấp Đơn giản, nhanh Quay vòng vốn nhanh. Nhà sx có lợi về kinh tế Không kiểm soát được chất lượng sản phẩm (hóa chất sử dụng không theo quy định, không rõ nguồn gốc) Sản phẩm không an toàn cho người sử dụng Gây hại cho người lao động Ảnh hưởng xấu tới môi trường Tác hại của 3-MCPD & 1,3-DCP (Cục QLCLVSATTP- Bộ Y Tế) Liều lượng Ảnh hưởng 3- MCPD 1mg/kg thể trọng/ngày tinh trùng giảm khả năng hoạt động & giảm khả năng sinh sản của chuột đực 10 -20mg/ kg thể trọng/ ngày gây tổn thương tinh hoàn chuột đực, biến đổi hình dạng tinh trùng, giảm khả năng sinh sản của chuột đực. > 25mg/kg thể trọng/ngày gây tổn thương hệ thần kinh trung ương chuột. 30mg/kg thể trọng/ngày tăng trọng lượng thận của chuột 1,3- DCP > 19mg/kg thể trọng/ ngày trong nhiều ngày gây khối u ở thận, gan, biểu mô miệng, lưỡi, tuyến giáp và biểu hiện ung thư do biến đổi gen. 1,3-DCP độc tính cao hơn 3-MCPD nhưng do có sự liên quan giữa 2 chất về hàm lượng và 3-MCPD dễ phát hiện hơn nên trong chỉ tiêu chất lượng thường nhắm vào 3-MCPD 3-MCPD (3-MonoCloroPropane-Diol; 3-chloro-1,2 Diol): 1 gốc Cl gắn vào vị trí số 3 của Propane-Diol 1,3 DCP (1,3-DiChloro-2-Propanol): 2 gốc Cl gắn vào vị trí số 1 và 3 của propanol Giới hạn tối đa 3-MCPD cho phép trong nước chấm Châu Âu (CE 466/2001 ngày 8/3/2001) 0.020 mg 3-MCPD /kg: tính trên nước tương có độ khô 40% và sản phẩm Pr thực vật thủy phân acid Úc và New Zealand (24/10/2001) 0,2 mg 3-MCPD /kg + 0,005mg 1,3-DCP /kg Canada (25/11/1999) chỉ tiêu có tính cách hướng dẫn là 1mg 3- MCPD /kg Đài loan 1mg 3-MCPD/kg Việt Nam (QĐ 11/2005/QĐ-BYT) ngày 25/3/2005 1mg 3-MCPD /kg trong nước tương, xì dầu và dầu hào Đậu nành Làm sach Ngâm Hấp Phối chế gia vị Lọc Thủy phân Làm tơi Ủ mốc Để nguội Nước cốt Nước tương Trộn Nhân giống Rang chín vàng Để nguội Bào tử nấm Asp. oryzae Bột mì Mốc giống Sx nước tương từ đậu nành bằng pp vi sinh tại một số cơ sở sx nhỏ 8 – 12 giờ 0,5 – 1% Sấy khô Xay nhỏ Phối trộn Hấp tiệt trùng Để nguội Cấy giống Nuôi nấm Aspergillus oryzae (5 %) Bột bào tử Asp.oryzae Nguyên liệu (bã đậu nành, cám mì, cám bắp) Quy trình sản xuất bột bào tử Asp. oryzae Nấm màu vàng hoa cau. Khi mới phát triển, hệ sợi có màu trắng, sau đó chuyển sang màu vàng, khi già chuyển hẳn sang màu lục Aspergillus oryzae Có khả năng sinh enz rất mạnh, chủ yếu là amylase, invertase, maltose, protease, lipase, cellulase, các enz oxy hóa khử. Là tác nhân thủy phân trong sx nước tương theo phương pháp VSV Điều kiện sinh trưởng của Asp. oryzae pH: 5,5 – 5,6 Độ ẩm: 45% - 55% Độ ẩm không khí : 85% - 95% Phải nuôi trong điều kiện thoáng, thông gió thì mốc mới phát triển mạnh To: 15 – 40 oC; Toop 30 – 32 oC Thời gian nuôi cấy: 60 – 70h bào tử hình thành đầy đủ 30 – 60h có enzym amylase cực đại 36 – 42h có enzym protease cực đại Một số hư hỏng trong sx nước tương bằng pp vi sinh  Ngâm đậu: Bacillus subtilis, Bac. Mensentericus; men Oidium và Geotrichum: nước đậu bị thối và chua.  Nhân giống mốc:  Mốc phát triển không tốt: mốc cằn, tơ ngắn, ít bào tử do hoạt lực của giống yếu, môi trường sản xuất bào tử chưa được vô trùng, dụng cụ thanh trùng chưa vệ sinh sạch sẽ hoặc do thao tác không đảm bảo, nhiệt độ nuôi cấy quá cao, nguyên liệu quá khô hay quá ẩm ...  Bị nhiễm mốc: màu sắc xấu mốc có màu bạc và xuất hiện tơ trắng (do nhiễm Mucor sp.); bị nhiễm mốc đen do Asp. niger thậm chí bị nhớt thiu, làm cho tương chua, sinh hơi. Nấu đậu nành – Cơ sở sản xuất nước tương tại Tỉnh An Giang Nồi nấu đậu nành - Cơ sở sx tương hột Hoa Sen - Long Khánh Để ráo đậu nành - Cơ sở sx tương hột Hoa Sen - Long Khánh Ủ mốc - Cơ sở sản xuất tương hột Hoa Sen - Long Khánh Đậu nành sau ủ mốc - Cơ sở sx tương hột Hoa Sen - Long Khánh Ủ mốc - Cơ sở sx tương hột, nước tương Thiền viện Thường Chiếu Ủ tương - Cơ sở sx tương hột Hoa Sen – Long Khánh Ủ tương – Cơ sở sản nước tương tại Tỉnh An Giang Cơ sở sản nước tương tại Tỉnh An Giang Lọc dịch thủy phân - Cơ sở sản nước tương tại Tỉnh An Giang Lọc dịch thủy phân - Cơ sở sản xuất nước tương tại Tỉnh An Giang Chương 11: Sản phẩm lên men chứa ethanol  Rượu chưng cất  Các nguyên liệu truyền thống trong sx rượu chưng cất  Các pp sx rượu chưng cất  Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN  Sử dụng hiệu quả ethanol từ phế liệu nông nghiệp Ảnh hưởng của rượu với sức khỏe  Ethanol  Uống ít không ảnh hưởng đến tim. Uống nhiều có thể tê liệt hệ thống thần kinh và ảnh hưởng xấu đến hệ thống tuần hoàn máu.  Lượng rượu trong máu: 0.5‰ - 2‰ có thể gây say 4‰ có thể dẫn đến chết người.  Hấp thụ nhanh vào thành dạ dày (29%) (xảy ra nhanh nhất khi dạ dày rỗng) phần còn lại được hấp thu ở ruột non.  Ethanol được hấp thu sẽ được oxy hoá 90-98 %. Người trưởng thành có thể oxy hoá khoảng 10 ml/h, phụ thuộc vào nồng độ cồn trong máu. Uống nhiều sẽ gây sự hấp thu nhanh hơn tốc độ oxy hoá, dẫn đến gây độc.  Ethanol không được oxy hoá có thể rời cơ thể theo phổi và thận, nó cũng có thể được tìm thấy trong mồ hôi, nước mắt, mật, nước miếng ở lượng nhỏ. Ảnh hưởng của rượu với sức khỏe  Methanol  Methanol (rượu gỗ) là một chất độc chết người, gây cho những người nghiện rượu tình trạng mù hay chết.  Methanol dần dần thấm vào ruột non khi nhóm methyl của aspartame gặp enzyme chymotripsin.  Một đánh giá của EPA về trạng thái của methanol cho rằng “methanol được xem như một độc chất được tích luỹ vì tỉ lệ bài tiết rất thấp”.  Trong cơ thể, methanol được oxy hoá thành formaldehyt và acid formic; cả hai chất chuyển hóa này đều là chất độc thần kinh chết người.  Liều lượng tiêu thụ cho phép khoảng 7,8mg / ngày Ảnh hưởng của rượu với sức khỏe  Furfurol  Là chất độc với hệ thần kinh, gây nhức đầu, buồn nôn.  Uống rượu có hàm lượng furfurol cao quá mức cho phép gây tích tụ trong dịch của phổi (phù phổi).  Fufurol có thể gây dị ứng da, nếu sự dị ứng phát triển cao, có thể gây ngứa và nổi mụn ở da. Tình trạng trên nếu tiếp tục có thể gây mất vị giác, tê lưỡi, đau đầu, mệt và rùng mình. Tình trạng kéo dài có thể ảnh hưởng tới gan.  Tiếp xúc lâu dài với fufurol có nguy cơ gây ung thư và nguy cơ đối với sinh sản. Chỉ tiêu Thành phần hoá học của một số nguyên liệu chứa tinh bột trong sx rượu (%) Khoai tây Ngô Sắn Gạo tẻ Tấm Carbohydrate 12 - 21 68,4 74,74 69,2 42,0 Protein 1,2 – 3,2 8,3 0,205 7,3 5,3 Xơ thô 0,5 – 1,5 4,1 1,11 0,5 22,5 Lipid 0,1 – 0,3 5,1 0,41 1,2 2,0 Nước 72 -80 12,5 13,12 11 11,5 Nguyên liệu truyền thống trong sx rượu chưng cất PP sx Nguyên liệu VSV Đặc điểm của pp Phạm vi áp dụng LMTT Nguyên liệu chứa tinh bột Bánh men Đơn giản, hiệu suất thấp Hộ gia đình Amylose VK lactic + mốc+ men Đòi hỏi kỹ thuật cao khi cấy VSV vào bình lên men Quy mô sx CN Mycomalt Chế phẩm mốc + men Tốn diện tích, công sức Quy mô sx vừa & CN LM CN Amylase + men Yêu cầu thiết bị hiện đại, hiệu suất cao Quy mô sx CN Nguyên liệu Nấu chín Nghiền mịn Lên men Ủ Chưng cất Để nguội Sản phẩm Bánh men Nước Trộn men 1,5 – 2,5% Quy trình sx rượu theo pp lên men truyền thống Hình ảnh sx rượu thủ công tại VN Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa Rượu hóa Chưng cất Rượu Rượu Quy trình sx rượu theo pp mycomalt Chế phẩm VSV (mốc) Men S. cerevisiae Phương pháp mycomalt: gđ đường hóa và rượu hóa diễn ra ở 2 thiết bị. Thủy phân tinh bột bằng malt, chế phẩm nấm mốc Quy trình sx rượu từ ngô theo pp mycomalt Quy trình sx rượu theo pp amylose VSV (VK, mốc, men) Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa Rượu hóa Chưng cất Rượu Rượu Đường hóa, rượu hóa Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa Rượu hóa Chưng cất Rượu Rượu Phương pháp amylose: gđ đường hóa và rượu hoá xảy ra gần như đồng thời, trong cùng thiết bị Thủy phân tinh bột bằng enzyme VSV Men Saccharomyces cerevisiae VK Zymononas mobilis VK E.coli (đã chuyển gen) Nguyên liệu chứa tinh bột Xay, Nghiền Nấu, Dịch hóa Lên men Đường hóa Chưng cất, tinh chế VSV α amylase Nước AMG Nitơ, P, Mg Ethanol Nghiền trục Nghiền bột mịn Nghiền cao áp THIẾT BỊ NGHIỀN NGUYÊN LIỆU (tinh bột) Máy nghiền búa kiểu giọt nước Mục đích •Phá vỡ màng tế bào của hạt tinh bột •Chuyển hoá tinh bột sống thành tinh bột chín •Chuyển tinh bột thành dạng hòa tan Thông số kỹ thuật Nhiệt độ nấu = f (nguyên liệu và kích thước của hạt tinh bột) Phương pháp Gián đoạn Bán liên tuc Liên tục Lên men ethanol từ TB theo quy mô CN NẤU NGUYÊN LIỆU – HỒ HÓA - GELATINISATION Termamyl Bacillus licheniformis Tinh bột Dextrin, oligosaccharide D=1.2 pHop: 5.5; T o op: 90-100 oC Dextrin AMG Glucose, maltose Cắt α 1-4 glucoside Cắt α 1-4, α 1-6 glucoside D=1.2 pHop: 3.5-5.5; T o op: 50-60 oC Asp. niger •Chuyển tbột thành đường, cung cấp cơ chất cho qt lên men •Quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu. DỊCH HÓA ĐƯỜNG HÓA THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÔI TRƯỜNG LM Dịch lên men Yêu cầu Nitơ trong dịch lên men (nitơ hữu cơ, vô cơ) 12oP 140 -150 mg/L 16oP 200 mg/L 18oP > 280 mg/L Dịch lên men từ sắn 300 mg/L Dịch LM từ rỉ đường 150 – 200 mg/L Nồng độ chất khô: 16 – 18% Hàm lượng đường khử: 90 -100 g/L Khoáng (Nitơ, Mg, P) Chỉnh pH: pHop 4,5 - 5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT TẠI CTY RƯỢU BÌNH TÂY Trình tự công việc To (oC) phút Xuống bột: 1080 L nước + 300kg gạo (xay ≤1mm) + 445g CaCl2 + 283mL Termamyl 32 10 Nâng nhiệt 32 ÷ 83 40 Giữ nhiệt 83 50 Nâng nhiệt 83 ÷ 95 15 Giữ nhiệt, cho vào 120mL H2SO4 95 30 Bơm & hạ nhiệt dịch nấu bằng corbin sang thùng đường hóa (To thùng đường hóa 58 oC) 95 ÷ 58 30 Cho 32g San super, đảo trộn, giữ nhiệt 56 ÷ 58 60 dịch không làm mất màu iod, hạ nhiệt 56 ÷ 30 40 Bơm sang thùng lên men, + 50g ure THÔNG SỐ KỸ THUẬT TẠI CTY RƯỢU BÌNH TÂY Trình tự công việc To (oC) phút Lên men: tỷ lệ men 8 – 10% Kiểm tra mẫu sau 4 ngày lên men: độ Bal, độ chua Kết thúc lên men: Bal <0; độ chua < 2,5mg/L; độ rượu > 10%v/v Lọc bằng máy ly tâm Chưng cất (600mm Hg) 68 - 72 Lọc lạnh rượu thành phẩm ở 5oC Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN Nguồn phế liệu chứa đường: Trái điều: phế thải của công nghiệp CB hạt điều Xơ mít. Nguồn phế liệu chứa tinh bột: -Hạt mít (phế liệu của công nghiệp CB mít (mít sấy, mít đóng hộp) -Hạt nhãn (phế liệu của công nghiệp CB nhãn (nhãn sấy, long nhãn.) Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN (tt) Nguồn phế liệu chứa cellulose: Trấu, rơm rạ. Nguyên liệu chứa cellulose Xay, Nghiền Thủy phân Lên men Chưng cất, tinh chế VSV Cellulase Nước Nitơ, P, Mg Ethanol Sơ đồ quy trình LM ethanol từ nguyên liệu chứa CELLULOSE