bài giảng công nghệ sinh học chương 4 công nghệ sinh học trong thực phẩm

Công nghệ sinh học
trong thực phẩm
GiỚI THIỆU
Trước đây, trong công nghiệp thực
phẩm các nghiên cứu công nghệ sinh học
được sử dụng chủ yếu để hoàn thiện các
quy trình công nghệ lên men truyền thống.
Còn hiện nay, các nghiên cứu công
nghệ sinh học chủ yếu liên quan đến việc
tạo ra các chủng mới có năng suất sinh
học cao và việc áp dụng chúng vào các
công nghệ lên men hiện đại.
Sản xuất sữa
Các sản phẩm sữa quen thuộc đối với
chúng ta đều được tạo ra trong quá trình lên
men của một số nhóm vi khuẩn như
Lactobacillius,Streptococcus, Leuconostos
Trong sữa có sẵn một hệ vi sinh vật
phong phú, đó là vi khuẩn lactic (gây lên
men lactic), vi khuẩn acetic (lên men acetic),
vi khuẩn đường ruột,vi khuẩn gây thối (phân
giải chất hữu cơ thành các mùi thối), nấm
men, nấm mốc
Các sản phẩm chủ yếu từ sữa là
phomát, sữa chua, bơ, kem sữa
Sản xuất sữa chua
Các chủng lactic thuần khiết thường
được dùng để sản xuất là:
• Streptococcus thermophilus
• Lactobacterium bulgaricum
• Lactobacterium acidophilum

• Lactobacillus delbrueckibulgaricus.
Sản xuất sữa chua
Sữa nguyên liệu
Chuẩn bị môi trường
Cấy giống VSV
Lên men
Trữ lạnh
Sản phẩm
T=85-90
0
C
t=15-20’
Ethanol
- Nguyên liệu
Chứa đường: mật rỉ
Chứa tinh bột: các loại ngũ cốc (gạo, bắp,
lúa mạch, ) củ (khoai tây, khoai lang, )
C
6
H
10
O
5
(C
6
H
10
O
5
)n + H

2
O → C
6
H
12
O
6
Chứa cellulose: một số mạt cưa, dăm
bào, một số loại rơm rạ, bã mía
(C
6
H
10
O
5
)n + H
2
O → C
6
H
12
O
6
Nấm men
Mật rỉ
Gạo
Tách tạp chất
Tách tạp chất
Nghiền
Thủy phân

Bổ sung chất dinh dưỡng
Bổ sung chất dd
Tiệt trùng môi trường
Nhân giống Cấy giống
Lên men
Chưng cất và tinh luyện
Cồn tinh luyện
Hèm
Rơm, rạ
Nước, xúc tác
Nguồn vi
lượng
* Các thông số kỹ thuật của quá trình lên men
rượu từ mật rỉ
- lượng giống cấy: 5-10%
- nhiệt độ lên men: 28 -30
0
C
- thời gian lên men: tùy thuộc vào hoạt
tính nấm men thông thường từ 48-72h.
Thời điểm kết thúc quá trình lên men
khi hàm lượng đường giảm thấp hơn
0.1% trong 6h lên men liên tiếp.
Công nghệ sản xuất cồn từ gạo
- Để thủy phân tinh bột thành đường người ta có thể sử dụng
chất xúc tác là acid hoặc enzyme. Hiện nay trong công
nghiệp người ta sử dụng chế phẩm enzyme amylase để
xúc tác quá trình thủy phân.
- Sx cồn theo phương pháp truyền thống
+ Phương pháp amilose

Sử dụng giống VSV: nấm mốc Rhizopus và nấm men
Saccharomyces cerevisiae.
+ Phương pháp mycomalt
Sử dụng giống VSV: nấm mốc Aspergillus oryzae và nấm
men Saccharomyces cerevisiae.
Phương pháp mycomalt cho phép rút ngắn thời gian sx và
tăng hiệu suất thủy phân tinh bột so với phương pháp
amylose.
Tuy nhiên 2 phương pháp này đều có thời gian sx dài hơn và
hiệu suất thủy phân tinh bột thấp hơn so với phương pháp
sử dụng chế phẩm enzyme.
Công nghệ sx các aa
Ứng dụng của aa
- trong công nghiệp thực phẩm
- trong thức ăn gia súc
- trong y học
- công nghệ hóa học
Các phương pháp sx aa
 Phương pháp thủy phân protein
Sử dụng nguyên liệu chứa protein: các phụ phẩm của công
nghệ chế biến thịt cá (máu, keratin, tóc, sừng, móng,…) bã
đậu nành.
Có thể sử dụng 1 trong 3 loại xúc tác sau.
Acid: HCl, H
2
SO
4
Kiềm: NaOH/KOH
Quá trình thủy phân diễn ra ở nhiệt độ cao và áp suất cao,
hiệu súât thủy phân cao. Tuy nhiên một số aa sẽ bị phân

hủy làm giảm chất lượng và hàm lượng của sp thu đuợc.
 Phương pháp tổng hợp hóa học
Quá trình sx sẽ bao gồm 1 hoặc nhiều phản ứng
Khi phản ứng kết thúc ta thường tiến hành tinh sạch sp để
loại các tạp chất. Tuy nhiên các aa được tạo thành thường
tồn tại dưới 2 dạng đồng phân D và L.
Các phương pháp sx aa
 Phương pháp chuyển hóa sinh học
A + BVSV → E
Lưu ý: chỉ có 1 số aa mới được sx bằng phương
pháp này.
 Phương pháp lên men
Tiến hành nuôi cấy VSV trên môi trường dinh
dưỡng, sau giai đoạn sinh trưởng VSV sẽ tổng
hợp nên sản phẩm và tiết sản phẩm vào môi
trường nuôi. Tiến hành tinh sạch và thu nhận
sản phẩm
Hầu hết các aa hiện nay được sx ở quy mô công
nghiệp theo phương pháp này.
Chuẩn bị môi trường
Tiệt trùng môi trường
Cấy giống
Lên men
Giống VSV
Nhân giống
Sản phẩm
Sản xuất Lysine
Môi trường 1 Môi trường 2
Mật rỉ : 10-12% chất khô Glucose : 3%
Dịch chiết bắp: 1.2-1.5% Acid acetic : 0.7%

(NH
4
)
2
SO
4
: 2% Bột đậu nành: 3.5%
KH
2
PO
4
: 0.05% KH
2
PO
4
: 0.2%
K
2
HPO
4
: 0.05% MgSO4.7H
2
O: .04%
CaCO
3
: 1% FeSO
4
.7H
2
O: 0.001%

Chất phá bọt: 3% MnSO
4
.4H
2
O: 0.001%
Biotin : 50µg/l
Thiamine: 40µg/l
Sản xuất Lysine
Canh trường sau lên men
Lọc, tách sinh khối
Cô đặc 35 – 40%
Sấy phun
Cô đặc 35 – 40%
Bột Lysine
Bổ sung chất độn
Tạo hạt
Sấy đối lưu
Sp Lysine dạng viên
Canh trường sau lên men
Lọc, tách sinh khối
Trao đổi ion
Tách tạp chất
Cô chân không
Kết tinh
Ly tâm
Lysine tinh thể
NH
3
dịch lỏng
Sấy

Công nghệ sản xuất acid hữu cơ
95%GlucoseAspergillus nigerGluconic
95-98%EthanolAcetobacter acetiAcetic
90-95%Sacharose,
glucose
Lactobacillus
delbruckii
Lctic
85-90%Sacharose,
glucose
Aspergillus nigerCitric
Hiệu
suất %
Nguồn CTên VSVAcid hữu
cơ
Canh trường sau lên men
Lọc/ ly tâm
Bổ sung Ca(OH)
2
Lọc
Bổ sung H
2
SO
4
Xử lý/ lọc
Cô chân không
Acid citric tinh thể
chất thải
Kết tinh
Trích ly Lọc/ ly tâm Sấy

TĂ gia súc
CaSO
4
Ly tâm
Sấy