kỹ thuật lên men sản xuất axit lactic

KỸ THUẬT LÊN MEN
SẢN XUẤT AXIT LACTIC
Mục đích
•
Giới thiệu về acid lactic và ứng dụng trong
sản xuất.
•
Giới thiệu các điều kiện lên men acid lactic
và công nghệ lên men sản xuất acid lactic
Nội dung
1. Tổng quan về sản xuất axit lactic
2. Sơ đồ chuyển hóa glucose thành acid lactic
3. Các điều kiện lên men lactic
4. Công nghệ sản xuất axit lactic
1.Tổng quan về sản xuất axit lactic
•
Là một acid hữu cơ có công thức hóa học là:
CH3 – CHOH - COOH
•
Ngoài tác dụng tạo mùi và vị, acid lactic còn có tác
dụng như một chất bảo quản.
2. Vi sinh vật sản xuất acid lactic
•
Dựa vào sản phẩm sinh ra trong quá trình lên men,
người ta chia vi khuẩn lactic ra làm hai nhóm
+ Nhóm vi khuẩn lactic điển hình (đồng hình)
+ Nhóm vi khuẩn lên men lactic không điển hình (dị hình)
* Nhóm vi khuẩn lactic đồng hình: Là nhóm
vsv có khả năng phân hủy đường thành sản
phẩm có chứa 85 – 95% acid lactic.
•

Cầu khuẩn: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris
•
Trực khuẩn: lactobacterium acidophilum, lactobacterium
helveticum, lactobacterium bulgaricus
* Cơ chế của quá trình lên men
nhóm vsv đồng hình:
C
6
H
12
O
6
+ 2NAD

2CH
3
COCOOH + 2NADH
2
CH
3
COCOOH + H
2
CH
3
CHOHCOOH
* Nhóm vi khuẩn lactac dị hình: Là nhóm vsv
có khả năng phân hủy đường thành sản phẩm có
chứa 50 % acid lactic; 25% cồn etylic, 25% acid
hữu cơ khác (succinic, acetic, …. )và CO
2

+ Streptocuccus votrovorus
+ Streptocuccus paracotrovorus
+ Streptocuccus diacetylactic
3. Điều kiện lên men lactic
•
Nguồn glucid:
+ Đường lactoza
+ Saccaroza
+ Maltoza
+ Polysaccarit
….
•
Nguồn Nitơ
+ Protit
+ Pepton
+ acid amin
+ các muối của NH
4
+
* Vitamin: Vi khẩn lên men lactic không có
khả năng tổng hợp vitamin, nhưng ta thường
nuôi cấy chúng trong môi trường giàu vitamin
(rau, củ, quả, phế phụ phẩm của công nghiệp
sữa,…) nên trong quá trình lên men không
cần bổ sung thêm vitamin
•
Muối khoáng và các yếu tố vi lượng: nồng độ tối
thích cho vi khuẩn lactic hoạt động là 3-5%,
>6,5% chúng sẽ bị tiêu diệt:
Các muối có chứa P; muối NaCL….

•
Nhu cầu oxy:
+ Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống
được trong môi trường có oxy và vừa sống
được trong môi trường không có oxy.
+ Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic
phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng
độ oxy thấp
•
Nhiệt độ:
+ VSV ưa lạnh: tmin = 0
o
C
tmax =20 – 30
o
C
top = 5 -10
o
C
+ VSV ưa ấm: tmin = 3oC
tmax =45 – 50
o
C
top = 20 -35
o
C
+ VSV ưa nóng: tmin = 30
o
C
tmax =80

o
C
top = 50 -60
o
C
•
pH môi trường:
+ Nồng độ ion H
+
ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào
làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng từ đó dẫn
đến hoạt độ của các loại enzym bị giảm.
+ Nồng độ ion H
+
ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất
dinh dưỡng trong môi trường.
+ pH môi trường khác còn làm độ phân tán chất keo và độ
xốp của thành tế bào không đồng đều cho nên việc chống
lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay
đổi hình dạng của tế bào.
Dải pH của một số vi khuẩn
Loài vi khuẩn pHmin pHop pHmax
Trực khuẩn ưa nhiệt 3.5 - 4.25 5.5 – 6.5 7 – 8
Strep.Lactic 4.75 6 – 6.5 8.5
Strep.Thermophilus 4.75 6 - 7 8.5
Strep.Faccalis 4.5 6 - 7 10
•
Các chất kháng sinh:
+ Penicilin: chỉ một lượng rất nhỏ cũng đủ để
ức chế nhiều loài vi khuẩn lactic.

+ Streptomycin: có tính kháng sinh rất mạnh,
có khả năng tiêu diệt cả vi khuẩn gram + và vi
khuẩn gram –
4. Công nghệ sản xuất axit lactic
4.1. Chủng vi sinh vật:
Sử dụng vi khuẩn lactic lên men điển hình và thích nghi ở
nhiệt độ cao. Thường hay sử dụng Lactobacillus
Delbruckii, Lac. Coagulans hoặc cầu khuẩn Streptococcus
lactis các loại vi khuẩn này đều thuộc loại vi khuẩn ưa
nhiệt và có khả năng tích lũy khá nhiều axit lactic
4.2. Kỹ thuật lên men
•
Có thể tiến hành lên men bằng phương pháp liên tục
hoặc gián đoạn
•
Lên men ở ổn định ở 50
o
C
•
Thời gian lên men thường là 5-7 ngày
•
C đường trong môi trường 10-15%, lượng CaCO
3

=10%, mầm đại mạch: 0,375%, photphat amon:
0,25%
•
Quá trình sinh tổng hợp axit lactic thích nghi ở axit
yếu (6,3-6,5)
4.3.Thu nhận sản phẩm

•
Sau khi lên men người ta tiến hành xử lý để
thu hồi dung dịch canxilactat (kết tinh)
•
Tiếp theo làm nóng chảy các tinh thể
canxilactat bởi H
2
SO
4
để chuyển nó thành
CaSO
4
và C
3
H
6
O
3
ở nhiệt độ 60-70
o
C .
Ca(C
3
H
5
O
3
)
2
+ H

2
SO
4
= CaSO
4
+ C
3
H
6
O
3