Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

MỤC LỤC
Lời mở đầu..................................................................................................2
HỆ VI SINH VẬT LÊN MEN ETHANOL
A-Nấm men................................................................................................3
I- Saccharomyces cerevisiae...............................................................3
1-Đặc điểm........................................................................................ 3
2-Một số chủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng..................4
3- Điều kiện lên men.......................................................................... 5
4-Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển.......................6
II- Cơ chế lên men ethanol..................................................................10
III-Ứng dụng trong lên men ethanol...................................................12
1.Động học của q trình lên men...................................................12
2. Tiến hành lên men......................................................................13
B-Vi khuẩn............................................................................................15
I.Giới thiệu chung...............................................................................15
II.Các vi khuẩn lên men cồn................................................................15
1.Zymomonas mobilis.......................................................................15
a.Đặc điểm.................................................................................... 15
b.Điều kiện phát triển...................................................................17
c. Ni cấy...................................................................................18
d- Q trình lên men.....................................................................19
2.Clostridium..................................................................................22
a.Đặc điểm................................................................................... 22
b.Điều kiện phát triển...................................................................22
C. Các ứng dụng của ethanol..................................................................24
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................25

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

1


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

LỜI MỞ ĐẦU
Ethanol còn được biết đến như là rượu êtylic hay rượu ngũ cốc còn gọi là
cồn, là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ
cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần
của đồ uống chứa cồn. Trong cách nói dân dã, thông thường nó được nhắc
đến một cách đơn giản là rượu. Ethanol là nguồn nguyên liệu hóa học đa
dạng, và trong thời gian qua đã được sử dụng với phạm vi thương mại để
tổng hợp hàng loạt các mặt hàng hóa chất với sản lượng lớn khác. Hiện nay,
nó đã được thay thế trong nhiều ứng dụng bằng các nguyên liệu hóa dầu
khác rẻ tiền hơn. Bài ‘‘Tiểu luận” này trình bày hệ VSV lên men ethanol. Từ
đó người ta biết được các quá trình hình thành, chủng loại đặc điểm và các
ứng dụng của nó trong đời sống hằng ngày.
Do kiến thức hạn chế và thiếu kinh nghiệm, cuốn tiểu luận này chắc còn
nhiều thiếu sót, vì vậy chúng em chân thành tiếp thu mọi góp ý đóng góp,
phê bình để chúng em được hoàn thiện những lần sau. Chúng em chân thành
cảm ơn những ý kiến đóng góp, chân thành của thầy cô và các bạn.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

2

ti: H VSV lờn men ethanol chng loi, c im, hỡnh thỏi, cu trỳc ng dng

H VI SINH VT LấN MEN ETHANOL
A-NAM MEN
Nm men l tỏc nhõn c bn gõy ra quỏ trỡnh lờn men ethanol. Thng s
dng nm men thuc h Saccharomycetaceac, loi S.cerevisiae
I-SACCHAROMYCES CEREVISIAE
1. ẹaởc ủieồm
- Hỡnh dng: t bo hỡnh bu dc nu mụi trng giu cht dinh dng.
Trong iu kin ym khớ, t bo cú hỡnh trũn; ngc li, trong iu kin hiu
khớ t bo kộo di hn.
- Kớch thc thay i trong khong 2,5 - 10 àm ì 4,5 -21àm.
- Chu kỡ sng: Cỏc t bo dinh dng n bi (n) cú th tip hp vi
nhau to thnh t bo dinh dng lng bi (2n). Sau quỏ trỡnh gim phõn s
sinh ra cỏc bo t tỳi (thng l 4 bo t tỳi). Bỡnh thng khi khụng cú sinh
sn hu tớnh, chỳng vn liờn tc ny chi sinh sụi ny n.
- Saccharomyces cerevisiae thuc loi nm men lờn men ni. Trong quỏ
trỡnh lờn men, t bo ca chỳng ni l lng trong dung dch lờn men v tp
trung trờn b mt. Nh ú tng din tớch tip xỳc vi c cht, quỏ trỡnh lờn men
xy ra nhanh chúng v mnh m.
-Lờn men c nhiu loi ng (glucose, fructose, saccharose,
maltose, 1/3 rafinose, cỏc dextrin )v nhiu loi nguyờn liu khỏc nhau
( nh go, ngụ, khoai, sn vi lng ng trong dung dch l 12 14%, cú
khi l 16 18%).
- Cú kh nng lờn men nhit cao ( 36 40 0C), chu c acid.
- Chu c thuc sỏt trựng Na 2SiF6 nng 0,02 0,025% nờn cú th
lờn men trong iu kin bt buc phi dựng thuc sỏt trựng.
- Sinh sn theo kiu ny chi, cú kh nng sinh bo t, sng k khớ khụng
bt buc.

GVHD: Nguyn Th M L

Trang

3


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Hình 1: Nấm men Saccharomycetaceac
2. Một số chủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng:
- Chủng XII phân lập từ nấm men bánh mì 1902. Tế bào hình tròn
hoặc oval, có kích thước lớn và mập hơn các chủng khác (5-8µ). Chu kỳ sinh
trưởng của 1 thế hệ là 1giờ 39 phút .Sinh sản bằng cách nảy chồi. Ở điều kiện
khắc nghiệt, ở nhiệt độ 250C chỉ trong vòng một ngày cụ thể tạo thành bào tử (1
– 4 bào tử). Trong tế bào già thường chứa nhiều glycogen và metaxromatin.
Nấm men chủng XII sinh sản mạnh trong 12 giờ đầu ni cấy sau đó chậm dần
và lên men rất mạnh. Chúng có khả năng lên men rất mạnh glucose, matose,
fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose. Chủng này không lên
men được các đường lactose, kxilose, arabinose, inulin. Nồng độ rượu trong
dòch lên men có thể đạt tới 13% V. Theo giáo sư Manxep thì chủng XII được
xem là tốt nhất khi lên men dòch đường từ tinh bột ở các nhà máy rượu của
Liên Xô cũ.
-Chủng XV có tính chất tương tự chủng XII và hay dùng để lên men
dòch đường hỗn hợp gồm tinh bột và rỉ đường
- Chủng số II (do Linder tách ra từ 1889 trong nhà máy rượu). Đây là
chủng đầu tiên được ứng dụng trong sản xuất rượu và các ngành sản xuất khác.
Tế bào dài, hình đứng, lớn và sinh sản bằng cách nảy chồi. Ở 25 oC trong 30 giờ

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

4


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

ni cấy có thể tạo thành bào tử (thường trong tế bào có 3 bào tử); lên men
được các loại đường như chủng XII nhưng khả năng sinh sản kém hơn.
- Chủng M.10 (được tách từ năm1916) dùng để sản xuất các loại ngun
liệu chứa đường. Tế bào chủng này có hình tròn hay hình oval với kích thước
5-6 x 6-7µ; có khả năng lên men các loại đường như 2 chủng trên.Chúng có
khả năng sản sinh rất nhanh và lên men được ở nồng độ rất cao. Bền vững với
acid sulfuric và tồn tại được ở pH =2.
- Chủng B, cũng như M.10, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu
từ mật rỉ. Tế bào hình trụ, hình oval với kích thước tế bào 3,9-9,7 x 39-8,9 µ;
có khả năng lên men rượu rất tốt, đồng thời có đặc tính lên men bánh mì cao.
- Chủng M (thu được vào 1905) do Ghenebec phân lập từ hỗn hợp của 4
chủng nấm men nổi. Chủng được dùng để lên men trong mơi trường chứa các
hỗn hợp đường khác nhau. Chúng rất bền và ổn định, thích nghi được những
điều kiện khơng bình thường trong thực tế sản xuất.
- Chủng MTB (Ở nước ta trước 1975, các nhà máy rượu chỉ dùng chủng
này do nhà máy rượu Hà Nội cung cấp). Chủng này có khả năng sinh sản nhanh
và cho hiệu suất lên men tương đối tốt.
- Chủng IA : do Iacubopski phân lập từ thùng lên men từ rỉ đường.
Lên men được các đường glucose, maltose, fructose, saccharose, galactose
và 1/3 rafinose. Chủng IA không có khả năng lên men dextrin và lactose
cũng như đường 5 C.

3. Điều kiện lên men:
-

Cơ chất (nguồn C): tinh bột, rỉ đường
Nồng độ đường: 10 – 16%
pH: 4 – 5
Nhiệt độ: 28 – 300C
Nhu cầu về oxy: Giai đoạn đầu của lên men cần cung cấp một lượng
nhỏ O2 vì đây là thành phần cần thiết trong sự sinh tổng hợp các chất béo chưa
bão hòa và lipid. Áp suất của O 2 vào khoảng 0,05 – 0,10 mmHg. Đến giai đoạn
sau khơng cung cấp oxy nữa.
- Nhu cầu dinh dưỡng:

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

5


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

+ Cần một lượng tương đối các chất dinh dưỡng dùng trong sự tổng hợp
ethanol, gồm C, H, O, N. Nó tỉ lệ thuận với thành phần chính của tế bào nấm
men.
+ Các nguyên tố P, S, K, Mg cần một lượng ít hơn, dùng để tổng hợp
các thành phần thứ yếu.
+ Các muối vô cơ ( Mn, Co, Cu, Zn) và các nhân tố sinh trưởng hữu
cơ ( acid amin, acid nucleic, vitamine…) được yêu cầu dưới dạng vết.
- Nấm men rất mẫn cảm với sự ức chế của ethanol. Với nồng độ

cồn 1 – 2% (khối lượng/thể tích) đã làm chậm sinh trưởng của vi sinh vật và ở
nồng độ 10% (khối lượng/thể tích) thì tốc độ sinh trưởng của nấm men gần như
ngừng hẳn.
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ tối ưu của nấm men saccharomyces là khoảng 28 – 320C. Tuy
nhiên nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo
dài hơn. Mặt khác làm lạnh dịch đường tới 20-22 0C sẽ hạn chế sự phát triển của
tạp khuẩn.
Sau 8 – 10 giờ, nhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28 – 30 0C, tiếp đó cần làm
lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu.
Ở nhiệt độ cao hoạt tính của nấm men giảm nhanh, chủ yếu là dễ bị
nhiễm lactic và nấm men hoang dại. Ở nhiệt độ 30 0C men hoang dại phát triển
nhanh hơn Saccharomyces 2 – 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 -38 0C chúng phát triển
nhanh gấp 6 đến 8 lần.
Khi lên men ở 29,5 0C, tổn thất do tạo men là 7,37 %, ở 17,5 0C tổn thất
do tạo men là 5,32 % và nếu lên men dịch đường ở 10 0C thì tổn thất do tạo men
chỉ chiếm 4,42 % lượng đường có trong dung dịch.
Khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều esther, aldehyde và tổn thất rượu
theo CO2 sẽ tăng.
b. Ảnh hưởng của pH
Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của
nấm men. Chúng có khả năng làm thay đổi diện tích các chất của vỏ tế bào, làm

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

6

Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

tăng hay giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng
của quá trình lên men. Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt ở một pH nhất định.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcohol ethylic là 4,5 –
5,0. Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH = 4,8 –
5,2; nhằm giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường
lên men được.
Tăng pH sẽ dễ bị nhiễm khuẩn; glyxerin tạo nhiều hơn và giảm hiệu suất
lên men. Vì vậy, khi gây men giống trong điều kiện sản xuất, người ta điều
chỉnh pH tới 3,8 – 4,0 để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men
hoang dại.
Ở pH ≥ 4,2 nấm men tuy phát triển chậm hơn so với pH = 4,5 – 5,0
nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển. Tới lúc nào đó nấm men phát triển
nhiều và đủ mạnh ta tăng pH đến tối ưu cho nấm men phát triển nhanh hơn.
Lúc này điều kiện cũng tốt cho các tạp khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và
đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men.
Phương pháp này được áp dụng để gây men trong điều kiện sản xuất và
gọi là nuôi cấy nấm men thuần khiết tự nhiên.
Khi cho acid sulfuric vào đường dịch, chúng sẽ không ở dạng tự do mà
liên kết hóa học với các muối và giải phóng acid hữu cơ, phosphoric tự do, chủ
yếu ở dạng KH2SO4 và NaH2PO4.
Giữa ion H + và lượng acid có tương quan nhất định đối với mỗi dung
dịch nào đó, ví dụ cùng một pH nhưng độ chua của dịch đường hóa từ ngô bao
giờ cũng lớn hơn từ sắn . Trong thực tế sản xuất không phải cơ sở nào cũng có
điều kiện đo pH, mà thường chỉ xác định độ chua. Đối với mỗi dung dịch nào
đó thì pH có thể xem như gần ổn định còn độ chua lại thay đổi nhiều phụ thuộc
vào mức độ nhiễm khuẩn của nguyên liệu và dịch lên men. Khi nhiễm khuẩn sẽ
tạo acid hữu cơ có độ phân ly thấp nên ít làm thay đổi pH. Vì vậy trong sản

xuất rượu không chỉ xác định pH mà còn xác định độ chua. Độ chua có thể biểu
diễn theo độ hay theo gam acid / lít.
Một độ chua được biểu diễn bằng 1ml dung dịch NaOH 2N vừa đủ để
trung hòa acid tự do chứa trong 20 ml dịch hoặc biểu diễn độ chua bằng gam
H2SO4/lít dịch, 10 chua = 2,45 g /l.
c. Ảnh hưởng của nồng độ lên dịch men

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

7


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Nồng độ dịch đường cao làm tăng áp suất, mất cân bằng trạng thái sinh
lý của nấm men. Kết quả là cồn nhiều sẽ ức chế không những tạp khuẩn mà cả
nấm men, dẫn đến tổn thất hoặc phải kéo dài thời gian lên men.
Nồng độ dịch đường thấp làm giảm năng suất thiết bị lên men, tốn hơi
khi chưng cất, tăng tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải.
Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dịch đường từ 16
– 18 % ( tùy theo mức độ thuần khiết), tương đương 13 – 15% đường, để sau
khi lên men sẽ nhận được nồng độ rượu trong giấm chín là 8,5 – 9,5 % V.
d. Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát trùng
Trong điều kiện sản xuất, dù có vệ sinh sạch đến mấy cũng khó đảm bảo
vô trùng tuyệt đối, vì vậy cần phải dùng chất sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế
tạp khuẩn.
Có thể dùng hóa chất khác nhau như clorua vôi, formalin, fluosilicat
natri. Tùy theo chất lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít, cốt sao hạn chế

được phát triển của tạp khuẩn nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động
của nấm men. Khi dùng formalin hay fluosilicat natri, nồng độ không vượt quá
0,02% so với dịch lên men.
Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men:
Acid

Nồng độ
Làm ngừng sinh trưởng
%
Mol/l
HCl
0,14
0,038
H2SO4
0,39
0,039
H3PO4
0,30
0,031
CH3COOH 0,75
0,125
Acid lactic 0,90
0,100

Thời gian tiêu diệt, giờ
Tiêu diệt men
%
Mol/l
0,72 0,195
1,30 0,123

2,00 0,204
3,00 0,500
3,00 0,333

0,46
2,04
1,28
1,25
1,27

Tùy theo tính chất và mức độ phân ly của mỗi acid mà tác hại của chúng
lên nấm men sẽ không giống nhau.
Ngoài ra, trong dịch đường lên men luôn chứa một lượng furfurol,
melanoidin, cũng gây ảnh hưởng tới nấm men.
Furfurol hạn chế khả năng nảy chồi và kích thước tế bào, tạo ra các hạt
trong không bào. Furfurol chứa nhiều trong mật rỉ có thể làm giảm khả năng

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

8


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

tạo rượu và tăng các tạp chất, giảm hoạt độ của maltase và zymase của nấm
men.
Khi dịch chứa 4 – 6 triệu tế bào/ml thì 0,002% furfurol sẽ ảnh hưởng xấu
đến sinh trưởng và sinh lý của dịch lên men; khi dịch lên men chứa 90 triệu /

ml thì 0,006% furfurol mới ảnh hưởng tới sinh lý nấm men.
Hàm lượng furfurol trong mật rỉ thường vào khoảng 6 đến 8 g / 100 g
chất khô. Nếu mật rỉ pha loãng tới 20 – 22% thì nồng độ sẽ khoảng 1,5 – 2,0
mg / 100ml (0,0015 – 0,002%). Trong điều kiện lên men với tỉ lệ men giống
lớm hơn 10%, ảnh hưởng của furfurol xem như không đáng kể.
Melanoidin có ảnh hưởng không giống nhau đối với các chủng men. Nó
ảnh hưởng xấu đến sinh sản của chủng B và IA, chỉ trong 12 giờ đầu đối với
chủng r-176 và r-202, melanoidin ảnh hưởng suốt trong thời gian 24 giờ, số tế
bào ít hơn 1,3 – 2 lần so với môi trường chứa 0,005 – 0,3g/100 ml. Caramela
không bị hấp thụ trên bề mặt nấm men nhưng với nồng độ 0,005% sẽ làm nhiều
tế bào bị chết đi.
e. Ảnh hưởng của sục khí
Sục khí để hòa tan oxy vào dịch đường, giúp cho nấm men phát triển
nhanh hơn. Tuy nhiên, sục khí không cần thiết đối với dịch đường từ nguyên
liệu tinh bột. Sục khí sẽ làm tăng lượng đường bay hơi. Mặt khác nếu dư dẫn
đến tạo nhiều sinh khối và aldehyde, do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu.
Thực tế thì không cần sục khí vào dịch đường. Một lượng nhỏ oxy sẽ
được hòa tan trong thời gian khuấy và làm lạnh, đủ đảm bảo cho sinh trưởng
phát triển và lên men. Với tỉ lệ men giống 10%, sau 50 giờ lên men nồng độ
biểu kiến của dịch đã giảm tới số lượng không đổi với hầu hết thùng lên men.
Sau 70 – 72 giờ nồng độ rượu trong giấm chín đạt trung bình 9% V, đường sót
chỉ vào khoảng 0,3 – 0,5 %.
f. Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung
Ở nước ta, cồn được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu sắn. Do trong sắn
chứa ít protid nên lượng nitơ trong dịch đường hóa không đảm bảo cho phát
triển của nấm men.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang

9


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Bổ sung nitơ vào dịch lên men
Các chỉ tiêu
Mẫu kiểm chứng không
Nguồn nitơ từ
(NH
(NH
bổ sung nitơ
4)2SO4
2)2CO
- Nồng độ chất khô dịch 16,5
16,5
16,5
đường , %
- Đường khử tính theo
maltose g/ 100ml
4,09
4,09
4,09
- pH dịch đường hóa
5,26
- pH giấm chín
4,55
- Tăng độ chua
0,31

- Độ khô biểu kiến -0,35
giấm chín
- Chất khử sót, %
0,43
- Tinh bột sót, %
0,05
- Nồng độ rượu trong
giấm chín, %V
9,66

5,26
4,00
0,42
-0,40

5,26
4,93
0,12
-0,77

0,34
0,046

0,14
0,042

9,78

10,04

- Hiệu suất rượu so với
91,21
92,35
94,8
lý thuyết, %
0
Bổ sung nitơ với số lượng 30 mg/100ml sẽ rút ngắn thời gian từ 84 giờ
xuống 60 giờ, đồng thời lên men cũng tốt và đạt hiệu quả cao hơn mẫu đối
chứng. Trong đó nguồn nitơ từ ure cho kết quả tốt hơn.

II- CƠ CHẾ LÊN MEN ETHANOL :
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 glucose6-phosphat và ADP:
glucokinase

C6H12O6 +ATP

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP

Trang 10


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

2. Gluco-6-phosphat do tác dụng của enzyme đồng phân gluco phosphat
isomerase sẽ biến thành fructo phosphat:
CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO
CH 2O(H2PO3)

(CHOH)3COCH2OH
3. Dưới tác dụng của enzime phosphofructokinase, phân tử ATP thứ hai
sẽ đính thêm một gốc phosphat nữa vào fructo-6-phosphat để tạo thành fructo1,6-diphosphat và phân tử ADP thứ hai:
CH2O(H2PO3) (CHOH)3COCH2OH + ATP
CH 2O(H2PO3)
(CHOH)3COCH2O(H2PO3) +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):
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2O(H2PO3)
CH2O(H2PO3)COCH2OH
+CH 2O(H2PO3)CHOHCHO
5. Sản phẩm của quá trình trước là aldehyde phosphoglyceric nhưng
trong dịch lên men chúng chứa rất ít do hiện tượng đồng phân dưới tác dụng
của enzime triphosphat isomerase:
CH2O(H2PO3)COCH2OH
CH2O(H2PO3)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-Adenindinucleotid). Phân tử 3-phosphoglyceroaldehyde kết hợp với phosphat, còn
hidro chuyển sang coenzime NAD:
2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 +2NAD
2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H2PO3 + 2NADH2
[Năng lượng được giải phóng do oxy hóa 3-phosphoglyceroaldehyde sễ
tióch 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 3phosphoglyceric được tạo thành , còn Adp nhận thêm năng lượng và biến
thành, còn ADP nhận thêm năng lượng và biến thành ATP:
2CH2(H2PO3)CHOHCOO~(H2PO3) + 2ADP

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 11


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP
8. Dưới tác dụng của enzime phosphoglyceromutase, gốc acid
phosphoric sẽ chuyển từ vị trí cacbon thứ ba sang cacbon thứ hai. Kết quả là 3phosphoglyceric biến thành acid 2-phosphoglyceric theo phản ứng:
2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH
9. Dưới tác dụngcủa enolase, acid 2-phosphoglyceric sẽ mất nước và
biến thành acid phosphopyrovic:
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH
2CH3CO(H2PO3)COOH
+2H2O
10. Acid phosphopyrovic rất không bền nên dễ bị mất gốc acid
phosphoric do enzime pyrovatkinase và do đó acid pyrovic được tạo thành:
2CH2=CO~(H2PO3)COOH + 2ADP
2CH3CO-COOH
+2ATP
11. Acid pyrovic bị decacbocyl để tạo thành aldehyde acetic:
2CH3CO-COOH
2CO2 + 2CH3CHO
12. Aldehyde acetic bị khử bởi NADH2:
2CH3CHO + 2NADH2
2CH3CH2OH + 2NAD
Tóm lại, Phương trình tổng quát của quá trình lên men như sau:

Enzyme zymase

C6H12O6

2CO 2 + 2CH3CH2OH

Trong quá trình lên men rượu, mỗi phân tử gam glucose sẽ giải phóng ra
khoảng 50 kcal. Năng lượng này được nấm men sử dụng chừng 20 kcal. Số còn
lại sẽ thải ra canh trường do đó làm tăng nhiêt độ dịch lên men. Theo Euler,
nhiệt này chiếm 28 kcal/ trên phân tử glucose.
III. ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN ETHANOL
1. Động học của quá trình lên men
Lên men được chia thành 3 giai đoạn: lên men sơ bộ, lên men chính và
lên men phụ.
Trong giai đoạn đầu, thời gian kéo dài gần 60 giờ, đặc trưng cho thời kì
tiềm phát, lượng đường được lên men rất ít.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 12


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Giai đoạn thứ hai kéo dài từ khoảng giờ thứ 60 đến giờ thứ 120, sinh
trưởng của nấm men và lên men tăng nhanh, đạt tới cực đại- đặc trưng cho thời
kì lên men chính.
Giai đoạn ba đăc trưng cho lên men phụ kéo dài, tốc độ lên men rất chậm
vì lượng đường trong dịch còn rất ít, các dextrin chưa kịp biến thành đường.
Trong điều kiện sản xuất, lượng men giống đưa vào nhiều (8-10%) nên

tốc độ lên men xảy ra rất nhanh. Trung bình mỗi giờ ở giai đoạn lên men chính,
nồng độ đường giảm 1%. Thời gian tiềm phát phụ thuộc vào lượng men giống
đưa vào, thường chỉ từ 5-8 giờ. Tiếp đó chuyển sang lên men chính, cuối cùng
là lên men phụ. Thời gian lên men phụ dài hay ngắn phụ thuộc chủ yéu vào
lượng enzime có khả năng phân cắt nối α-1,6 glucoside. Vì rằng dextrin chỉ có
thể lên men sau khi đã thủy phân thành glucose hoặc maltose (điều này không
xảy ra với lên men rỉ đường).
Tốc độ lên men chính phụ thuộc vào lượng men giống, còn tốc độ lên
men phụ thuộc vào số α-1,6 glucoside và hoạt độ enzime thủy phân nó.

2. Tiến hành lên men
Lên men có thể tiến hành theo sơ đồ gián đoạn, bán liên tục hoặc liên
tục.
 Lên men gián đoạn
Thùng phải được vệ sinh sạch sẽ các đường ống và van phải được sát
trùng thường xuyên. Sau đó toàn bộ được thanh trùng bằng hơi nước. Thời gian
giữ ở 95- 1000C kéo dài 50-60 phút. Thanh trùng xong thùng được làm lạnh
đến 300C, tháo hết nước ngưng rồi đóng van đáy. Men giống và dịch đường ban
đầu có thể bơm song song để nấm men được hòa đều ngay từ đầu. Lượng men
giống thường chiếm 10 % so với thể tích thùng lên men, nhưng dịch đường
không bơm đầy thùng ngay mà thời gian đổ đầy một thùng lên men kéo dài từ
6-8 giờ. Nhờ đó tỉ lệ men giống lúc đầu tăng và hạn chế được sự phát triển của
tạp khuẩn.
Sau khi đổ đầy thùng ta để cho lên men và cứ 8 giờ lấy đường lên men
đem lọc để xác định độ chua. Đồng thời theo dõi nhiệt độ và luôn khống chế
thấp hơn 330C. Về cuối nhiệt độ có thể giảm đến 280C.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 13

Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Lên men được xem là bình thường nếu sau 50 giờ, độ đường biểu kiến
của dịch lên men đã xuống tới 0 (với rỉ đường sẽ khác), còn độ chua không
tăng quá 0,8 gam H2SO4/lít so với độ chua của dịch đường trước khi lên men.
Trường hơp độ chua khi lên men tăng nhanh, độ đường biểu kiến giảm
chậm thì phải nghĩ ngay tới nhiễm khuẩn, cần kiểm tra vi sinh vật và xử lí kịp
thời.
Lên men được xem là kết thúc nếu sau 8 giờ độ đường biểu kiến không
giảm hoặc chỉ giảm 0,1-0,2 %.
Lên men gián đoạn ở các thùng riêng biệt có ưu điểm dễ làm, khi nhiễm
dễ xử lí nhưng năng suất thu được từ 1 m 3 thiết bị thấp. Tuy nhiên, phương
pháp này vẫn đang được áp dụng chủ yếu ở nước ta và cũng cho hiệu suất khá.
 Lên men liên tục
Đặc điểm của lên men liên tục là dịch đường và men giống được cho vào
thùng đầu (thùng lên men chính) luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml
dịch. Khi đầy thùng đầu thì dịch men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và
cuối cùng là thùng chứa giấm chín.
Ưu điểm nổi bật của sơ đồ lên men liên tục là dùng một lượng lớn men
giống nên lên men xảy ra nhanh, hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn.
Khác với lên men gián đoạn là lượng giống ban đầu chỉ 12-15 triệu tế bào/ml
nên lên men xảy ra chậm.
Sau 24 giờ đã có 78 % đường được lên men, trong khi đó ở lên men gián đoạn
mới chỉ đạt 42 %.
Lên men liên tục sẽ kết thúc sau 60-62 giờ, còn lên men gián đoạn vẫn
phải kéo dài tới 72 giờ và hơn nữa.
 Lên men cải tiến – bán liên tục
Để tăng cường tỉ lệ lên men giống mà không cần thêm thiết bị gây men,

ta thực hiên dùng ngay lượng men ở các thùng đang lên men mạnh ở giai đoạn
lên men chính, bằng cách dùng acid sulfuric đưa pH về 4,0-4,2; kết hợp với
bơm tuần hoàn và làm lạnh. Sau 1-2 giờ tan bơm ½ dịch lên men sang thùng
khác để làm men giống. Tiếp đó từ từ thêm dịch đường vào cả hai thùng cho tới
đầy và để cho lên men tiếp.

B-VI KHUAÅN
I-GIỚI THIỆU CHUNG

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 14


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Trong số những vi sinh vật có khả năng sản xuất ra ethanol, ngoài nấm
men Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis là sinh vật có triển vọng
nhất. Nó chuyển hoá phần lớn glucose thành CO 2 và ethanol, phát triển nhanh
hơn nấm men và thể hiện khả năng sản sinh ethanol rất cao trong suốt quá trình
lên men. So với nấm men thì vi sinh vật này tạo ra được tỉ lệ ethanol cao hơn
hẳn và điều này có ý nghĩa rất quan trọng. Zymomonas mobilis là một vi sinh
vật kị khí và khác với nấm men,nó không cần đến sự bổ sung oxy để tồn tại và
phát triển. Quá trình sả n xuất ethanol của Zymomonas mobilis ít tạo ra sản
phẩm phụ hơn, đặc biệt là rượu tạp. Thao tác gen trên Zymomonas mobilis
cũng đơn giản hơn hẳn nấm men. Điều này đã mang đến cơ hội mở rộng dãy
nguyên liệu trong sản xuất ethanol: từ lignocellulose hay từ sự tiêu hoá trực
tiếp tinh bột. Kỹ thuật lên men ethanol sử dụng Zymomonas mobilis sẽ được
đặc biệt chú ý trong tương lai vì khả năng sản xuất của vi khuẩn này cao hơn
hẳn so với nấm men.

II-CÁC VI KHUẨN LÊN MEN CỒN
1..ZYMOMONAS MOBILIS
Zymomonas mobilis là vi khuẩn thuộc giống Zymomonas nó có khả năng
sản xuất ethanol vượt trội hơn cả nấm men về một số mặt. Nó được phân lập
lần đầu tiên từ đồ uống có chứa cồn, như rượu cọ (palm wine) của châu Phi hay
một loại rượu của Mehico : rượu thùa (pulque), ngoài ra còn từ chất lấy từ rượu
táo hay bia của người châu Âu.
a.Đặc điểm:
Zymomonas là vi khuẩn Gram (-),kỵ khí, hình que.
Dài từ 2 -6 µm và rộng từ 1- 1.5µm, xuất hiện từng cái một nhưng hầu
hết ở dạng cặp.
Kích thước chiều rộng lớn của Zymomonas được thể hiện rõ qua kính
hiển vi, hầu hết những vi khuẩn khác chiều rộng chỉ khoảng 0.5-0.75µm.
Hầu hết các giống (70%) không di động được, phần ít (30%) di động
được với 1-4 tiên mao phân cực.Khả năng di động bị mất ở 1 số giống.
Hình dạng: 45% giống hình hoa thị, 33% dạng chuỗi, và 62% tế bào có
những sợi nhỏ, có 1 số giống có chiều dài tới 28µm.
Tế bào không có dạng bào tử, không có màng nhày vỏ bọc bên ngoài,
không có lipid nội bào,không có glycogen.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 15


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Thành phần của tế bào
Tỷ lệ (khối lượng khô)

Thành phần
Protein
Giai đoạn phát triển
Giai đoạn tĩnh
RNA
DNA
Carbohydrates
Poly-β-hydroxybutyrate
Polyphosphate
Sulfur
Ammonia
Amino acids
ATP
Pha log
Pha tử vong

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

65-69%
54%
17-22%
2.7%
4-5%
0%
0%
0.5%
0.1-0.5µmol/mg
0.02-0.2µmol/mg
1-5µg/mg
0-0.4µg/mgµ

Trang 16


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

b.Điều kiện phát triển:
Sự phát triển ở các nhịêt độ khác nhau:
Ở 30oC một số giống không phát triển, ở 40 oC rất hiếm quan sát thấy sự
phát triển.Vi khuẩn Z.mobilis có thể phát triển ở 36 oC.Nhiệt độ có ảnh hưởng
lớn đến sự lên men của vi khuẩn. Ở nhiệt độ 14-18 oC sự lên men xảy ra sau 4
ngày, tại nhiệt độ 16-26oC sự lên men xảy ra chỉ sau 2 ngày nhưng một số
trường hợp khác nhiệt độ thuận lợi nhất cho quá trình lên men là 25-31 oC. Ở
nhiệt độ quá cao vi khuẩn sẽ bị tiêu diệt như ở 55 0C vi khuẩn bị chết sau 5 phút.
Bảng: Sự phát triển của các giống Zymomonas ở điều kiện nhiệt độ khác
nhau
Nhiệt độ
30
34
36
38
40

% giống phát triển
100
97
97
74
5

Sự phát triển ở các giá trị pH khác nhau
pH
3.05
GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

% giống phát triển
0
Trang 17


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

3.5
3.7
3.85
5-7
7.5
8.0

43
71
90
100
87
0

Phát triển trong sự có mặt của ethanol: nó có thể xảy ra, Zymomonas
chịu được rượu, nó được cô lập từ đồ uống có chứa 2 – 10% cồn, sự tập trung
5,5% ethanol trong chất lỏng khá vô hại với Zymomonas. tại 7.7 và 10%
ethanol 73 và 47% các chủng Zymomonas vẫn phát triển.

Phát triển trong sự tập trung cao glucose: Klyuver và
Hoppenbrouwers qua sát rằng loài lên men rượu thùa(mehicô) có thể sống
trong môi trường lên men với 25% glucose
Kiểm tra vài môi trường lỏng có chứa 2% dịch chiết nấm men và sự tập
trung khác nhau của glucose. với 20% glucose vi khuẩn có thể phát triển trong
34h, với 30% glucose 88% vi khuẩn có thể sống 2 – 5 ngày( chủng Z1 đến Z8
chỉ phát triển trong 1 ngày), với 40% glucose 54% loài này có thể phát triển ở
sau pha lag 4 đến 29 ngày.
Phát triển trong sự có mặt của KCN: sử dụng dung dịch chuẩn chứa
0,0075% KCN , chủng ATCC 29192, NCIB 8777, NCIB 10565, CP3, CP4, và
Ag 11 không phát triển. chủng Zymomonas ATCC10988, 410, NCIN 8227 và
409 phát triển sau 5 ngày, 12 chủng khác bị ức chế bởi sự tập trung KCN và
phát triển sau 1 – 2 ngày
Phát triển trong môi trường chứa NaCl: trong dung dịch chuẩn chứa
0.5% NaCl chỉ Zymomonas mobilis là không phát triển, còn trong môi trường
có 2% NaCl thì không có chủng Zymomonas nào phát triển được cả.
c. Nuôi cấy
Môi trường nuôi cấy có chứa glucose(50g/l),dịch chiết nấm men
Difco(5g/l) và muối khoáng. Trong suốt quá trình phát triển, pH của môi
trường thay đổi từ 5,6-5,7 lúc bắt đầu đến khoảng 4,5-4,8 lúc kết thúc sự nuôi
cấy. Để nghiên cứu về hô hấp và tổng hợp ATP trong điểu kiện không lớn lên
của vi khuẩn, tế bào phát triển kị khí theo hàm mũ đã được thu hoạch bởi máy

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 18


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

li tâm, rửa và ngâm trong đệm kali phosphat 50mM (pH 6-9), bổ sung thêm
5mM magie sunfat, một lượng sinh khối từ 3-5 mg(khối lượng khô)/ml
Tiếp tục nuôi cấy :Làm việc với 800ml, ở 30 oC, bơm 1l/phút dung dịch,
tốc dộ quay là 410 vòng/phút. Môi trường phát triển giống như cho quá trình
nuôi cấy, trừ sự tập trung glucose 25g/l, pH được giữ ổn định ở 6.0, thêm vào
10% KOH hoà tan, kali cyanide hoà tan thêm vào riêng ( cyanide không bền
trong môi trường acid yếu.

d. Qúa trình lên men:
Zymomonas mobilis chuyển hoá đường thành pyruvat qua con đường
ED (Entner-Doudorolff). Pyruvat sau đó lên men tạo ra ethanol và CO 2 là
sản phẩm duy nhất ( tương tự nấm men )
Sự thuận lợi của Z. mobilis so với S. cerevisiae về mặt sản xuất
bioethanol là:
• Đường hấp thu và sản lượng ethanol là cao hơn
• Khí tạo thành ít hơn
• Khả năng chịu ethanol cao hơn
• Không phụ thuộc vào sự điều chỉnh lượng oxi thêm vào trong
suốt quá trình lên men.
• Tuân theo sự vận động gen.
Mặc dù có những giới hạn khắt khe hơn so với nấm men: nó tận dụng
được loại chất nền giới hạn glucose, fructose và sucrose. Sử dụng phương
pháp trong công nghệ sinh học, các nhà khoa học hiện nay đang tìm cách
khắc phục điều này. Cái khác của Z. mobilis là chắn chắn chúng có khả năng
sử dụng pentose như là nguồn cacbon để phát triển.
Con đường ED: Glucose bị phosphoryl hóa sau đó bị oxy hóa tới 6-Pgluconat. Tại điểm này, sự loại nước xảy ra tạo thành 2-keto-3-deoxy-6-Pgluconat (KDPG), chất này sau đó bị thuỷ phân nhờ KDPG-aldolase. Từ một
mol glucose sẽ tạo thành 2 mol pyruvat và sinh ra một mol ATP.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 19


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Các nghiên cứu nuôi chủng Zymomonas mobilis ZM4 trên các môi
trường nhân tạo chứa glucose, fructose hoặc saccharose đã cho thấy rằng
loài vi khuẩn này không có khả năng chuyển hoá các loại đường này theo
bất kì một con đường nào khác ngoài con đường ED. Dẫn liệu động học sinh
trưởng của loài vi khuẩn này được trình bày theo bảng sau:
Bảng-Các thông số động học đối với sinh trưởng của chủng Zymomonas
mobilis ZM4 trong môi trường nuôi cấy tĩnh với các nguồn carbon khác
nhau (nồng độ ban đầu 250g/l-theo N. Kosaric và ctv., 1983)

Thông số
Glucose

Cơ chất
Fructose Saccharose

Tốc độ sinh trưởng(h-1)
Tốc độ tiêu thụ cơ chất(g/g/h)
Tốc độ tạo thành etanol(g/g/h)
Tốc độ tạo thành etanol(g/g/h)

0,18
11,3
5,4
0,015

0,10
10,4
5,1
0,009

0,14
10,0
4,6
0,014

Sản lượng etanol(g/g)
Sản lượng etanol(% so với lí thuyết)
Nồng độ etanol cực đại(g/l)
Thời gian có tốc độ cực đại(h)

0,48
94,1
117
0-19

0,48
94,1
119
0-28

0,46
90,2
89
0-15

Bảng-Các thông số động học đối với sinh trưởng của chủng Zymomonas
mobilis ZM4
Theo bảng này tốc độ hấp thu đường và sự sản sinh ethanol đạt cực
đại khi sử dụng môi trường chứa glucose. Sự kiềm hãm do cơ chất không
biểu hiện nghiêm trọng ở loài vi khuẩn này vì sinh trưởng có thể ở nồng độ
40% glucose.
Khi lên men nước mía, chủng Zymomonas mobilis Z7 có khả năng
kết thúc sự lên men 100-200g/l saccharose với hiệu quả 59–88% trong vòng
GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 20


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

20–29h. Tốc độ sản sinh etanol dao động từ 2,2–5,3 g/l/h trong các thí
nghiệm loại một lít. Các kết quả này phù hợp với động học lên men trên các
môi trường bán tổng hợp dưới các điều kiện tương tự. Điều này chỉ ra rằng
các cofacto cần thiết, các ion kim loại cũng như các nồng độ C, N, P là đầy
đủ cho quá trình lên men ethanol do vi khuẩn này thực hiện.

Bảng _Các thông số động học đối với Z.mobils và Saccharomyces
cerevisae trên các môi trường chứa 250g glucose trong điều kiện nuôi cấy tĩnh
không thông khí (30oC, pH5,0 – theo N.Kosaric và ctv_1983)
Các thông số động học
Tốc độ sinh trưởng riêng(l/h)
Tốc độ hấp thu glucose riêng(g/g/h)
riêng(g/g/h)
0,019
Sản lượng etanol (g/g)

Sản lượng etanol tương đối(%)
Nồng độ etanol cực đại(g/l)

Z. mobilis
0,13
5,5
2,5
0,033
0,47
92,5
102

S. uvarum
0,055
2,1
Tốc độ tạo thành etanol
2,1
Sản lượng tế bào(g/g)
0,44
86
108

Bảng _Các thông số động học đối với Z.mobils và Saccharomyces cerevisae
Bảng trên cho thấy trong điều kiện nuôi tĩnh (giaùn ñoaïn), Zymomonas
mobilis lên men hiệu quả hơn Saccharomyces uvarum. Các thông số động học
thể hịên tính ưu thế này là tốc độ simh trưởng (2,4 lần cao hơn nấm men), tốc
độ sinh ethanol riêng phần (2,9 lần cao hơn) và tốc độ hấp thu glucose riêng
phần (2,6 lần cao hơn)
GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 21


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Trong lên men nấm men, oxy cần thiết để tổng hợp thành tế bào, ổn định
các cấu trúc lipid, và duy trì các quá trình trong tế bào nói chung. Tuy nhiên,
điều kiện hiếu khí cũng dẫn đến việc giảm thu hoạch cồn và tăng nồng độ sinh
khối do hiệu ứng Pasteur. Vì nhiều vi khuẩn là kỵ khí nên có thể đạt được
những năng suất cồn cao hơn và sinh khối thấp hơn. Nồng độ tế bào vi khuẩn
thấp hơn cũng là một hậu quả của việc năng lượng giành cho sinh trưởng đạt
được thấp hơn (1ATP trên 1 glucose tiêu thụ theo con đường ED so với 2ATP
theo con đường EM ở nấm men).

Sơ đồ con đường ED

e.
Nguyên liệu và môi trường lên men
Zymomonas mobilis được nuôi cấy trong môi trường glucose (glucose
80g/dm3,ph ần chi ết men 10 g/dm3, KH2PO4 1g/dm3, (NH4)2SO4 1g/dm3, và
MgSO4.7H2O 0.5 g/dm3.
Môi trường glucose ( glucose 80 đến 250 g/dm 3, phần chiết men 10
g/dm3, KH2PO4 1g/dm3, (NH4)2SO4 1 g/dm3, v à MgSO4.7H2O 0.5 g/dm3 được
sử dụng trong thí nghiệm.

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 22

Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Quá trình lên men được thực hiện trong bình Erlenmeyer chứa 0.2 dm 3
môi trường và 0.2 chất để chủng ( 80 g/dm 3 môi trường glucose sau 24 giờ lên
men ở 300C).
2.CLOSTRIDIUM
a-Đặc điểm
Clostridium được phát hiện từ năm 1893, là một loại vi khuẩn kỵ khí, tự
dưỡng, sống tự do trong đất.Vi khuẩn G +, có hình que, khi còn non có khả năng
di động nhờ tiên mao, khi già mất khả năng di động.
Quá trình phát triển qua 5 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Các tế bào tạo thành những hình sợi kéo dài
Giai đoạn 2: Giai đoạn tách các hình sợi này ra
Giai đoạn 3: Giai đoạn có 1 tế bào hoạt động rất mạnh
Giai đoạn 4: Giai đoạn tạo thành nha bào. Đây là giai đoạn phát dục
không ổn định nên hình thành bào tử có tính đề kháng cao.Bào tử hình thành ở
bên trong nên được gọi là nội bào tử.
Bào tử có hình cầu, hình bầu dục hay hình oval, kích thước từ 0.2-2
µ.Bào tử nằm ở 1 đầu hoặc ở giữa của tế bào. Do kích thước bào tử lớn nên làm
biến dạng tế bào vi khuẩn.Bào tử trong suốt, được cấu tạo bới 1 màng bao bọc,
1 khối bào tương đặc.Tế bào vi khuẩn bọc ngoài bào tử trong vài giờ hoặc vài
ngày, tuỳ điều kiện cụ thể mà chúng bị tan ra.Bào tử có sức đề kháng cao, có
thể chịu được điều kiện môi trường bất lợi như chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất
độc hại nhiều, nhiệt độ cao hay có sự thay đổi điều kiện sinh trưởng…
Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử phát triển thành vi khuẩn (bào tử nảy
mầm).Bào tử dài ra, vi khuẩn non thoát ra ở 1 đầu hoặc giữa thân

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 23

Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

Giai đoạn 5: Giai đoạn sinh sản
Clostridium có khả năng đồng hoá nhiều nguồn Cacbon khác nhau như đường,
tinh bột…Nó thuộc vi sinh vật kị khí nên các sản phẩm trao đổi chất của nó
thường là các loại axit hữu cơ, butanol, axeton. Đó là các sản phẩm chưa được
oxy hoá hoàn toàn.
b.Điều kiện phát triển:
P và K là 2 nguyên tố rất cần thiết cho sự phát triển và cố định Nitơ của
Clostridium. Ngoài ra, các nguyên tố vi lượng khác như Mo, Co, Cu, Mn cũng
rất cần thiết đối với Clostridium có khả năng phát triển ở pH = 4.7 – 8.5. Bào
tử của chúng có thể chịu đựng được nhiệt độ cao, có thể sống được 1 giờ ở 80 0

C. CÁC ỨNG DỤNG CHUNG CỦA ETHANOL
Ethanol có thể sử dụng như là nhiên liệu cồn (thông thường được trộn
lẫn với xăng) và trong hàng loạt các quy trình công nghiệp khác.
Ethanol cũng được sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì
điểm đóng băng thấp của nó.sản xuất các loại rượu, bia, cồn, glycerin, bánh
mì (làm nở bột mì) và một số loại nước giải khát. sản xuất rượu bia, dùng
các loại nấm men sau đây để lên men.
Mặt khác, ethanol cũng được sử dụng trong các gel vệ sinh kháng khuẩn phổ
biến nhất ở nồng độ khoảng 62%. Khả năng khử trùng tốt nhất của êtanol
khi nó ở trong dung dịch khoảng 70%; nồng độ cao hơn hay thấp hơn của
êtanol có khả năng kháng khuẩn kém hơn. Nó là hiệu quả trong việc chống
lại phần lớn các loại vi khuẩn và nấm cũng như nhiều loại virus, nhưng
không hiệu quả trong việc chống lại các bào tử vi khuẩn. Các tỷ lệ khác của
êtanol với nước hay các dung môi khác cũng có thể dùng làm dung môi.
Các loại đồ uống chứa cồn có hương vị khác nhau do có các hợp chất

tạo mùi khác nhau được hòa tan trong nó trong quá trình ủ và nấu rượu. Khi
êtanol được sản xuất như là đồ uống hỗn hợp thì nó là rượu ngũ cốc tinh
khiết .

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 24


Đề tài: Hệ VSV lên men ethanol chủng loại, đặc điểm, hình thái, cấu trúc ứng dụng

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
2.
3.
4.




Vi sinh vật học - Nguyễn Lân Dũng (chủ biên) - NXB Giáo Dục
Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm - Bùi
i - ĐHQG TPHCM – ĐH Bách Khoa
5. Cơng nghệ sản xuất cồn etylic = NXB Khoa học và kĩ thuật - PGS
TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng -Trường ĐH
Bách Khoa Hà Nội
6. Công nghệ Vi sinh vật, Tập 3: Thực phẩm lên men truyền thống Nguyễn Đức Lượng - Trường ĐH Kỹ Thuật TP HCM

GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Lệ

Trang 25