Tài liệu Biến đổi vi sinh vật trong thành phần thủy sản ppt

 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.

◦ Nhiệt độ: 15 – 25
0
C, thấp: 4 – 5
0
C, cao: 35 – 40
0
C, đến 50
0
C thì quá
trình ngừng hoàn toàn.
◦ pH thích hợp: 3,5 – 4,5.
◦ Nồng độ rượu: 2 – 5% có tác dụng kìm hãm nấm men, 5 – 6% nấm
men đình chỉ sinh sản. Nấm men lên men rượu vang – 16%,
Saccharomyces ovifornis có thể lên men tới 19 – 22% rượu.
◦ Giai đoạn đầu lên men tạo 3,6% glycerin
 Tăng pH (=NaHSO
3
): đạt 20 – 25% glycerin, CO
2
& aldehyt acetic.
 Lên men (MT kiềm): 1 phân tử glucose tạo 1 phân tử glycerin và 1 phân tử
aldehyt acetic (1/2 chất này tạo a.acetic, và nữa khác tạo rượu ethylic)
 Môi trường có a.amin, các a.amin bị khử amin tạo rượu bậc cao (propanol,
izobutanol, izoamylic).
◦ Hai dạng lên men rượu: lên men với nấm men nổi và nấm men
chìm.
 Lên men với nấm men nổi
 Nhiệt độ lên men 20 – 28
0
C

 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

được nồng độ cồn cao (18 – 20%)
 Sản phẩm sau khi làm trong sẽ được phối chế và sử dụng
 Men bánh mì
 Nguyên liệu: rỉ đường, đường thuỷ phân từ tinh bột được cân bằng photpho và
nitơ
 Giống men: Saccharomyces cerevisiae, Candida, Torula,…
 Sinh khối nấm men được ép thành bánh, sấy khô đến độ ẩm 7 – 10%, số lượng
tế bào 7 – 10 tỷ/g.
 Lên men lactic
◦ Là QT chuyển hoá đường thành a. lactic (do VSV)
vsv.
◦ Lên men lactic đồng hình




Theo sơ đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase
và triozophotphatizomerase)
◦ Lên men lactic dị hình



C
6
H
12
O
6
CH
3

-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

◦ Nguyên liệu: monosaccharit & disaccharit
◦ VK lactic ko sinh bào tử, ko chuyển động, kị khí tuỳ tiện,
hình cầu /hình que. T
o
tối thích 25 – 35
0
C, các loài ưa nhiệt
(40 – 45
0
C). 60 – 80
0
C, bị tiêu diệt sau 10’ – 30’.
◦ Các loài VK: Knăng tạo acid & sức chịu acid khác nhau.
 Trực khuẩn lactic đồng hình tạo acid cao (2 – 3,5%), phát triển:
pH 3,8 – 4. Lên men tốt nhất: pH 5,5 - 6
 Liên cầu khuẩn khoảng 1%, ko phát triển: pH 3,8 – 4.
◦ VK lactic có hoạt tính protease, phân huỷ protein tới peptit
và a. amin. Trực khuẩn có hoạt tính này cao hơn.
◦ VK lactic chịu được đk khô hạn, bền với CO
2
& ethylic, nhiều
loài chịu 10 – 15% cồn, 1 số trực khuẩn bền với NaCl (7 –
10%).
◦ Tự nhiên: VK lactic có trong đất, nước, ko khí, và chủ yếu
trong các sp thực phẩm (rau, quả, sữa, thịt,…)

◦ Vi khuẩn lên men lactic đồng hình:

Streptococcus lactis
. Ưa ấm (30 – 35

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


Lactobacillus acidophilus
. Nhiệt độ thích hợp 37 – 40
0
C, tích tụ
được 2,2% acid. Có khả năng sinh bacterioxin ức chế vi khuẩn
gây bệnh đường ruột

Lactobacillus plantarum
. Nhiệt độ thích hợp 30
0
C, tích tụ được
1,3% acid. Sử dụng chủ yếu trong muối chua rau quả.

◦ Các vi khuẩn lên men dị hình.

Lactobacillus brevis
. Tạo được 1,2% acid lactic, ngoài
ra chúng tạo được tới 2,4% a. acetic và rượu ethylic,
tạo CO
2
, tạo hương cho sản phẩm. Tìm thấy chủ yếu
trong rau cải muối chua.

Lactobacillus lycopersici
. Là biến chủng của
L. brevis

gây hư hỏng cà chua quả, cũng như cà chua đóng
hộp, nước cà chua thanh trùng chưa triệt để.

 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

◦ Cá/muối/carbohydrate
◦ Ý nghĩa của lên men lactic.
 Trong công nghiệp sữa: sữa chua, yaourt. Muối chua
rau quả, ủ chua thức ăn chăn nuôi, chế biến bánh mì
đen. Những năm gần đây vi khuẩn lactic còn được sử
dụng trong chế biến giò chả, xúc xích, làm chín cá
muối (tạo vị, hương thơm, độ rắn chắc,…)
 chế biến lông thú. Lông thú được ủ chua sẽ bóng
mượt hơn.
 Acid lactic được sử dụng trong ngành công nghiệp
bánh kẹo. Muối canxi lactat dùng làm dược tá.
 Lên men lactic tự phát lại phá hỏng các quy trình công
nghệ và lam hư các sản phẩm thực phẩm: trong sản
xuất bia, dịch quả, rượu, chúng sẽ lên men dịch
đường làm chua, gây đục khó lắng trong, tạo mùi vị
chua nồng khó chịu.
 Dạng lên men này phát triển rộng rãi trong thiên
nhiên, hủy cellulose trong điều kiện kị khí tạo a.
butyric và a. acetic, và các loại khí như: CO2, H2, CH4.
 Cellulose là polysaccharide phức tạp bền Dưới ảnh
của enzim cellulase, cellulose bị phân hủy thành các
hợp chất đơn giản hơn là cellubio, sau đó enzim
cellubiase chuyển thành glucose.
 Vi khuẩn sử dụng cellulose là:
Bacillus cellulosae
hydrogenicus
và
Bacillus cellulosae methanicus.
Loài 1
lên men cellulose thành a. acetic và a. butiric với hàm

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

kẹo, mỹ phẩm.
 Ester hoá với methylic cho mùi táo
 Ester hoá với ethylic cho mùi mận
 Ester hoá với amylic cho mùi dứa, …
 Là quá trình oxy hoá không hoàn toàn các hợp
chất hữu cơ, sản phẩm tạo thành là các acid hữu
cơ.
 Lên men acetic
◦ Là quá trình oxy hoá rượu ethylic tới acid acetic do vi
khuẩn

◦ Vi khuẩn thuộc giống
Acetobacter, Gluconobacter
.
 Là những trực khuẩn G-, không sinh bào tử, hiếu khí.
 khả năng chịu acid cao, vẫn phát triển ở pH = 3,2.
 Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển khoảng 20 – 35
0
C
 Các vi khuẩn lactic thường có hình sợi dài, kết thành màng trên
bề mặt cơ chất, do khả năng tạo nhầy của vỏ tế bào.
 Vi khuẩn acetic dễ thay đổi hình dạng.
◦ Vi khuẩn này rất phổ biến trong tự nhiên, thường gặp
chúng ở các loại quả chín, rau dưa, bia, rượu,…
CH
3
-CH
2
OH + O
2

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

6
+ 3O
2
2C
6
H
8
O
7
+ 4H
2
O
 Phân huỷ chất béo và acid béo.
◦ Được thực hiện bởi nhưng vsv có khả năng tạo enzyme
lipase. Là các trực khuẩn sinh hoặc không sinh bào tử,
nấm mốc, một số nấm men.
◦ Quá trình thuỷ phân tạo thành acid béo và glycerin.
 Glycerin được nhiều vsv sử dụng và tạo thành CO
2
, H
2
O.
 Các acid béo không bão hoà bị oxy hoá trước tạo thành các
peroxyt bởi enzym lipoxygenase.
 Các peroxyt dễ dàng bị oxy hoá tiếp theo để tạo thành những
sản phẩm trung gian: aldehyt, ceton,… làm cho chất béo có
những mùi vị khó chịu.
 Thối rữa là quá trình phân hủy các chất
protein dưới tác dụng của vi sinh vật. Quá
trình này rất quan trọng trong vòng tuần

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.

 Nhiều trường hợp tạo thành dẫn xuất của
H2S là các mercaptan có mùi tanh và hôi thối
với một lượng rất nhỏ.
 Khi phân huỷ các amin thơm (có vòng bezen)
sẽ tạo thành các sản phẩm đặc trưng của quá
trình thối rữa. Khi phân huỷ phenyl alamin ta
được axit benzoic, tirozin → crezol,
trytophan → indol và scatol. Indol và scatol có
mùi hôi thối rất khó chịu (mùi phân) và có khả
năng gây độc.
 Giai đoạn 3
Các chất hữu cơ được hình thành do quá trình
phân giải sơ bộ aminoaxit sẽ tiếp tục chuyển hoá,
sự chuyển hoá này tuỳ thuộc vào loài vi sinh vật
và tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường mà rất
khác nhau.
Trong điều kiện hiếu khí các chất này được oxi hoá
và có thể được vô cơ hoá hoàn toàn. Sản phẩm
cuối cùng là: NH3, CO2, H2O, H2S, H3PO4.
Trong điều kiệm yếm khí các sản phẩm không
được oxi hoá hoàn toàn, trong môi trường sẽ
tích tụ các axit hữu cơ, rượu, amin, trong đó có
nhiều chất độc và gây mùi hôi thối.