Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ lên men cồn ethylic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO VI SINH THỰC PHẨM
Đề tài:

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC

GVHD: TS.Nguyễn Thúy Hương
Nhóm thực hiện :
1.
2.
3.
4.

Dương Hoài Nam
Nguyễn Hoàng Phong
Đoàn Thị Như Quỳnh
Bùi Thị KimThy

MSSV:60701505
MSSV:60701792
MSSV:60702001
MSSV:60702437

Lớp: HC07TP –Nhóm :01-B

Tháng 05 năm 2009


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic

MỤC LỤC
-------Lời mở đầu

5

A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN CỒN ETHYLIC

6

I-Nấm mốc

6

I.1.Giới thiệu chung về nấm mốc

6

I.2.Hình thái ,kích thước nấm mốc

6

I.3. Cấu tạo nấm mốc

7

I.4.Phương thức sinh sản của nấm mốc

8

I.5.Những loại nấm thường dùng
trong công nghệ lên men cồn ethylic
II.Nấm men

11
19

II.1. Giới thiệu chung về nấm men

19

II.2. Nấm men dùng trong sản xuất cồn ethylic

24

III-Vi khuẩn

30

III.1.Giới thiệu chung

30

III.2.Các vi khuẩn lên men cồn ethylic

30

B-QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETHYLIC

38

I.Sơ đồ quy trình
I.1.Sơ đồ tổng quát
Lớp HC07TP

38
38
Trang 2


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
I.2.Sơ đồ quy trình cho phương pháp amylase

39

I.3. Sơ đồ quy trình cho phương pháp mycomalt

40

II-Nguồn nguyên liệu

41

II.1.Tinh bột

41

II.2.Rỉ đường (mật rỉ)

44

II.3.Chất xơ

46

III.Xử lý nguyên liệu

48

III.1. Xử lý nguyên liệu tinh bột và đường hóa tinh bột

48

III.2.Xử lý mật rỉ

66

IV.Quy trình lên men

67

IV.1.Đại cương về lên men

67

IV.2.Nấm men trong sản xuất cồn ethylic

68

IV.3.Cơ chế hóa sinh học của quá trình lên men cồn

69

IV.4.Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian
của quá trình lên men cồn

73

IV.5.Các vi khuẩn có hại đối với nấm men

79

IV.6.Nấm men giống

81

IV.7.Các yếu tố hóa học,lý học ảnh hưởng đến
sinh trưởng ,phát triển và lên men
IV.8.Tiến hành lên men rượu

88

IV.9.Chuẩn bị và lên men dịch đường từ dung dịch mật rỉ

95

V.Chưng cất và tinh chế sản phẩm
V.1.Tiến hành chưng cất cồn thô từ giấm chín
Lớp HC07TP

84

101
102
Trang 3


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
V.2.Tinh chế cồn thô

106

V.3.Một số dụng cụ chứa đựng sản phẩm

109

VI.Hiệu suất quá trình

110

VII.Tổng hợp lợi dụng trong sản xuất cồn

115

VII.1.Tổng hợp lợi dụng từ bã sản xuất

115

VII.2.Sử dụng CO2 trong quá trình lên men thoát ra

118

VII.3.Sử dụng dầu Fusel

121

VII.4.Tận dụng nguồn nhiệt trong sản xuất

122

C-Tổng kết và xu hướng phát triển

123

I.Tổng kết

123

II. Xu hướng phát triển

126

II.1. Nguồn nguyên liệu và tác nhân vi sinh vật

126

II.2. Nhiên liệu sinh học

132

Tài liệu tham khả

Lớp HC07TP

137

Trang 4


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic

Lời mở đầu
Như ta đã biết, mợt trong những thức uống truyền thống của các nước trên
thế giới, nhất là ở Việt Nam, là rượu mà thành phần chính của nó là cồn ethylic.
Đây là thức uống khơng thể thiếu, thậm chí còn làm nên nét đặc trưng trong nền
văn hóa ẩm thực của mỡi quốc gia. Ngoài ra, cồn ethylic còn được ứng dụng rất
rợng rãi nhiều lĩnh vực như : làm dung mơi trong cơng nghiệp hóa chất, trong cơng
nghiệp thực phẩm ; làm chất sát trùng trong y tế ;ứng dụng trong y học ,dược phẩm
;…
Ngày nay, theo hiện trạng chung của các nước trên toàn thế giới, nguồn
nhiên liệu hóa thạch đang dần dần cạn kiệt, các quốc gia đang có xu hướng triển
khai sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, trong đó sử
dụng nhiên liệu ethanol (cồn ethylic) đang được nhiều nước quan tâm ,ứng dụng.
Do đó việc sản xuất ethanol với quy mơ cơng nghiệp ngày càng trở nên quan trọng
và cần thiết đối với mỡi quốc gia trên thế giới.

Công nghệ cồn ethylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế biến
các nguyên liệu chứa tinh bột, đường, cellulose, ethylen thành sản phẩm ethylic
hay ethanol.Trong quy trình cơng nghệ sản xuất cồn ethylic khơng thể thiếu được
sự có mặt của vi sinh vật hay chế phẩm từ vi sinh vật. Nếu ta có phương pháp ứng
dụng mợt cách có hiệu quả các vi sinh vật vào cơng nghệ lên men cồn ethylic thì
hiệu quả sản xuất tăng lên rất nhiều lần, sản phẩm làm ra vừa đảm bảo chất lượng,
vừa tăng nhanh được sản lượng sản xuất.
Trong số các nhóm vi sinh vật thì nấm mốc, nấm men, vi kh̉n là những
nhóm vi sinh vật có triển vọng nhất, được ứng dụng nhiều nhất. Trong đề tài này,
ta đi sâu vào tìm hiểu ứng dụng của nấm mốc, nấm men trong lên men cồn ethylic.

Lớp HC07TP

Trang 5


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic

A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN CỒN ETHYLIC:
I-Nấm mốc
I.1.Giới thiệu chung về nấm mốc :
Nấm mốc (mold) là tên chung chỉ các loại nấm hiển vi có cấu tạo sợi .
Khác với nấm men, có không phải là những tế bào riêng biệt mà là một hệ sợi phức
tạp, đa bào có màu sắc phong phú.Chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng ,có bào tử
không có diệp lục tố, không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí CO 2 mà
sử dụng trực tiếp chất hữu cơ có sẵn để sinh sống .
Nấm mốc chỉ mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí, vì vậy
chúng thương xuyên phát triển trên bề mặt của cơ chất, dưới dạng những lớp lúng
phúng hình sợi, lớp mạng nhện hay khối sợi bông.Trong cơ chất chúng phát triển

trong các khoang hổng chứa không khí. Nhiều loại nấm mốc có giá trị lớn trong
công nghiệp, trái lại nhiều loại nấm lại gây nhiều thiệt hại trong công nghiệp, nhất
là công nghiệp thực phẩm, trong y học;…
I.2.Hình thái, kích thước nấm mốc :
-Nấm mốc có cấu tạo hình sợi phân nhánh, tạo thành một hệ sợi
chằng chịt phát triển rất nhanh gọi là khuẩn ti thể hay hệ sợi nấm.
-Nấm mốc cũng có 2 loại khuẩn ti: Chiều ngang của khuẩn ti
thay đổi từ 3 - 10µm
• Khuẩn ti khí sinh mọc trên bề mặt môi trường, từ đây
sinh ra những cơ quan sinh sản.
• Khuẩn ti dinh dưỡng là khuẩn ti cơ chế sinh trưởng, phát
triển mọc sâu vào môi trường.
-Khuẩn lạc của nấm mốc cũng có nhiều màu sắc như khuẩn lạc
xạ khuẩn. Khuẩn lạc nấm mốc khác với xạ khuẩn ở chỗ nó phát triển nhanh hơn,
thường to hơn xạ khuẩn ở chỗ nó phát triển nhanh hơn, thường to hơn khuẩn lạc xạ
khuẩn nhiều lần. Dạng xốp hơn do kích thích khuẩn ti to hơn. Thường thì mỗi
khuẩn lạc sau 3 ngày phát triển có kích thước 5 - 10 mm, trong khi đó khuẩn lạc xạ
khuẩn chỉ khoảng 0,5 - 2 mm.
Lớp HC07TP

Trang 6


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic

I.3. Cấu tạo nấm mốc :
-Nấm mốc có tở chức tế bào phức tạp hơn nấm men, trừ mợt số
nấm mốc bậc thấp có cấu tạo đơn bào phân nhánh. Ở những nấm mốc bậc thấp
này, cơ thể là mợt hệ sợi nhiều nhân khơng có vách ngăn.
-Đa số nấm mốc có cấu tạo đa bào, tạo thành những tở chức

khác nhau như sợi khí sinh, sợi cơ chất. Sợi cơ chất của nấm mốc khơng đơn giản
như ở xạ kh̉n mà phức tạp hơn. Có những loài có sợi cơ chất giống như rễ chùm
ở thực vật gọi là rễ giả
Ví dụ: Aspergillus niger. Ở những loài nấm mốc ký sinh trên thực vật, sợi
cơ chất tạo thành những cấu trúc đặc biệt gọi là vòi hút.
-Ở mợt số loài nấm mốc, các sợi nấm nối với nhau thơng qua
các cầu nối, các cầu nối hình thành giữa các sợi nằm gần nhau gọi là sự hợp nối do
có hiện tượng 2 khối ngun sinh chất trợn lẫn với nhau. Đó có thể là mợt hình
thức lai dinh dưỡng.
-Mợt số loài nấm mốc có cấu tạo gần giống mơ thực vật gọi là
mơ giả. Đó là các tở chức sợi xốp gồm các sợi nấm xếp song song với nhau tạo
thành mợt tở chức sợi xốp.
-Ngoài tở chức sợi xốp còn có tở chức màng mỏng giả gần
giống như màng mỏng ở thực vật bậc cao. Chúng gồm những tế bào có kích thước
xấp xỉ nhau hình bầu dục, xếp lại với nhau. Hai tở chức trên có ở thể đệm và hạch
nấm.
• Thể đệm cấu tạo bởi nhiều kh̉n ti kết lại với nhau, từ đó sinh ra các cơ
quan sinh sản của nấm mốc.
• Hạch nấm thường có hình tròn hoặc hình bầu dục khơng đều, kích thước tuỳ
theo loài, từ dưới 1 mm đến vài cm. Đặc biệt có loài có kích thước hạch nấm tới
vài chục cm. Hạch nấm là mợt tở chức giúp cho nấm sống qua những điều kiện
ngoại cảnh bất lợi. Sợi nấm tồn tại trong hạch khơng phát triển. Khi gặp điều
kiện tḥn lợi hạch sẽ nảy mầm và phát triển bình thường.
Cấu tạo tế bào của nấm không khác với cấu tạo của các sinh vật khác. Màng
tế bào cấu tạo bởi cellulose; ở nhiều loại nấm, trong màng tế bào có chứa kitin.
Trong tế bào chất có không bào và các chất khác. Các chất dự trữ thường gặp ở
nấm là glycozen, hạt volutin và các giọt mỡ. Tế bào nấm có 1,2 hoặc nhiều
nhân. Ở nấm, hiện tượng nhiều nhân rất phổ biến.

Lớp HC07TP

Trang 7


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic

I.4.Phương thức sinh sản của nấm mốc:
Nấm mốc có 3 hình thức sinh sản chính
a.Sinh sản dinh dưỡng:
- Sinh sản dinh dưỡng bằng khuẩn ti: là hình thức từ một khuẩn ti gây ra những
đoạn nhỏ, những đoạn nhỏ này phát triển thành một hệ khuẩn ti.
- Sinh sản dinh dưỡng bằng hạch nấm: như đã nói ở phần trên.
- Sinh sản dinh dưỡng bằng bào tử dày: trên phần giữa của khuẩn ti hoặc phần
đầu khuẩn ti hình thành tế bào có màng dầy bao bọc, bên trong chứa nhiều chất dự
trữ. Gặp điều kiện thuận lợi bào tử dầy sẽ nảy mầm thành một hệ sợi nấm. Bào tử
dầy thường là đơn bào, đôi khi là 2 hoặc nhiều tế bào.
b.Sinh sản vô tính:
- Bào tử kín: là bào tử hình thành trong một nang kín. Ở một số loài, bào tử nằm
trong nang có tiên mao, khi nang vỡ bào tử có khả năng di động trong nước gọi là
động bào tử (Zoospore).
Sự khác nhau giữa bào tử dày ở sinh sản dinh dưỡng và bào tử kín ở sinh sản vô
tính: bào tử dầy chính là một hoặc một vài tế bào trong một sợi nấm hình thành
màng dầy bọc lại. Bào tử kín phức tạp hơn, có cơ quan mang bào tử là nang, có
nang trụ, cuống nang ...
- Bào tử đính: là hình thức bào tử được hình thành bên ngoài cơ quan sinh bào tử
chứ không nằm trong nang kín. Hình thức này có nhiều loại khác nhau.
Ngoài các hình thức trên còn một số hình thức khác nữa. Trên cùng một loài
nấm mốc có thể có nhiều hình thức sinh sản khác nhau.
Ví dụ: như Fusarium có bào tử dày và bào tử đính. Cách phát sinh bào tử
khác nhau cũng có thể có cùng ở một loại nấm.

-

c.Sinh sản hữu tính:
Nấm mốc có 3 hình thức sinh sản hữu tính :đẳng giao, dị giao và tiếp hợp.

Lớp HC07TP

Trang 8


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
Đẳng giao: Từ sợi kh̉n ti sinh ra các túi giao tử trong có chứa giao tử. Các
giao tử và túi giao tử hoàn toàn giống nhau giữa cơ thể “đực” và cơ thể “cái”.
Dị giao:là trường hợp các giao tử và túi giao tử ở cơ thể “đực” và “cái” khác
nhau.

Sinh sản hữu tính: Dị giao

Tiếp hợp: Hình thức sinh sản thường có ở nấm tiếp hợp.
Nấm sinh sản chủ yếu bằng bào tử, từ bào tử mọc ra sợi nấm và sau đó là
hệ sợi nấm. Mặc dù vậy, bất cứ một đọan sợi nấm hoặc một mảnh nào của hệ
sợi cũng có thể dùng để sinh sản được, các đoạn này khi rơi trên môi trường
dinh dưỡng thì phát triển và tạo thành một hệ sợi nấm mới. Trong phòng thí
nghiệm thường dùng phương pháp này để nhân giống và phân lập.

Lớp HC07TP

Trang 9

Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic

Quá trình hình thành bào tử túi (từ A đến J)
Lớp HC07TP

Trang 10


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic

I.5.Những loại nấm thường dùng trong công nghệ lên men cồn
ethylic:
a). Rhizopus :
Rhizopus coù nhieàu loaïi: Rhi. japonicus, Rhi. Orysee, Rhi. pekaII, Rhi.
Tonkinensis…

Lớp HC07TP

Trang 11


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
Rhizopus có đặc điểm sinh trưởng bằng “giả chi” để lan rộng trên bề mặt.
Ở những điểm tiếp xúc với môi trường đặc, thành ống nghiệm… có một chùm rễ
giả. Ở chỗ có giả căn, thân bò tiếp tục phát triển và sinh ra các cuốn tử nang
chứa nhiều bào tử. Bào tử sinh ra từ nang trụ ở bầu cuống. Vì một phần nang trụ
tiếp xúc với vách nang, do đó khi soi kính, nửa dưới của nang lộn ngược như cái
ô mà cuống nang trụ là cán ô. Lúc non, bào tử nang trắng, lúc già màu đen, bên
trong có nhiều bào tử. Bào tử hình trứng hay hình bán cầu, mặt thường có nếp
nhăn, kích thước 5 - 8μm.Nhiệt độ phát triển thích hợp 32-340C.

Rhizopus sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp nhưng ít gặp. Chủ yếu sinh sản
dinh dưỡng bằng hậu bào tử, khuẩn ty và sinh sản vô tính bằng bào tử nội sinh.
Nhìn bề ngoài dễ nhầm lẫm Rhizopus với Absidi. Absidi khác với Rhizopus ở
chỗ : bào tử nang hình quả lê và giả căn mọc ở giữa thân bò, không cùng gốc
cuống bào tử nang.
Rhizopus, Absidi thường thấy trên củ, hạt ẩm, bánh mì, cơm, xôi …để trong
không khí vài ngày. Bằng mắt thường thấy khuẩn ty của chúng như những
“tấm” mạng nhện, bào tử nang lúc non trắng, khi già đen nhạt có những chấm
nhỏ. Bào tử dễ bay trong không khí, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm.
Rhizopus thường được nuôi cấy, phát triển trên môi trường dòch thể giàu
dinh dưỡng và có thông khí, hệ enzym amylase tương đối hòan chỉnh, nên
thường được dùng trong sản xuất rượu theo phương pháp amilose và nuôi cấy
nấm mốc lỏng (phương pháp bề sâu).
b). Mucor

Lớp HC07TP

Trang 12


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic

NấmMucor
Mucor và Rhizopus rất giống nhau. Song có thể phân biệt giữa Mucor và
Rhizopus ở 3 điểm : Mucor không có thể giả căn, cuống bào tử nang có thể sinh
ra ở bất kỳ chỗ nào có nang trụ không có hình bán cầu, không sát với vách bào
tử nang
Khuẩn ty của Mucor có 2 loại (+) và (-) màu trắng phân nhánh, giống nhau
về hình thái, khác nhau về sinh lý. Từ một lọai khuẩn ty có thể sinh sản vô tính.
Từ 2 loại khuẩn ty có thể sinh sản hữu tính theo kiểu tiếp hợp để cho bào tử

nang đa hạch, về sau là các bào tử nội sinh.
Trong sản xuất thường gặp các loại : Mucor rouxii, Mucor mucedo, Mucor
javanicus, Mucor hydrophilus… Nhưng sử dụng phổ biến trong sản xuất rượu ở
nước ta là Mucor rouxii.
Ở Mucor rouxii, ngoài hệ men amylase còn có enzym rượu hóa nên trong
điều kiện yếm khí, enzym của Mucor rouxii có thể biến đường thành rượu.
Hiện tượng này rất hay gặp trong quá trình sản xuất nấm mốc bề mặt trên môi
trường chất rắn có tinh bột giữ ở nhiệt độ cao (39-400C).
Mucor rouxii phát triển mạnh trên môi trường thạch Csepek, khuẩn ty phân
nhánh nhiều, không vách ngăn, đa nhân, khuẩn lạc cao, không nếp nhăn, bán
vào nắp hộp lồng (petrie). Đặc biệt cuống bào tử nang phân nhánh không có

Lớp HC07TP

Trang 13


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
thứ tự nhất đònh. Bào tử nang thường tròn, đường kính 60-80 μm. Nang trụ 20-25
μm. Bào tử tròn, đường kính 6-7 μm.
Khuẩn ty lúc non màu trắng, già có màu xám nhạt. Bào tử nang từ màu
trắng chuyển dần sang màu hơi vàng, đỏ xám, đen, làm cho màu khuẩn lạc xám
dần. Mặt dưới khuẩn lạc không có nếp nhăn, không màu.
c). Aspergillus

Khuẩn lạc trên mơi trường thạch đĩa và cơ quan sinh sản của nấm mốc chi Aspergillus

Aspergillus có thể tìm thấy dễ dàng ở khắp mọi nơi, trên mọi cơ chất. Vào
khoảng năm 1877, ở Nhật, người ta đã phát hiện và sử dụng Aspergilus vào sản
xuất rượu, phân giải acid…

Aspergillus gồm rất nhiều loại, nhưng trong công nghiệp sản xuất rượu
thường dùng các loại : Asp.flavus, Asp.oryzae, Asp.batatae, Asp.awamori,
Asp.niger,Asp.usami…

Lớp HC07TP

Trang 14


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic

Aspergillus có đặc điểm sau: khuẩn ty không màu hay vành nhạt. Có 2
loại : khuẩn ty ký sinh phát triển trên mặt môi trường và khuẩn ty dinh dưỡng
ăn sâu vào trong môi trường. Khuẩn ty phân nhiều nhánh, có nhiều ngăn tế bào
mỗi tế bào có một nhân. Nang và nang bào tử là quả thể màu vàng kim. Khi
Aspergillus hình thành đính bào tử dễ phân biệt với các mốc khác. Cuống đính
bào tử dài và thẳng, không phân nhánh mà đầu phình to tạo thành chóp nang.
Tế bào sinh cuống đính bào tử phân biệt với các tế bào khác gọi là tế bào
chân. Chóp nang có thể hình cầu, hình chùy, hình bán cầu… Xung quanh đầu có
nhiều cuống nhỏ. Tùy loài mà cuống nhỏ có 1 hay 2 tầng. Theo Thom và Raper
(1945), gọi chúng là cuống nhỏ sơ sinh và cuống nhỏ thứ sinh. Tất cả cuống nhỏ
đều có hình chai. Đính bào tử xếp thành chuỗi dài, càng gần bào tử càng lớn
dần. Những chuỗi đính bào tử xếp đối xứng tỏa tròn trên chóp nang. Đính bào
tử thường có hình cầu đơn bào, đa nhân, bề mặt xù xì. Do cuống đính bào tử và
bào tử có màu sắc, phát triển mạnh, nên màu của chúng trở nên màu của khuẩn
lạc. Màu khuẩn lạc Aspergillus rất khác nhau : đen, ghi, nâu, vàng, vàng lục,
lục vàng, lục, trắng…
Màu sắc có thay đổi tùy điều kiện môi trường, thời gian nuôi cấy… trên môi
trường nhất đònh (ví dụ môi trường Csepek); màu khuẩn lạc là một dấu hiệu để

Lớp HC07TP

Trang 15


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
phân loại. Asp rất nhạy đối với nguyên tố vi lượng, tạo ra màu sắc đặc biệt của
khuẩn lạc. Mulder đã xác đònh : Asp. Niger có màu sẫm nhất khi môi trường có
Cu2+ với nồng độ 0,00025%; ở nồng độ thấp hơn, màu khuẩn lạc nhạt dần. Khi
không có đồng, đính bào tử có màu vàng (bình thường là đen hay nâu)
 Aspergillus Oryzae: nuôi trên thạch Csepek thì trên vùng bào tử có màu
vàng lục trội về màu vàng. Vùng không có bào tử hẹp và trắng. Khuẩn
lạc không có nếp nhăn hoặc không rõ rệt. Bào tử nang đầu tròn 40-60
μm, cuống đính bào từ dài 0,8-1,5mm, đường kính 8-12 μm, có thể thấy
bằng mắt thường. Đính bào tử hình bầu dục hay quả lê, kích thước 4-6×57 μm. Tế bào chai đặc trưng của Aspergilus dễ thấy. Bào tử nang lúc non
trắng, lúc già vàng lục, càng già màu càng sẫm. Đính bào tử trần dễ bay.
Mốc này sinh ra các enzym amylase, invectase, maltase, protease và
catalase. Hoạt tính men amylase, protease rất cao. Mốc này phát triển
trong khoảng nhiệt độ 15 - 400C, tối thích 30 - 320C. Mốc này được sử
dụng nhiều rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu, tương, chao, thuộc
da, nước chấm lên men v.v…
 Aspergillus Flavus : nuôi trên thạch Csepek thì mặt trên vùng bào tử có
màu lục vàng, trội về màu lục. Khuẩn lạc thấp, đính bào tử nằm sát mặt
thạch, do cuống ngắn. Mặt dưới khuẩn lạc thường không màu, đôi khi
vàng nhạt. Bào tử nang đầu tròn 40 - 60 μm. Cuống đính bào tử ngắn 0,3 0,5mm. Đính bào tử tròn hay bầu dục 3,5 - 5 μm. Tế bào chân rõ dễ thấy.
Bào tử dễ bay. Aspergillus oryzae rất giống Asp. Flavus, chỉ khác là kích
thước lớn hơn, khuẩn lạc có màu trội hơn về màu vàng. Mốc này sinh ra
hệ enzym giống A.Oryzae, đặc biệt là protease rất hoạt động và chế
phẩm tinh khiết của enzym này được dùng làm tác nhân ổn đònh bia. Ở
một số môi trường có chất béo (trên lạc), mốc này có thể sinh ra độc tố

aflatoxin. Có một số tác giả xếp hai giống mốc này thuộc nhóm A.oryzaeflavus.
Lớp HC07TP

Trang 16


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
 Aspergillus niger : thường gọi là mốc đen. Trên môi trường thạch Csepek,
khuẩn lạc tròn, xốp, vùng bào tử màu nâu đen hoặc đen. Khuẩn lạc có
nếp nhăn rõ. Vùng giữa khuẩn lạc sau 3 - 4 ngày (2 - 4mm) cao hơn xung
quanh. Mặt dưới thường không màu, đôi khi vàng nhạt, thấy rõ nếp nhăn
từ tâm khuẩn lạc đi ra.
Bào tử nang đầu tròn, khá lớn (100 - 160 μm). Cuống đính bào tử dài 0,5 1,5mm hoặc hơn, đường kính 7 - 17 μm, thấy rõ bằng mắt thường. Cuống
nhỏ hay thể hình chai, có hai lớp hình lăng trụ. Lớp đầu dài lớn 15 - 25×3
- 4 μm. Đính bào tử tròn, đường kính 3 - 4 μm. Tế bào chân dễ nhận thấy.

Mốc sinh ra enzym amylase, invectase, maltase, protease, pectinase,
glucooxydase. Mốc này được dùng trong sản xuất rượu , sản xuất acid
citric, acid fumaric. Protease do mốc này họat động ở pH 2,5 - 3,5 còn ở
protease của A. orysee không hoạt động ở vùng pH này. Trên thế giới,
90% sản lượng acid citric được sản xuất bằng phương pháp lên men.

Lớp HC07TP

Trang 17


Ứng dụng vi sinh vật trong cơng nghệ sản x́t cờn ethylic
 Aspergillus usami (sử dụng ở nhà máy rượu Hà Nội) là chủng niger đã
được đột biến bằng tia phóng xạ Coban 60. Qua nghiên cứu chúng tôi

nhận thấy Asp.Usami của nhà máy rượu có những đặc điểm:
 Đính bào tử to, khi già có màu hơi nâu đen
 Nhiệt độ thích hợp 33 - 340C, độ ẩm 90 - 100%
 Hệ men amylase tương đối đầy đủ, nuôi trên môi trường rắn
(cám, trấu, bột ngô) trong điều kiện thích hợp, chỉ sau 36 - 40 giờ,
khả năng tích lũy men cao nhất. Ngoài tích lũy amylase,
Asp.usami còn sinh ra một lượng acid khá lớn (2 - 3% trong môi
trường), vì vậy amylase của Asp.usami có thể thủy phân tinh bột ở
pH 4 - 4,5. Mặt khác amylase của Asp.usami vẫn giữ được hoạt
tính ở nhiệt độ cao 600C ± 10C.

Asgergillus awamori và Asgergillus usami gần với A.niger có khả năng
sinh ra nhiều dextrinase và glucomylase, amylase sinh ra ít hoặc trung
bình. Mốc này được dùng nhiều trong công nghiệp rượu để đường hóa
tinh bột.

Lớp HC07TP

Trang 18


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
II- Nấm men
II.1. Giới thiệu chung về nấm men
a).Khái quát:
Nấm men là vi sinh vật điển hình cho nhóm nhân thật, tồn tại ở trạng thái
đơn bào. Nhiều loại nấm men có khả năng lên men đường.

Các tế bào nấm men
a).1.Phân bố: Nấm men tồn tại rộng rãi trong tự nhiên,

nhất là trong môi trường có chứa đường, có pH thấp như trong hoa quả, rau dưa,
mật mía, rỉ đường, mật ong, trong đất ruộng mía, trong đất vườn cây ăn quả, trong
các đất có nhiễm dầu mỏ.
a).2.Kích thước:Tế bào nấm men thường lớn gấp 10 lần
so với vi khuẩn.
a).3.Hình dạng: có rất nhiều hình dạng khác nhau như:
hình cầu, hình trứng, hình ovan, hình elip, hình mũ phớt, hình mụn cơm, hình sao
thổ, hình cái liềm, hình thuôn, hình thoi, hình ong, hình cung nhọn, hình tam giác,
hình chai, hình kéo dài, hình mũ sắt, hình quả óc chó, hình bán cầu, hình thận, hình
lưỡi liềm, hình thấu kính, hình elip dài, hình quả lê, hình kim không có phần phụ,
hình con suốt có phần phụ, hình bán cầu có rìa hẹp, hình mũ lưỡi trai….
a).4.Cấu tạo:
 Thành tế bào
Dày khoảng 25 nm (chiếm 25 % khối lượng khô của tế bào).
Đa số nấm men có thành tế bào cấu tạo bởi glucan và mannan.
Lớp HC07TP

Trang 19


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
Một số tế bào nấm men có thành tế bào chứa chitin và mannan.
Trong thành tế bào nấm men còn có chứa khoảng 10% protein (tính theo
khối lượng khô), trong đó một phần là các enzyme. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ
lipid..
 Màng tế bào:
Cấu tạo chủ yếu là protein (chiếm 50 % khối lượng khô), phần còn lại là
lipid (40 %) và một ít polisaccharide.
Phần sterol trong màng tế bào chất khi được chiếu tia tử ngoại có thể chuyển
hóa thành vitamin D2.

 Nhân:
Được bao bọc bởi một màng nhân. Màng này có cấu trúc 2 lớp và có rất
nhiều lỗ thủng.
 Ti thể:.
DNA của ti thể là một phân tử dạng vòng có khối lượng phân tử là 50×10 6
Da (gấp 5 lần so với ti thể động vật bậc cao), chiếm 15-23 % tổng lượng DNA của
toàn tế bào nấm men.
 Khuẩn ti:
Có loài nấm men có khuẩn ti hoặc khuẩn ti giả. Khuẩn ti giả chưa thành sợi
rõ rệt mà chỉ là nhiều tế bào nối với nhau thành chuỗi dài.
Có loài có thể tạo thành váng khi nuôi cấy trên môi trường dịch thể.
 Không bào:
Các tế bào nấm men khi già sẽ xuất hiện không bào. Trong không bào có
chứa các enzyme thủy phân, polyphosphate, lipoid, ion kim loại, các sản phẩm trao
đổi chất trung gian.
Chức năng dự trữ và điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào.
 Vi thể:
Trong một số tế bào nấm men (ví dụ như loài Candida albicans) còn thấy
các vi thể. Đó là các thể hình cầu hay hình trứng, đường kính 3 µm, chỉ phủ một
lớp màng dày khoảng 7nm.
Lớp HC07TP

Trang 20


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
Vi thể có vai trò nhất dịnh trong quá trình oxy hóa methanol.
a).5.Hình thức sinh sản:
 Sinh sản vô tính:
- Nảy chồi: là phương pháp sinh sản phổ biến nhất và gặp ở tất cả các chi

nấm men. Khi một chồi xuất hiện, các enzyme thủy phân sẽ phân giải
polysaccharide của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Vật chất mới
được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ
xuất hiện một vách ngăn giữa cồi và tế bào mẹ. Thành phần của vách ngăn cũng
tương tự như thành tế bào. Khi tế bào chồi tách khỏi tế bào mẹ ở chỗ tách ra còn
giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo.
- Phân cắt: là hình thức sinh sản thấy ở chi nấm men Schizosaccharomyces.
Tế bào dài ra, ở giữa mọc ra vách ngăn chia tế bào thành hai phần tương đương
nhau, mỗi tế bào con sẽ có một phần.
- Bào tử đốt: ở chi Geotrichum.
- Bào tử bắn: ở chi Sporobolomyces, Sporidiobolus, Bullera và Aessosporon.
Loại bào tử này có hình thận sinh ra trên một cuống nhỏ mọc ở các tế bào dinh
dưỡng hình trứng. Sau khi bào tử chín, nhờ một cơ chế đặc biệt, bào tử được bắn ra
phía đối diện.
- Bào tử áo (bào tử màng dày): ở nấm Candida albicans. Bào tử áo thường
mọc ở đỉnh các khuẩn ti giả (pseudomycelium) của một số nấm men (như Candida
albicans).
 Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi ở các chi Saccharomyces,
Zygosaccharmyces và nhiều chi nấm men khác thuộc bộ Endomycetales. Bào tử túi
được sinh ra trong các túi. Hai tế bào khác giới đứng gần nhau sẽ mọc ra 2 mấu lồi.
Chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau. Chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông và
qua đó chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến hành phối chất, nhân cũng đi qua để
tiến hành phối nhân. Sau đó nhân phân cắt thành 2, thành 4, thành 8. Mỗi nhân
được bao bọc bởi chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày chung quanh và hình
thành các bào tử túi. Tế bào dinh dưỡng biến thành túi.
a).6.Chu kì sống của nấm men có 3 loại hình:

Lớp HC07TP

Trang 21

Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) tiếp hợp với nhau tạo thành tế bào dinh
dưỡng lưỡng bội (2n). Sau quá trình giảm phân sẽ sinh ra các bào tử túi (thường là
4 bào tử túi). Bình thường khi không có sinh sản hữu tính, chúng vẫn liên tục nảy
chồi để sinh sôi nảy nở. Chu kì sống này thấy ở nấm men rượu Saccharomyces
cerevisiae.
Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) sinh sản theo lối phân cắt. Hai tế bào
khác dấu ở gần nhau sẽ tiếp hợp với nhau và sau quá trình phân cắt 3 lần, lần đầu
giảm nhiễm sẽ tạo ra 8 bào tử túi. Tế bào mang 8 bào tử này sẽ tạo thành túi. Khi
túi vỡ, các bào tử túi sẽ thoát ra ngoài và khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển
trở lại thành các tế bào dinh dưỡng. Chu kì sống này thấy ở Schizosaccharomyces
octospora.
Thể dinh dưỡng chỉ có thể tồn tại dưới dạng lưỡng bội (2n), sinh sản theo lối
nảy chồi khá lâu. Bào tử túi đơn bội tiếp hợp từng đôi với nhau ngay cả từ khi còn
nằm trong túi. Giai đoạn đơn bội tồn tại dưới dạng bào tử túi nằm trong túi và
không thể sống độc lập. Chu kì sống này thấy ở Saccharomycodes ludwigii.
b).Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men
Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng
giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy. Men ép chứa
trung bình 75% nước và 25% chất khô. Các chất khô của nấm men bao gồm các
thành phần sau:
- Protid 30-50%, trung bình 40%
- Glucid 24-40%, trung bình 30%
- Chất béo 2-5%, trung bình 4%
- Chất khoáng 5-11%, trung binh 9%
 Glucid:
Được dự trữ dưới dạng glucogen, cấu tạo giống amylopectin nhưng khối
lượng phân tử lớn hơn.

Hàm lượng glucid trong tế bào men là 0 – 40% và tùy thuộc vào môi trường
dinh dưỡng. Trong môi trường dư đường, lượng glucogen tăng đáng kể. Trong giai
Lớp HC07TP

Trang 22


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
đoạn đầu của lên men, nồng độ đường còn cao, nên nấm men chứa nhiều glucogen.
Khi lượng đường giảm, nấm men sẽ sử dụng glucogen để duy trì sự sống.
Dưới tác dụng của α-amylase, glucogen sẽ biến thành maltose và dextrin.
 Protid:
Hàm lượng protid khoảng 35 – 40% và có đủ các acid amin không thay thế
được.
Về giá trị dinh dưỡng, protid nấm men tương đương với protid động vật và
giá trị hơn protid thực vật.
Ở nhiệt độ cao và bình thường, dưới tác dụng của protease có sẵn trong nấm
men, protid sẽ biến thành peptone, peptid và acid amin.
 Chất béo:
Là thức ăn dự trữ của nấm men, chứa chủ yếu trong nguyên sinh chất, chiếm
khoảng 2 – 5% khối lượng chất khô. Ở nấm men gia súc, hàm lượng chất béo có
thể đạt 10 - 20%.
Trong nấm men còn chứa những chất tương tự như chất béo như
leucithin,sterin. Trong đó quan trọng nhất là ecgosterin (còn gọi là tiền vitamine
D), chiếm khoảng 0,3 – 1,4% chất khô.
 Chất khoáng:
Chiếm khoảng 5 – 11%.
Thành phần quan trọng nhất là phospho, thường ở dạng liên kết hữu cơ, là
thành phần của phosphatid, nucleoproteid và acid nucleic.
Ngoài ra còn có các ion kali, calci, magie, sắt , lưu huỳnh, acid silicic.

Lưu huỳnh có trong thành phần protid ở dạng – S – H hoặc –S– S–Lưu
huỳnh và sắt đều tham gia phản ứng oxy hoá khử.
Sắt cùng với các chất vô cơ khác như Zn, Mn, Cu, Mg…là những chất
không thể thiếu được với nhiều enzyme oxy hoá.
Magie, lưu huỳnh, phospho còn có tác dụng hoạt hóa phosphatase trong quá
trình lên men. Calci giúp loại bỏ các chất độc thải ra khi lên men, giúp tổng hợp
protid, làm tăng quá trình oxy hoá và tạo thành một số vitamine.
Để đảm bảo cho sự sống, nấm men cần các vitamine B1 có trong thành phần
của coenzyme carboxylase. B2 có ở dạng phosphoric, acid nicotin có trong
Lớp HC07TP

Trang 23


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
cozyme…Biotin và acid paraaminobenzoic là những chất kích thích cho sinh
trưởng của nấm men. Trong tế bào nấm men chứa nhiều loại vitamine và với hàm
lượng khá lớn nên hiện nay nấm men được xem là nguồn nguyên liệu quí trong sản
xuất một số vitamine.
Trong điều kiện sản xuất cồn, nguồn thức ăn của nấm men như glucid và
chất khoáng thường có sẵn và đủ trong môi trường.Vitamine với số lượng rất ít
thường đươc cung cấp từ chế phẩm amylase đưa vào khi đường hoá. Riêng nguồn
nitơ thường không đủ, phải được bổ sung từ ure hoặc amonsulfat. Trong sản xuất
rượu từ sắn khô hoặc rỉ đường, lượng nitơ thường không đảm bảo cho sinh trưởng
của nấm men. Muốn lên men tốt và bình thường cần cho thêm vào dịch lên men
một lượng nitơ từ 0,15 đến 0,2g/l. Nếu thiếu nitơ nấm men sẽ phát triển chậm, thời
gian lên men kéo dài, hiệu suất lên men giảm.
II.2. Nấm men dùng trong sản xuất cồn ethylic
a).Giới thiệu một số chủng loại nấm men trong sản xuất cồn và đặc
tính của chúng:

Nấm men là tác nhân cơ bản gây ra quá trình lên men ethanol. Thường sử
dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceac, loài S.cerevisiae. Theo đặc tính lên
men, người ta chia Saccharomycetaceac làm 2 nhóm: nấm men lên men nổi,nấm
men lên men chìm

Yeast of the species Sacharomyces cerevisiae.

Saccharomyces cerevisiae
Lớp HC07TP

Trang 24


Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ sản xuất cồn ethylic
Đây là loài nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn ethylic.
Hình dạng: tế bào hình bầu dục nếu ở môi trường giàu chất dinh dưỡng.
Trong điều kiện yếm khí, tế bào có hình tròn; ngược lại, trong điều kiện hiếu khí tế
bào kéo dài hơn.
Kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 - 10 µm × 4,5 -21µm.

Một số hình ảnh của Saccharomyces cerevisiae

Chu kì sống: Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) có thể tiếp hợp với nhau để
tạo thành tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n). Sau quá trình giảm phân sẽ sinh ra các
Lớp HC07TP

Trang 25