Quá trình sản xuất Acid lactic

BAÙO CAÙO
MOÂN VI SINH THÖÏC
PHAÅM


•Sinh viên thực hiện:

LÊ HOÀNG ANH - 60500034

NGUYỄN THỊ HỒNG CHÂU 60500256

NGÔ ANH THƯ - 60502874

NGUYỄN ANH THƯ - 60502875

VŨ DIỆU UYỂN - 60503471

HOÀNG YẾN - 60503651


QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ACID
LACTIC
• Các loại vi sinh vật dùng để sản
xuất acid lactic
• Điều kiện ảnh hưởng quá trình
sản xuất
• Sản xuất acid lactic bằng phương
pháp mạ điện
• Ứng dụng của acid lactic

VI KHUẨN LACTIC


• Vi khuẩn lactic rất da dạng, được ứng dụng trong
việc lên men thực phẩm, là nhóm vi khuẩn gram
dương, không hô hấp, không có dạng bào tử, có
dạng hình cầu hoặc hình que. Trong đó, tất cả vi
khuẩn hình que đều không di động và lấy
carbohydrate làm nguồn năng lượng chính.
• Vi khuẩn lactic tiến hành phản ứng của nó, làm biến
đổi carbohydrate thành acid lactic, CO2 và acid hữu
cơ khác mà không cần đến oxy, vì vậy chúng được
xếp vào loại vi khuẩn vi hiếu khí.
• Sản phẩm chính mà vi khuẩn lactic tạo ra là acid
lactic – sản phẩm cuối của quá trình lên men
carbohydrate. Môi trường acid này kiềm hãm sự phát
triển của một số vi sinh vật có hại. Chúng là nhóm vi
khuẩn quan trọng nhất trong việc tạo hương vị cho
thực phẩm lên men, làm nhiệm vụ lên men bột nhào
chua, bia, tất cả men sữa, tinh bột sắn, …
• Lactobalicillus,
Leuconostoc,
Pediococcus
và
Streptococcus là những giống chính thuộc nhóm này.


LACTOBALICILLUS

Lactobacillus casei

Lactococcus lactis

Lactobacillus brevis

Lactobacillus helveticus


• Lactobacilli là vi khuẩn gram dương và có
nhiều hình dạng từ dài, thon, hình que
nhưng thông thường là hình cầu, chúng
rất phổ biến và thường vô hại.
• Sự biến dưỡng của chúng là quá trình lên
men, một số hiếu khí chịu dưỡng và sử
dụng oxy nhờ enzyme flavoprotein
oxidase, trong khi một số lại kị khí bắt
buộc.
• Bào tử của vi khuẩn Lactobacilli kị khí tùy
tiện, bộ phận còn lại thì lại kị khí bất
buộc .
• Sự phát triển thuận lợi nhất ở pH từ 5.5 ÷
5.8 và cấu tạo đòi hỏi nhu cầu về dinh
dưỡng phức tạp như amino acids,
peptides, nucleotide bases, vitamins,
khoáng chất, acid béo, và carbohydrates.


Lactobacilli này được chia làm 3 nhóm
dựa trên mô hình lên men của chúng:

• Homofermentative: sản xuất ra hơn
80% acid lactic từ glucose
• Heterofermentative: chỉ sản xuất ra
50% acid lactic, còn lại là ethanol,
acid acetic, và carbon dioxide.
• Một dạng ít được biết đến hơn
heterofermentative, chúng sản xuất
ra DL-acid lactic, acid acetic và
carbon dioxide.


Lactobacilli tồn tại trong sữa làm trung gian cho
các quá trình sau:
•

•

Sự phân giải protein: (proteolysis)
Protein được phân giải thành các tiểu phần dễ tiêu hóa hơn
protease
Protein + H2O
polypeptide
từ Lactobacilli
Các hoạt động của Lactobacilli trong ruột giúp protein dễ
dàng được hấp thu, rất hữu ích cho trẻ em, những người
dưỡng bệnh và người cao tuổi vì cơ quan tiêu hóa yếu.
Sự phân giải lipid: (lipolysis)
Các acid béo phức tạp được phân giải thành các tiểu phân dễ
dàng hấp thụ:
lipase

từ Lactobacilli
Triglyceride
acid béo + glycerol
Quá trình này giúp ích cho sự giảm béo. Nhiều nghiên cứu
cho thấy Lactobacilli có thể phân giải cholesterol trong
serum lipid. Lactobacilli còn trợ giúp trong việc phá vỡ sự
liên hợp của muối mật. Những phát hiện trên có tầm quan
trọng đáng kể trong việc khám và chữa bệnh.


•

•

•
•

Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm:
Một vài loài Lactobalicillus được sử dụng
trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm
như: yaourt, phomat, món dưa cải bắp
(Đức), dưa chua, bia, rượu, kim chi, và
những thức ăn lên men khác như thức ăn
gia súc ủ xilo.
Tuy nhiên, có hai loại là L.casei và L.brevis
là một trong những vi sinh vật phổ biến làm
hỏng bia.
Vấn đề gây sâu răng:
một vài loài Lactobalicillus lại gây bệnh sâu
răng.

Trái lại, những sản phẩm chứa một loài có
tên là L. anticavies lại chống bệnh sâu
răng. Một số sản phẩm khác chứa loài L.
brevis ở dạng viên thuốc hình thoi lại chữa
được bệnh lở miệng.


LEUCONOSTOC


Leuconostoc mensenteroides

Leuconostoc citreum

Leuconostoc citreum

Leuconostoc lactis


• Leuconostoc là một giống vi khuẩn gram dương
thuộc họ Leuconostocaceae. Hầu hết chúng có
dạng chuỗi cầu. Tất cả loài vi khuẩn thuộc giống
này đều lên men dị dưỡng (heterofermentative)
và có thể sản xuất dextran từ đường
saccharose. Chúng thường có dạng nhớt.
Leuconostoc là loại vi khuẩn tồn ại nhiều trong
tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong nhiều
ngành công nghiệp và lên men thực phẩm.
• Leuconostoc là nguyên nhân gây ra mùi hôi khi
mới làm bột nhào chua. Một vài loài có khả năng

gây nhiễm trùng ở người.
• Leuconostoc mesenteroides là loài kị khí không
bắt buộc, đòi hỏi các yếu tố sinh trưởng phức
tạp. Chúng tồn tại trong thiên nhiên ở chủ yếu ở
dạng hình tròn, tồn tại riêng rẽ hoặc từng cụm
nhỏ, tuy nhiên hình dạng có thể thay đổi tùy
theo điều kiện sinh trưởng, trong môi trường
chứa nhiều glucose thì hình dạng có thể bị kéo
dài ra hoặc biến thành hình que.


PEDIOCOCCUS

Pediococcus halophilus

Pediococcus pentosaceus


• Pediococcus là giống vi khuẩn gram dương
thuộc họ Lactobacillaceae, chúng thường xuất
hiện ở dạng song cầu khuẩn hoặc dạng tứ cầu
khuẩn được chia đối xứng qua một hoặc hai
mặt phẳng. Chúng hoàn toàn là loài
homofermentative với đại diện là Pediococcus
acidilactici,
Pediococcus
damnosus,
Pediococcus dextrinicus, Pediococcus parvulus
và Pediococcus pentosaceu.
• Pediococcus thường được xem là một tác nhân

làm hư hỏng bia rượu, mặc dù sự có mặt của nó
đôi khi tạo nên mùi vị lôi cuốn của nhiều loại
bia vì Pediococcus tách diacetyl – chất mang
lại hương vị của bơ hoặc hương vị kẹo bơ
đường cho một vài loại rượu như Chardonnay
và nhiều loại bia.
• Loài Pediococcus thường được cấy truyền trong
ủ xilo.


STREPTOCOCCUS


Streptococcus thermophilus

Streptococcus Pyogenes

Streptococcus

Streptococcus pneumoniae


• Streptococcus là một giống vi khuẩn gram
dương hình cầu. Những tế bào của nó được chia
đối xứng qua một trục, vì vậy nó phát triển ở
dạng song cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn. Cấu
tạo này hoàn toàn trái ngược với tụ cầu khuẩn
(vì những tế bào tụ cầu khuẩn được chia theo
nhiều trục phức tạp tạo thành hình dạng giống
như chùm nho).

• Streptococcus được chia nhỏ thành Lactococcus,
Enterococcus, Vagococcus, dựa trên đặc tính
sinh học cũng như cấu tạo phân tử.Trong quá
khứ, người ta phân lọai Streptococcus bằng
cách phân tích huyết thanh.
• Lactococci được ứng dụng nhiều trong công
nghệ sản xuất bơ sữa với lượng sử dụng hằng
năm rất lớn. Do sự ảnh hưởng to lớn của loài này
đến công nghiệp, cả hai loài phụ của nó là lactis
and cremoris cũng được sử dụng rộng rãi.


CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG LÊN MEN
LACTIC


Nguồn nitơ
Nguồn nitơ rất cần thiết cho quá trình lên men. Tác
động của nhiều nguồn nitơ lên sự phát triển của tế
bào và quá trình sản xuất axit lactic đã được nghiên
cứu rất kỹ . Men chiết là nguồn nitơ hữu hiệu nhất ;
càng nhiều men chiết thì tế bào càng phát triển mạnh
và năng suất sản xuất axit lactic càng cao. Liều lượng
men chiết và sự phát triển của tế bào có tỉ lệ với nhau
ở nòng độ của men chiết là 30g/L , và năng suất sản
xuất axit lactic gần như có tương quan ở liều lượng
men chiết là 25 g/L . Tuy nhiên , việc tăng nhanh lượng
men chiết gây ra sự hao phí của axit lactic trong quá
trình sản xuất. Do đó , người ta đã cố gắng tìm ra liều

lượng men chiết tối ưu cho họat động của những mẻ
liên tiếp với những tế bào được sử dụng lại. Kết quả
cho thấy khi sử dụng Enterococcus faecalis RKY1 thì
chỉ 26% lượng men chiết cho 1 mẻ lên men truyền
thống đã đủ để sản xuất 1 lượng axit lactic tương tự
với nòng độ axit lactic trong sản phẩm là 92-94g/L và
năng suất là 6.03-6.20 g/L.h.


Nguồn glucid
Để duy trì dự sống , điều hòa các quá trình chuyển hóa trong
tế bào vi khuẩn lactic cần sử dụng nguồn glucid có trong môi
trường làm nguồn carbon. Nguồn gluxit quan trọng cung cấp
cho vi khuẩn lactic là đường lactose . Hầu hết các vi khuẩn
lactic đều có enzyme lactase nên thủy phân được lactose thành
glucose và galactose.
H2O
C12H22O11
C6H12O6 + C6H12O6
Lactase
Lactose
glucose
galactose
Glucose và galactose tiếp tục được vi khuẩn lactic sử dụng
chuyển hóa thành các hợp chất khác sinh năng lượng để giúp
chúng phát triển . Ngoài lactose , vi khuẩn lactic còn dùng
được một số đường disaccharide như saccharose , maltose ,còn
các polysaccharide như dextrin , tinh bột thì được chúng sử
dụng một cách chọn lọc . Đối với quá trình lên men lactic đồng
hình , vi khuẩn lactic có thể chuyển hóa khỏang 98 % gluxit có

trong môi trường thành acid lactic .


Vitamin
Vitamin nhóm B là loại nhân tố sinh trưởng đầu
tiên phát hiện thấy ở vi sinh vật . Ngoài nhu
cầu về phần gluxit và azốt , vi khuẩn lactic
cũng cần nhiều loại vitamin có mặt trong môi
trường dinh dưỡng khỏang 5 -6 loại vitamin .
Đối với các vi sinh vật khác nhau như nấm
men , vi khuẩn acetic , vi khuẩn propionic có
thể tổng hợp vitamin cần thiết cho tế bào phát
triển , còn vi khuẩn lactic không có khả năng đó
. Hàm lượng vitamin cần thiết đối với các vi
khuẩn lactic có khác nhau , các cầu khuẩn lactic
như Streptococcus lactis , Streptococcus
cremoris , Streptococcus diacetylactis có nhu
cầu về niacin , acid nicotinic và biotin nhưng
không có nhu cầu về tianin , acid folic va B12 .


Muối khoáng và các nguyên tố vi
lượng
Nhu cầu về chất khóang của vi khuẩn lactic không
lớn lắm , do vi khuẩn lactic chỉ phát triển trong
môi trường tự nhiên nên chúng sử dụng các chất
khoáng có mặt trong môi trường . Trong các loại
chất khóang phospho chiếm tỉ lệ cao nhất , P có
mặt trong nhiều hợp chất quan trọng của tế bào
như trong acid nucleic, phospholipid , ATP,

ADP...Với muối NaCl ở hàm lượng 6.5 % trong môi
trường đã ức chế hầu hết các vi khuẩn lactic , phần
lớn vi khuẩn lactic còn sử dụng Mg , Na ở dạng
dễ đồng hóa , Mg
là chất họat hóa một số men
như hexakinase , peptidase... Ngoài các khóang ,
vi khuẩn lactic còn cần một số các nguyên tố vi
lượng như Cu ( có trong lactase , oxydase..) , Zn
(carboxianhydrase
)
,
Mn
,C
,
Fe
( phosphatase,aldolase ...). Sự có mặt đầy đủ các
chất khóang trong môi trường dinh dưỡng ít nhiều
cũng giúp cho vi khuẩn lactic họat động tốt trong
quá trình lên men latic.


pH môi trường
• pH môi trường có ảnh hưởng đến họat động phát
triển của vi sinh vật , sự có mặt của các ion H sẽ
tác động lên tế bào vi sinh vật theo nhiều cách :
• Ảnh hưởng trực tiế làm bề mặt tế bào tích điện
khác nhau , làm cho hoạt độ của các loại enzyme
thay đổi .
• pH ảnh hưởng đến sự phân ly của các chất dinh
dưỡng có trong môi trường tác động đến quá

trình dinh dưỡng của tế bào.
• pH môi trường khác nhau còn làm độ phân tán
chất keo và độ xốp của thành tế bào không đều
cho nên việc chống lại tác động bên ngoài khác
nhau dẫn đến hình dạng tế bào thay đổi.
• Với vi khuẩn lactic thì các loại cầu khuẩn chịu pH
thấp kém hơn so với các loại trực khuẩn