CHƯƠNG 6 QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ PHÂN GiẢI CÁC CHẤt

CHƯƠNG 6
QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ PHÂN GiẢI
CÁC CHẤT
GV: VŨ NGỌC HÀ VI

1


1. QUÁ TRÌNH LÊN MEN
• Lên men là một quá trình chuyển hóa sinh học
các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật tạo thành
năng lượng hóa học dưới dạng ATP không có
oxi phân tử tham gia (không có sự thay đổi về
trạng thái oxi hóa)

2


Phân loại sản phẩm của quá trình lên
men

Tế bào vi
sinh vật

Enzyme

Chất điều
vị

Dược
phẩm

Hóa chất

3


QUÁ TRÌNH LÊN MEN
Đặc điểm sinh
lý, sinhhóa

Động học quá
trình

Yếu tố ảnh
hưởng

Hoạt động
sống của VSV

Yếu tố dinh
dưỡng

4


Điều kiện
nuôi cấy

• Môi trường đặc
• Môi trường lỏng

Thời gian
nuôi cấy

• Vi khuẩn 24-48h
• Nấm men, vi nấm, xạ khuẩn 72-120h

Khả năng
sử dụng oxy

• Hiếu khí
• Yếm khí
• Yếm khí tùy tiện
5


Vi sinh vật hiếu khí
• Có hệ thống men hô hấp
• Quá trình oxi hóa dùng
phân tử oxy làm chất nhận
Hydro

Vi sinh vật kị khí
• Không có hệ thống men hô
hấp
• Quá trình oxi hóa nhờ
enzyme dehydrolaza, chất
hữu cơ có liên kết không
bão hòa nhận Hydro
• -> tạo năng lượng bổ sung

6


PHÂN GiẢI GLUCOSE
SACCHAROSE

MALTOSE

LACTOSE

MALTOTRIOSE

PHÂN
GIẢI

POLYSACCHARIDE
(TINH BỘT)

7


Đường phân EMP

Glucose + 2ADP + 2Pi + 2NAD+
2 Pyruvate + 2ATP + 2NADH + 2H+

8

Đường phân EMP: 10 phản ứng
Pha đầu tư năng lượng
• 5 phản ứng đầu tiên
• Đường được hoạt hóa
nhờ phosphoryl hóa
• Tạo fructose-1,6biphosphate (6C)
• Đường 6C được cắt
thành 2 mol triose
phosphate (3C)

Pha phát sinh năng lượng
• Từ phản ứng 6-10
• Triose phosphate (3C)
được hoạt hóa tạo hợp
chất cao năng
• Hợp chất cao năng
chuyển phosphate cho
ADP ->ATP
 Phosphoryl hóa ở mức
độ cơ chất
9


PHÂN GIẢI CELLULOSE
• Cellulose là loại polymer phức tạp chiếm
từ 30-50% trọng lượng khô TB thực vật,
cấu trúc cơ bản của vách tế bào thực vật.
• Trong tự nhiên vsv có enzyme cellulase là
những vi sinh vật phân giải sợi bông, đay
• Có trong dạ cỏ của động vật nhai lại giúp

tiêu hóa các chất giàu cellulose thành
glucose, maltose
10


PHÂN GIẢI CELLULOSE
Cellulose tự
nhiên

Cellulose
biến đổi

Oligome
(cellulose
phân tử nhỏ)

Glucose

Cellobiose
Cellotriose

11


PHÂN GIẢI CELLULOSE
THAM GIA THỦY PHÂN CELLULOSE LÀ HỆ ENZYME CELLULASE
-Vi khuẩn
-Xạ khuẩn
-Nấm mốc

12


PHÂN GIẢI CELLULOSE

13


CHU TRÌNH CARBON TRONG TỰ
NHIÊN
• Carbon tồn tại dưới dạng oxy hóa như
CO2 các hợp chất cacbonate tồn tại dưới
đại dương, ao hồ nước ngọt
• Sự biến đổi CO2 thành các hợp chất hữu
cơ nhờ quá trình khử được thực hiện nhờ
hoạt động quang hợp
• Sự biến đổi các hợp chất carbon hữu cơ
trở về trạng thái vô cơ là nhờ quá trình oxy
hóa (quá trình hô hấp)
14


15


2. LÊN MEN RƯỢU
• Lên men rượu là một quá trình sinh hóa
phức tạp cần có sự tham gia của nấm
men hoặc một số vi sinh vật khác.
• Trong quá trình lên men, đường được

biến đổi thành rượu etylic và CO2, đồng
thời giải phóng năng lượng nhờ sự xúc tác
của hàng loạt hệ enzyme khác nhau

16


Tác nhân lên men rượu
•
•
•
•
•
•

Chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae
Tính chất:
Phát triển mạnh trong dịch đường lên men.
Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng và hoàn
toàn.
Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao.
Chịu được nồng độ cồn cao.
Chịu được môi trường có độ acid cao.
Nhiệt độ tối ưu: 25-300C


CÁC GIAI ĐOẠN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN
RƯỢU
Tinh bột
1. Đường hoá

Đường
2. Lên men

rượu
3. Chưng cất và tinh chế
cồn


Đường hoá

Cấu trúc của tinh bột

Quá trình đường hóa


Nguồn enzyme:
Thực vật:
• Malt có α-amylase, β-amylase, limit dextrinase,
r-enzyme
• Các enzyme này hoạt động cùng lúc và rất nhanh
• Đường hóa không hoàn toàn  cần lên men

Vi sinh vật:
• Bacillus licheniformis
• Bacillus subtili
• Aspergillus oryzae

α- amylase

Lên men (rượu hóa)
Glucose + chất dinh dưỡng
Hấp thụ qua bề mặt tế bào nấm
men rồi thẩm thấu qua màng bán
thấm vào trong tế bào
Rượu, CO2
Qua màng tế bào chất,
khuếch tán và tan vào môi
trường xung quanh


Phương trình tổng quát của lên men:
C6H12O6 = 2C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP


Hiệu ứng Pasteur
• Sự ức chế lên men rượu khi có mặt oxy
– Khi có oxy, quá trình lên men bị ức chế và chuyển
sang cơ chế hô hấp. trong quá trình này, ATP được
tổng hợp mạnh mẽ. Do đó trạng thái tích lũy năng
lượng của tế bào tăng lên, vsv chỉ cần một lượng
glucose không nhiều cũng đủ để duy trì sự sống và
phát triển của chúng.
– Hiệu ứng Pasteur làm giảm sự tạo thành etanol
CO2 và cả lượng tiêu thụ đường.
23


3. LÊN MEN LACTIC

LÊN MEN LACTIC
ĐỒNG HÌNH

LÊN MEN LACTIC
DỊ HÌNH

• Sản phẩm là acid
lactic

• Acid lactic
• Acid acetic, etanol,
CO2

24


Vi khuẩn lactic
Giống

Hình dạng tế bào

Kiểu lên men

Streptococcus

Cầu – chuỗi

Lactic đồng hình

Leuconostoc

Cầu – chuỗi

Lactic dị hình

Pediococcus

Cầu – tứ cầu

Lactic đồng hình

Lactobacillus

Que – chuỗi

Lactic đồng hình và
dị hình

Bifidobacterium

Tùy loài, nhiều dạng Lên men lactic và
acetic

ĐẶC ĐiỂM CHUNG
- Vi khuẩn Gram dương, bất động, không sinh bào tử
- Vi sinh vật đa khuyết dưỡng

- Vi khuẩn kị khí tùy nghi, vi hiếu khí
25