Lời nói đầu
Trong thực tế đời sống hiện nay người ta đã biết lợi dụng những biến đổi có lợi
của vi sinh vật để tạo ra những sản phẩm thực phẩm có chất lượng và phù hợp hơn
cho nhu cầu dinh dưỡng ngày càng cao của con người. Như sử dụng sinh khối vi sinh
vật làm nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng, ứng dụng các quá trình lên men rộng rãi trong
việc sản xuất các loại thực phẩm quan trọng như: rượu, bia, nước giải khát, bánh mì,
nước mắm, mì chính,…cũng như làm gia tăng giá trị dinh dưỡng của các loại thực
phẩm như tempeh, natto… được lên men từ đậu nành. Từ xa xưa ông bà ta đã biết sử
dụng các phương pháp dân gian đó là lên men để nấu rượu, muối thịt, muối dưa cà,
làm mắm, làm tương... mà hoàn toàn chưa biết gì về vi sinh vật. Vậy thì tại sao trong
xã hội hiện nay với những yêu cầu và đòi hỏi của cuộc sống ngày càng cao đặt ra.
Chúng ta phải phát triển ngành thực phẩm vi sinh hiện đại. Đề tài tiểu luận của nhóm
em đi sâu nghiên cứu vấn đề các quá trình lên men thực phẩm là một đề tài hay và rất
có ích cho môn học này. Tuy Đã có nhiều cố gắng nhưng nhóm em sẽ không tránh
khỏi những thiếu xót rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy để bài làm
được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy!

Nhóm tiểu luận

1


Chương 1. KHÁI NIỆM
1.1 Lên men
• Là quá trình phân giải carbonhydrat trong điều kiện kỵ khí.
• Là quá trình oxy hóa khử cơ chất:
o Oxi phân tử không tham gia vào quá trình oxi hóa.
o Hidro được thải dưới dạng: khí hoặc liên kết với các sản phẩm phân
giải.
• Năng lượng sinh ra:

o Một phần cho các phản ứng khử.
o Phần còn lại: tích lũy trong các liên kết cao năng.
à Năng lượng sinh ra trong lên men không bằng năng lượng sinh ra từ hô hấp.
• Sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men:
o CO2
o Các hợp chất carbon chưa được oxi hóa hoàn toàn: rượu, acid hữu cơ,
aldehyd, keton,…
Chương 2. LÊN MEN RƯỢU ETHYLIC
2.1 Các khái niệm
* Cồn: rượu/nước ≥ 50%
* Rượu : rượu/nước ≤ 45%
* Lên men cổ điển: sản phẩm tạo ra có phân tử lượng nhỏ hơn chất ban đầu
(rượu bia, axit hữu cơ) có thể thay thế công nghệ này bằng quá trình hóa học
* Lên men hiện đại: tạo ra sản phẩm khác xa nhiên liệu ban đầu( kháng sinh,
enzim, vitamin). Không thể thay thế công nghệ này bằng công nghệ hóa học.
* Lên men rượu là quá trình phân giải đường thành rượu ethylic và CO 2 có sự
tham gia của nấm men và một số vi sinh vật khác trong điều kiện kị khí.
* “Lên men là sự sống không cần oxy phân tử: - Luispaster.
2.2 Các vi sinh vật tham gia
2.2.1 Nấm men thuộc chi Saccharomyces
- Hình ô van

2


- Kích thước: 3-10x2-12 micromet
- Sinh sản: vô tính và hữu tính
- Sống kị khí không bắt buột

Lên men nhiều loại đường khác nhau

một số loài nấm men thuộc chi Saccharomyces: S.ellipsoides( sản xuất vang
nho), S. carlsbergensis( lên men nổi, sản xuất bia vàng)
2.2.2 Nấm mốc
Vai trò: sử dụng enzim nấm mốc biến nguyên liệu khác thành đường( tinh bột).
Tinh bột  đường phải nấu chín nhờ enzim amilaza

3


2.2.3 Vi khuẩn
* Zymomonasmobilis: lên men liên tục tạo rượu kém, không ổn định
* Vi khuẩn lactic: tích tụ nito cho nấm men, tạo pH thích hợp cho quá trình lên
men(pH = 4.5-5)

Vi khuẩn lactic

2.3 Tiêu chuẩn chọn giống nấm men SACCHAROMYCES
Đặc điểm tốt:
-

Có khả năng tiết hệ enzim Zymaza( 50 loại) để lên men nhanh chóng và hoàn
toàn

-

Chịu được nồng độ rượu cao, đường cao, pH thấp để ức chế các vi khuẩn Tạp
nhiễm xâm nhập qúa trình lên men

-


Có sức phát triển mạnh trong môi trường lên men

-

Thích nghi với nhiệt độ tương đối cao

-

Ít đòi hỏi các yếu tố dinh dưỡng
Đặc điểm không tốt:

- Sản sinh H2S
- Hình thành acid bay hơi
- Sản sinh SO2
- Tạo bọt
4


-

Sinh quá nhiều rượu bậc cao

-

Hình thành các hợp chất kết hợp với H2S
Đặc điểm lưu ý khác:

-

Chống chịu với SO2


-

Chống chịu các yếu tố hủy diệt

-

Phân giải acid malic

2.4 Điều kiện của quá trình
-

Các nấm men chỉ lên men đường mono hoặc disaccharit

-

Nồng độ đường thích hợp cho quá trình lên men là 10-15%

-

pH = 4 - 4.5

-

Nhiệt độ: 28 -300C

-

Lên men trong điều kiện kị khí.


2.5 Cơ chế lên men rượu
Phương trình tóm tắt của quá trình lên men rượu:
C6H12O6  2C2H5OH+2CO2+ 113.4 KJ
Thực chất qúa trình lên men diễn ra gồm hơn 10 phản úng khác nhau và chia thành 3
giai đoạn:
• Giai đoạn 1: Đường phân biến glucozo  Axit pyruvic
• Giai đoạn 2: Axit pyruvic  axetandehyt
• Giai đoạn 3: Axetandehyt  rượu ethylic

5


1. Do xúc tác của glucokinaza
C6H12O6  CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO+ADP
2. Dưới tác dụng của enzyme đồng phân gluco phosphate – izomeraza:
CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO  CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH
3. Dưới tác dụng của phosphofructokinaza:
CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH+ATP 
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4) + ADP
4. Được xúc tác bởi aldolaza.
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4)  CH2O(H2PO3)COCH2OH +
H2O(H2PO3)CHOHCHO
5. Dưới tác dụng của enzyme triphosphate – izomeraza:
CH2O(H2PO3)CHOHCHO  CH2O(H2PO3)COCH2OH
6. Nhờ xúc tác của enzyme triphosphatedehydronaza – coenzyme của nó là NAD
2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NAD 
2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2NAD.H2
7. Với sự tham gia của phosphoglyceratkinaza
2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2ADP  2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP
8. Dưới tác dụng của enzyme acide 2-phosphoglyceromutaza

2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH  2CH2OHCHO(H2PO3)COOH
9. Dưới tác dụng của enolaza
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH  2CH2CO(H2PO3)COOH + 2H2O
10. Do enzyme pyrovatkinaza
2CH2=CO~(H2PO3)COOH + 2ADP  2CH3CO-COOH + 2ATP
11. Tới đây, acide pyrovic bị decarrboxyl để tạo thành aldehyt acetic
2CH3CO-COOH  2CO2 + 2CH3CHO
12. Giai đoạn cuối cùng của lên men rượu là aldehyt acetic bị khử bởi NAD.H2
2CH3CH2OH + 2NAD  2CH3CHO + 2NAD.H2
2.6 Hiệu quả năng lượng
C6H12O6  2C2H5OH+2CO2+ 113.4 KJ
6


Hiệu quả thấp: 2 ATP/glucozo
Hô hấp hiếu khí: 38 ATP/glucozo
Hô hấp kị khí: < 38ATP/glucozo

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
Nấm men đòi hỏi phải có những điều kiện nhất định mới có thể lên men. Trong
sản xuất ngoài việc lựa chọn chủng nấm men còn phải nghiên cứu tạo điều kiện thích
hợp nhất để đạt hiệu suất lên men cao.
2.7.1 Nồng độ đường
Tất cả nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản như đường đơn
(glucose, fructose) và đường đôi (maltose, saccarose) riêng đường lactose chỉ có nấm
men Saccharomyces lactic sử dụng được. Nấm men hoàn toàn không có khả năng
thủy phân các loại đường đa.
Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men rượu từ 8 ÷ 20%. Khi
nồng độ đường lớn hơn 30% sẽ ức chế quá trình lên men rượu. Tuỳ thuộc vào sản
phẩm của quá trình lên men mà người ta sử dụng nồng độ đường thích hợp. Trong sản

xuất cồn người ta sử dụng nồng độ đường từ 14 ÷ 20%, quá trình lên men xảy ra mạnh
và hết lượng đường sau đó người ta chưng cất để thu cồn. Đối với việc sản xuất rượu
vang người ta sử dụng nồng độ đường từ 16 ÷ 25% và dùng nấm men chìm, nên quá
trình lên men chậm và sau khi lên men vẫn còn một lượng đường trong rượu vì vậy
rượu vang thường có vị ngọt. Còn trong sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ 9
÷ 12%.
Oxy
Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều kiện hiếu khí với sự có
mặt của oxy sẽ xảy ra phương trình phản ứng sau:
C6H12O6 + 6O2à 6H2O+ 6CO2 + Q1 → gia tăng sinh khối
7


Chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới tiến hành lên men rượu theo phương trình:
C6H12O6 à 2C2H5OH + 2CO2 + Q2
Vì vậy khi có mặt của oxy sẽ kiềm hãm quá trình lên men rượu.
Hiệu ứng Pasteur: là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có mặt của oxy. Sự
chuyển từ lên men sang hô hấp ngoài việc giảm hiệu suất tạo thành rượu và khí
cacbonic còn giảm hiệu suất sử dụng đường.
Vì vậy giai đoạn đầu của quá trình lên men cần thông khí vào môi trường để
kích thích nấm men sinh trưởng tăng sinh khối sau đó không cần oxy nữa để tạo điều
kiện kỵ khí cho quá trình lên men rượu đạt hiệu suất cao nhất.
2.7.2 Độ rượu
Rượu được tích tụ dần trong dịch lên men và chính nó lại là chất độc kìm hãm
các nấm men. Nấm men chịu nồng độ cồn từ 8 ÷ 12%, từ 16 ÷ 18% đại đa số nấm
men bị ức chế. Nếu nồng độ cồn quá cao sẽ ức chế tất cả các nấm men.
Khả năng chịu cồn của nấm men là nồng độ cồn ức chế sự phát triển và hoạt
động của nấm men sau 72 giờ nuôi cấy ở nhiệt độ 30oC.
Tuỳ theo khả năng chịu được nồng độ cồn khác nhau mà người ta sản xuất ra
các sản phẩm khác nhau.

2.7.3 Độ pH
Độ pH môi trường có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lên men rượu. Tuỳ
thuộc vào sản phẩm thu được mà người ta điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp.
− pH môi trường axit thì sản phẩm thu được là rượu etylic.
− pH môi trường axit yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic và glyxerin.
− pH môi trường kiềm yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic, axit axetic và
glyxerin.
Bình thường lên men rượu được thực hiện ở pH= 4 ÷ 4,5. Để axit hóa môi
trường người ta thường dùng H2SO4 hoặc axit lactic để tạo pH thích hợp bằng cách
cấy vi khuẩn lactic vào sau đó thanh trùng rồi mới cấy nấm men vào.
2.7.4 Nhiệt độ
Tuỳ thuộc vào nấm men nổi hay nấm men chìm mà điều chỉnh nhiệt độ môi
trường cho thích hợp. Đối với nấm men nổi nhiệt độ thích hợp từ 20 ÷ 28oC, nấm men
chìm nhiệt độ thích hợp từ 5 ÷ 10oC. Ngoài ra khi nhiệt độ từ 28 ÷ 30oC thì rượu bay
hơi làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn.
2.8 Ứng dụng
2.8.1 Sản xuất công nghệp rượu ethylic
2.8.1.1 Sản xuất rượu và cồn
Sản xuất từ các nguyên liệu chứa tinh bột như gạo, sắn, ngô… Người ta thuỷ
phân tinh bột thành đường bằng axit, kiềm hay enzyme sau đó lên men đường thành
rượu nhờ nấm men.
Sản xuất từ nguyên liệu rỉ đường thường có từ 35 ÷ 40% là đường. Trước khi
lên men phải pha loãng xuống từ 14 ÷ 20%.
Người ta có thể sử dụng đường sữa là nước thải của công nghiệp sản xuất
phomat. Nguyên liệu này chứa nhiều đường lactose nên phải dùng nấm men
Saccharomyces lactis.
8


Sản xuất từ nước thải nhà máy giấy, nguyên liệu này chứa nhiều cenlulose,

hemi cenlulose, dextrin. Trước khi lên men phải thuỷ phân chúng thành đường.
Nếu đi từ nguyên liệu là tinh bột thì tuỳ theo cách sử dụng nấm mốc để thuỷ
phân tinh bột thành đường mà phương pháp sản xuất rượu có thể chia làm 3 cách.
Phương pháp Amylo: thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase của nấm mốc
Mucor hay Rhizopus. Sau 24h thuỷ phân thì cho nấm men vào, hai quá trình đường
hoá và lên men rượu được diễn ra song song, sau 3 ngày nấm mốc sẽ bị chết vì nồng
độ rượu tăng cao, sau 7 ngày thì quá trình lên men kết thúc.
Phương pháp Mycos-Malt: nguyên liệu chứa bột được thuỷ phân bằng enzyme
amylase của nấm mốc Aspergillus niger hay Aspergillus oryzea dưới dạng malt. Để
sản xuất amylase của các loại nấm mốc này người ta sử dụng các nong, khay đựng
cám, bổ sung thêm thức ăn vô cơ và axit hoá cho môi trường có pH từ 4 ÷ 5, độ ẩm
khoảng 55%, nhiệt độ môi trường từ 28 ÷ 30oC, với độ ẩm môi trường là 100%. Sau 2
ngày nấm mốc phát triển rất mạnh và sinh bào tử, như vậy ta thu được chế phẩm
mycos-malt từ nấm mốc. Malt này được dùng để thuỷ phân tinh bột với tỷ lệ 10%,
thời gian thuỷ phân là 4 ÷ 6h. Sau đó đem tiệt trùng và cho nấm men vào, lên men
trong vòng 48h rồi đem chưng cất. Như vậy phương pháp này sẽ rút ngắn được thời
gian lên men.
Phương pháp men thuốc bắc: men thuốc bắc là một chế phẩm có môi trường cơ
bản là tinh bột, bài thuốc cái và men gốc (bao gồm hai hệ vi sinh vật cộng sinh với
nhau).
Quá trình sản xuất rượu theo phương pháp này được tóm tắt như sau: nguyên
liệu tinh bột đem nấu chín à cấy men thuốc bắc à Đường hoá à rượu hoá à cất
rượu.
Rượu sản xuất theo phương pháp này có tính chất thủ công với qui mô hộ gia
đình. Rượu sau khi chưng cất còn được gọi là rượu gạo có mùi vi thơm ngon nhưng
độ tinh khiết không cao và còn lẫn nhiều tạp chất như aldehit nên thường làm cho
người uống bị đau đầu.
80% ethanol trên thế giới bằng con đường lên men, phần rượu ethylic còn lại được
tổng hợp từ ethylene tổng hợp hóa học do công nfhieepj dầu mỏ
Trong công nghệ sinh học sản xuất ethanol người ta dung các loài Saccharomyces

khác nhau
Rượu ethulic là một dung môi rất phổ biến, người ta sử dụng rượu trong công nghiệp
chế biến cao su nhân tạo este, … Rượu lúa mới của Việt Nam đa được huy chương
vàng tại hội chợ quốc tế, từ rượu cao độ người ta pha thành các loại rượu mùi.
2.8.1.2 Sản xuất rượu vang và sâmpanh
Rượu vang theo nghĩa hẹp là từ dùng để chỉ rượu được lên men từ dịch ép của
quả nho. Ngày nay rượu được lên men từ các dịch quả táo, dâu, mận, chuối… cũng
được gọi là rượu vang kèm theo tên của loại quả lấy nước ép. Các loại quả ngoài
đường lấy từ dịch quả còn phải chứa các axit hữu cơ, các chất màu, chất thơm…Vào
mùa nho chín người ta hái nho, đem nghiền nát và cho nấm men vào, sau đó ủ ở nhiệt
9


độ 25 ÷ 30oC, đường nho sẽ lên men thành rượu đồng thời các chất chát và sắc tố từ
quả cũng trích ly vào dịch lên men tạo nên mùi, vị cho rượu vang. Nho có vỏ màu tím
dùng làm vang đỏ, quả có vỏ màu xanh dùng làm vang trắng.
Dịch chiết dùng NaHSO3 để xử lý các vi sinh vật tạp nhiễm. Nồng độ SO2 cho
phép là 200ppm còn lại trong dịch sẽ ức chế các vi sinh vật khác nhưng không ức chế
nấm men.
Thường dùng nấm men Saccharomyces ellipsoideus là loài tiêu biểu cho nấm
men chìm. Dùng chủng có khả năng chịu nồng độ đường cao, CO2 cao và kháng SO2 ở
nồng độ 200ppm.
Quá trình lên men gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn lên men chính: dùng dịch nước hoa quả để lên men thành rượu, độ
rượu từ 12 ÷ 15%. Sau đó chuyển sang giai đoạn ủ làm cho protein, pectin, tanin lắng
xuống làm cho rượu trong hơn.
Rượu vang là loại rượu lên men dịch quả khôn qua chưng cất hiện nay nước ta đang
nghiên cứu chế tạo vang điều, vang vải …
2.8.1.3 Rượu nếp than
Sản phẩm rượu của Việt Nam được sản xuất bằng phương pháp thủ công từ nguyên

liệu là nếp than.
Rượu nếp than không qua chưng cất, điểm đặc biệt là sản phẩm cuối gồm dịch lên
men lẫn bã lên men được làm nhuyễn
Thành phần của rượu ngoài một lượng đường và rượu nhất định còn có một số chất
không có ở rượu chưng cất như vitamin (vitamin B1, B2, B12), amino acid
(asparagine, lysine, acid glutamic).
Có giá trị dinh dưỡng, giúp tiêu hóa tốt.
Gạo nếp vo sạch, ngâm 3-4 giờ,để ráo, nấu chín để nguội
Bổ sung bánh men tỉ lệ 2-3%, trộn đều và cho vào hũ hay vại
Trong lên men rượu nếp than, với độ cồn thấp 7-10%, ethanol dễ dàng bị oxy Vì thế
sau khi lên men phải bổ sung một lượng rượu tinh khiết, nâng cao nồng độ rượu, tránh
oxy hóa rượu làm giảm chất lượng.
Sản phẩm cuối cùng có thể ở 2 dạng:
Dạng đục: sau khi lên men đem cả khối lên men xay nhuyễn, bổ sung rượu và ủ.
Dạng trong: sau khi lên men, xay nhuyễn xác bã, bổ sung rượu. Sau đó đem lọc và thu
phần dịch trong đem ủ.

10


Rượu được ủ nơi có nhiệt độ ổn định và mát ít nhất 6 tháng trước khi sử dụng

2.8.1.4 Rượu cần
Rượu cần là thức uống độc đáo mang đậm bản sắc của người dân tộc miền núi.
Lên men theo phương pháp cổ truyền không qua chưng cất, không qua hãm c ồn và
không sử dụng bã rượu, chỉ sử dụng dịch lên men.
Rượu có mùi thơm dịu đặc trưng, vị ngọt, không cay, không đắng.
Trong sản xuất rượu cần, người ta dùng vi sinh tự nhiên từ bánh men lá. Nguyên li ệu
làm bánh men: Gạo và các loại cây lá đặc


11


trưng ở mỗi dân tộc như cây đòng và cây me kà zút (dân tộc K’Ho) hay cây “B ơ hinh ho",
"khi mắc cái", củ riềng, lá trầu không, quả ớt (dân tộc Thái); vỏ, lá cây Blakda (dân t ộc
Banna)…Các loại lá cây này có tính kháng khuẩn, chứa tinh dầu tao hương vị cho r ượu.
Ché làm rượu rửa sạch, tráng nước sôi, phơi khô.
Gạo, bắp mới giã, nấu vừa chín, để nguội và trộn thêm với trấu
Trộn bánh men lá vào hỗn hợp cơm - trấu còn ấm theo tỉ lệ 3 bánh men/5kg nguyên
liệu bọc lá chuối sạch hoặc cho vào gùi (dưới đáy gùi phải lót s ẵn tr ấu), ủ m ột đêm gia
tăng sinh khối của vi sinh vật trong men.
Lựa lá trấu lớn lót bên trong đáy ché, để cơm đã ủ men lên đ ến cách mi ệng ché kho ảng 10
phân thì ủ một lớp trấu dày.
Nhồi tro với nước bịt miệng ché rượu.
Sau khoảng 1 tháng rượu dùng được, có mùi thơm nhẹ, vị ngọt đậm, mùi thơm. rượu có
sự hài hòa giữa các thành phần acid hữu cơ, cồn, đ ường và hương thơm. N ồng đ ộ c ồn
trong rượu cần tương đương hay cao hơn 1-2% so với độ cồn của bia.
Ngày nay, men lá không dễ tìm, chất lượng rượu không ổn đ ịnh, do đó ng ười dân b ản
xứ đã sử dụng bánh men Trung Quốc hay bánh men sản xuất trong nước.
2.8.2 Sản xuất bia
Bia là một loại nước giải khát lên men rượu nhẹ không chưng cất gồm: 92% nước, 29% rượu ethylic và các loại đường sót, rất nhiều vitamin B, nên là loaị rất được ưa
chuộng ở nhiều nước. hiện nay nước ta mỗi năm sản xuất khoảng 100 tỉ lít bia
Bia là một loại thức uống giải khát thơm ngon, có độ rượu nhẹ từ 4 ÷ 5%, có
vị đắng dễ chịu của hoa hublong.
Nguyên liệu là malt đại mạch, cao hoa hublong và nước. Trong malt có sẵn
enzyme amilase để thuỷ phân tinh bột thành đường cung cấp cho quá trình lên men.
Người ta thường sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae dạng biến chủng
chuyên dụng để lên men bia. Quá trình lên men bia gồm hai giai đoạn:
− Giai đoạn lên men chính: giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ cao, thường từ 8 ÷
16oC. Dịch đường ban đầu có nồng độ từ 9 ÷ 12%, sau khi lên men thì còn

khoảng 2 đến 3%. Nếu lên men cổ điển thì nhiệt độ từ 8 ÷ 10 oC thì thời gian
lên men lâu, lên men nhanh ở nhiệt độ từ 14 ÷ 16 oC và sau 8 ngày nồng độ
đường còn lại từ 2 ÷ 3%.
− Giai đoạn lên men phụ: giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ từ 0 ÷ 5 oC, phương
pháp lên men cổ điển ở nhiệt độ từ 0 ÷ 1 oC, phương pháp lên men nhanh ở
nhiệt độ từ 3 ÷ 5oC. Ở nhiệt độ lạnh CO2 được giữ lại làm cho bia trong hơn.

12


Sau khi dịch lên men “chín” đem lọc và bão hòa CO 2. Sản phẩm thu được đem
bán trực tiếp làm bia hơi đóng hoặc đóng chai, lon phải hấp Pasteur.
Bốn nguyên liệu cơ bản quyết định chất lượng bia:
+ Lúa mạch mọc mầm
Hoa Houblon
Nấm men\
Nước
Quá trình làm bia gồm 2 công đoạn chủ yếu
-

Nấu malt

-

Lên men, nhào trộn, ủ chin

Sơ đồ quy trình sản xuất bia
Nguyên liệu: Malt Hoa Houblon, Nước (70%malt + 30% gạo)
Đường hóa (nồng độ đường đạt 110Bx hay 10%)
Thanh trùng ở 115 oC trong 30 phút

Lên men chính (cấy nấm men)
Lên men phụ, ủ chin bia
Thành phẩm

13


2.8.3 Nấm men rượu làm nở bột mì
Hàng năm trên thế giới sản xuất và tiêu thụ
khoảng 1,7 triệu tấn nấm men làm nở bột mì
được tiến hành trong điều kiện không khí ở
các bình nuôi cấy kiên tục cới một thanh trùng
lên men 100m3 có thể thu được 5 tấn nấm men
làm nở bột mì sau 20h
Thông gió tốt thì có thể sinh ra 100g sinh khối
nấm men + 140,14g CO2 + 78,12g H2O chính các ổ CO2 sẽ nở ra khi nướng bánh làm
cho bánh xốp
Giống nấm men làm nở bột mì là S.cerevisiae phải đạt những tiêu chuẩn sau: Dễ
khuếch tán vào nước, có đặc tính sinh hóa ổn định và độ bền vững tốt, khả năng sinh
sản nhanh, năng suất lên men cao, hàm lượng chất dinh dưỡng dễ hấp thụ cao

Chương 3: LÊN MEN LACTIC
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật,
điển hình là vi khuẩn lactic. Lên men lactic là một trong những loại hình lên men phát
triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men đồng hình và
lên men dị hình.
3.1 Vi khuẩn lên men lactic
3.1.1 Đặc điểm
Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là những trực khuẩn,
cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tuỳ tiện. Chúng có khả

năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên men
các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của
peptone, axit amin hay muối amôn. Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là
giàu vitamin, axit amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi
trường axit pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại. Nhiệt độ

14


thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50oC. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ
thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn.
3.1.2 Phân loại
Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vi
khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình.
3.1.2.1 Lên men lactic đồng hình :
+ Lactobacterium casei: đây là những trực khuẩn rất ngắn gây chua sữa tự
nhiên. Yếm khí tuỳ tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trường có từ
0,8 ÷ 1% axit lactic. Ở điều kiện bình thường gây chua sữa trong vòng 10 đến 12 giờ.
Nguồn nitơ cho vi khuẩn này là peptone. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là
10oC, tối ưu là 35oC và tối đa là 45oC, chúng thuỷ phân cazein và gelatin rất yếu.
+ Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển ở nhiệt
độ thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 25oC ÷ 30oC, lên men glucose, galactose.
+ Lactobacterium bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển tối
ưu là 20oC, có khả năng lên men glucose, lactose. Có khả năng tạo độ axit cao (3,7%
axit lactic).
+ Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn
lớn. Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo thành sợi. Nhiệt độ tối
ưu cho chúng phát triển từ 45 ÷ 50 oC, khác với các loài khác chúng không có khả
năng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa.
+ Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua.

Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thành
chuỗi. Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men. Khả năng tạo axit tối
đa trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%.

Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo thành theo sơ đồ EmbdenMayerhorf-Parnas (EMP). Sau đó axit pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụng
của enzyme lactatdehydrogenase.
Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử
cacbon để tạo thành axit axetic, etanol, CO2 và axeton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành
phụ thuộc vào sự có mặt của oxy.
sản phẩm tạo thành 90% là acid lactic, 1 ít acid acetic, ethanol, không có CO 2.

15


Phương trình tóm tắt quá trình lên men lactic đồng hình :
C6H12O6 Ò 2C3H6O3 + 136 kJ ( 32,4 kcal
Tóm tắt lại:
Glucose (Con đường EMP )Ò acid pyruvic (khử) Ò acid lactic ( CH3CHOH –
COOH)
Đầu tiên hoạt hóa hexose thành hexose diphosphate ( có mặt acid
phosphoric)Òcắt mạch tạo nên triophosphateÒ pyruvate (nhận H từ NAD.H 2 ) Ò
ACID LACTIC.

3.1.2.2 Lên men lactic dị hình :
Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ đồ
Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose
5-photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP).
Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngoài ra
còn có các sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO 2. Các sản phẩm phụ tương
tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm.

Phương trình tổng quát:

16


C6H12O6 à CH3CHOHCOOH+CH3COOH +C2H5OH+COOH(CH2)2COOH+CO2
Glucose
axit lactic (40%) axit acetic
etanol axit sucxinic
Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào
môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì axit lactic thường
chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm
10%, axit axetic 10% và các loại khí gần 20%.

Vi khuẩn lên men lactic dị hình thiếu các enzim chủ yếu của con đường EMP
như aldolase và triophosphatisomerase nên phân giải glucose theo con đường Pentoso
– phosphate
( PP).
Sản phẩm trung gian của con đường PP như glucose – 6 – phosphate (loại đi 1
phân tử CO2 ) Ò ribulose – 5 – phosphate Ò glyceraldehyde – 3 – phosphate và
acetyl – phosphate. Acetyl phosphate chuyển hóa thành ethanol hoặc acid acetic,
glyceraldehyde – 3 – phosphate biến đổi thành acid lactic.

17


3.2 Ứng dụng
3.2.1 Sản xuất acid lactic
- Nguyên liệu dùng sản xuất acid lactic là : rỉ mật, đường, tinh bột đã được
đường hóa. Nồng độ đường từ 8 Ò 20%.

- Nồng độ pH phù hợp từ 6,3 Ò 6,5.
- Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men là 50 C.
- Trong công nghiệp nhẹ, acid lactic là dung môi cho công nghiệp sản xuất
sơn, vecni, nhuộm và thuộc da.
- Trong công nghiệp rượu, acid lactic được dùng dưới dạng muối của canxi.
Công nghệ sản xuất acid lactic phải qua 3 giai đoạn chính:
•

Giai đoạn 1: Chuẩn bị môi trường lên men.

•

Giai đoạn 2: Điều khiển quá trình lên men.

•

Giai đoạn 3: Tạo lactate canxi và thu nhận acid lactic.
3.2.1.1 Chuẩn bị môi trường lên men:

• Nguyên liệu thường được sử dụng là mật rỉ đường. Pha loãng theo tỉ lệ
nước: rỉ = 3:1, sau đó cho dung dịch này chảy qua than hoạt tính để hấp
thụ các chất màu và tạo các chất keo có trong mật rỉ (mật rĩ sẽ sáng mau
hơn).
• Làm loãng mật rỉ đến nồng độ chất khô 15% và acid hóa môi trường
bằng acid sulfuric 0,5% so với lượng rỉ đường.
• Tiếp tục pha loãng dung dịch đường xuống còn 5-10% và điều chỉnh pH
ngược lại đến 6,3-6,5. Làm nguội dung dịch đường xuống 50 oC và bơm
chúng vào thùng lên men.
3.2.1.2 Điều khiển quá trình lên men:
• Vi khuẩn lactic đã được nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm 3-5%

thể tích thùng lên men (được trang bị cánh khuấy và ruột rà để cấp nhiệt
độ.

18


• Sử dụng vi khuẩn Lactobaccillus denbruckii. Lên men lactic được tiến
hành ở nhiệt độ 50oC.
• pH duy trì 5-6. Thời gian lên men 7-10 ngày.
• Quá trình lên men lactic sẽ tiến hành thuận lợi khi môi trường có phản
ứng acid. Vì vậy, phải trung hòa lượng acid lactic thừa đến pH 6,3-6,5.
• Sử dụng vôi mịn để trung hòa lượng acid tạo thành nhằm tránh hiện
tượng acid hóa dung dịch lên men và tạo ra lactate canxi. Số lượng
CaCO3 cho vào tùy thuộc vào lượng acid lactic tạo thành và đủ để trung
hòa lượng acid lactic trong dung dịch lên men.
3.2.1.3 Giai đoạn tạo lactate canxi và thu nhận acid lactic:
• Dung dịch sau khi lên men được đun nóng đến 80-90 oC. Dùng CaCO3
điều chỉnh độ pH dung dịch lên men đến 10-11 và giữ yên pH này trong
3-5 giờ. Đem lọc dịch trong bằng máy lọc khung bản ở nhiệt độ 7080oC.
• Toàn bộ dịch lên men chuyển qua thiết bị tạo tủa lactate canxi (10-16h).
• Sau đó đem lọc bằng máy lọc khung bản. Lọc xong để riêng kết tủa và
dịch lọc.
• Dịch lọc được đem đi cô đặc lại và đem kết tủa lại lần nữa để thu hồi
toàn bộ acid lactic có trong dịch lên men. Phần kết tủa này được trộn
chung với phần trước và đem sang thiết bị thu nhận acid lactic.
*Thu nhận acid lactic:
• Cho acid sulfuric vào phần kết tủa khi đó phản ứng sẽ xảy ra và tạo
thành CaSO4 kết tủa, loại bỏ phần kết tủa này thì thu được acid lactic.
• Acid lactic được tạo thành theo phương trình sau:
Ca(C3H5O3) + H2SO4→CaSO4↓+ C3H6O3

• Dung dịch acid lactic đệm khử màu bằng than hoạt tính và đem cô chân
không để thu nhận acid lactic tinh khiết.
3.2.2 Sản xuất sữa chua

19


• Sữa chua là loại sản phẩm lên men của sữa tươi. Trong sữa chứa đường,
casein và các loại muối khoáng khác nên là môi trường thuận lợi cho vi
sinh vật phát triển.
• Trong sữa tươi bao giờ cũng nhiễm ít nhiều vi khuẩn.
+ Nhóm vi khuẩn gây thối sẽ phân hủy một ít protein của sữa đồng
thời tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển.+ Vi khuẩn lactic sẽ tích lũy
dần axit lactic cho nên sẽ ngăn cản sự phát triển của nhóm vi khuẩn gây
thối.

Sữa nguyên liệu

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA

Chuẩn hóa

Lên men

Điều chỉnh SNF

Phối trộn

Bài khí


Đồng hóa

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

20


Thanh trùng

Sữa chua

Cấy
giống
3.2.3 Muối chua rau quả, dưa cải, dưa cà

Muối chua rau quả là hình thức lên men tự nhiên.
Qui trình muối chua rau củ 3 giai đoạn
• Giai đoạn 1:
 Dùng muối ăn (NaCl) có nồng độ 2,5 – 3%. Áp suất thẩm
thấu cao do muối sinh ra sẽ rút chất dịch tế bào trong dưa ra.
Lúc đó vi khuẩn lactic và vi khuẩn gây thối lúc đầu có thể
cùng phát triển.
• Giai đoạn 2:

21


 Do vi khuẩn lactic phát triển mạnh, tích lũy nhiều axit lactic

nên ức chế sự phát triển của nhóm vi khuẩn gây thối, rau quả
trở nên chua, ngon.Đây là giai đoạn quyết định, nếu không tạo
được ưu thế của vi khuẩn lactic, thì các vi khuẩn khác sẽ phát
triển làm rau, dưa khú .
• Giai đoạn 3:
 Khi rau quả đã chua dần và đến 1 độ chua nhất định thì sẽ làm
ức chế hoạt động của nhóm vi khuẩn lactic.
 Khi đó trên bề mặt dung dịch sẽ xuất hiện những lớp váng
trắng.
 Nếu cứ để tự nhiên như vậy thì các nấm men Geotrichum
candidum sẽ bắt đầu phát triển và có khả năng oxi hóa axit
lactic thành CO2 và H2O, do đó làm cho dưa giảm dần độ
chua. Khi đó vi khuẩn gây thối lại phát triển gây khú dưa.
3.2.4 Ủ chua thức ăn gia súc, chăn nuôi
-

Nhờ ủ chua mà thức ăn mà thức ăn có thể giữ được khá lâu ở trạng thái
tươi và vẫn không hao hụt về mặt chất lượng dinh dưỡng.

-

Đặc biệt thức ăn sau khi ủ chua có lượng vitamin nhiều hơn trước khi ủ.

3.2.4.1 Qui trình ủ chua thức ăn gia súc, chăn nuôi
Từ lâu người ta đã biết sử dụng quá trình lên men lactic để ủ chua thức ăn gia
súc. Phương pháp ủ chua thức ăn gia súc đặc biệt cần thiết đối với các trại chăn nuôi
gia súc.
Nguyên liệu dùng làm thức ăn cho gia súc nếu đem phơi khô sẽ làm giảm 50%
giá trị của chúng. Nhưng nếu ta đem ủ chua thì chỉ giảm khoảng 10% giá trị. Đặc biệt
bằng phương pháp ủ chua sẽ tăng nhiều chỉ số dinh dưỡng khác của thức ăn.

Một trong những phương pháp phổ biến là ủ chua thức ăn thủ công. Các loại
thức ăn gia súc là thực vật được băm nhỏ rồi cho vào vật chứa, cho thêm một ít nước
vo gạo. Sau đó ủ kín 1 đến 2 ngày và cho gia súc ăn. Quá trình ủ chua thức ăn gia súc
thường qua 3 giai đoạn sau:

22


Giai đoạn 1: là giai đoạn phát triển hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật khác nhau có
trong thành phần của nguyên liệu, từ nước hoặc từ không khí.
Giai đoạn 2: quá trình lên men lactic đồng hình xảy ra mạnh. Các loài vi khuẩn
lactic chỉ phát triển trong điều kiện yếm khí, nếu có oxy vi khuẩn gây thối phát triển
sẽ tạo thành mùi khó chịu và ảnh hưởng đến thức ăn ủ chua. Chất lượng khối ủ phụ
thuộc rất nhiều vào sự phát triển của vi khuẩn lactic.
Giai đoạn 3: khi ủ tới thời kỳ chín thì chính vi khuẩn lactic cũng bị tiêu diệt do
lượng axit lactic tạo thành nhiều trong môi trường. Trong giai đoạn này nếu khối ủ
không sạch mà bị lẫn đất cát, vi khuẩn butyric sẽ phát triển, gây cho khối ủ có vị đắng
và mùi khó chịu.
Chương 4: LÊN MEN PROPIONIC
4.1 Cơ chế lên men
Lên men propionic là quá trình chuyển hoá axit lactic và muối lactate thành
axit propionic dưới tác dụng của vi sinh vật. Ngoài axit propionic còn có các sản phẩm
khác như: axit axetic, khí cacbonic và nước.
Từ nguyên liệu đường:
3C6H12O6 à 4CH3CH2COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O + Q
Glucose

axit propionic

axit axetic


Từ axit lactic:
3CH3CHOHCOOHà 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + Q
Axit lactic

axit propionic

axit axetic

Theo quá trình này thì tỉ lệ giữa hai loại axit propionic và axit acetic là 2:1
(Trong thực tế thu được là 1,5:1).
4.2 Vi sinh lên men propionic
Chủ yếu là các vi khuẩn propionic, trong đó loài hoạt động nhất là Bacterium
acidipropionic, chúng thường sống chung với vi khuẩn lactic trong sữa. Chúng được
tìm thấy nhiều trong sữa, trong đất và trong khoang miệng một số động vật nhai lại,
tham gia quá trình tạo axit hữu cơ trong đó. Là loài trực khuẩn Gram dương, không
chuyển động, không tạo bào tử, hô hấp kỵ khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp từ 14 ÷
35oC, pH thích hợp trung tính. Vi khuẩn này lên men dễ dàng axit lactic, muối lactate,
23


đường thành axit propionic. Trong quá trình sống chúng cần bổ sung thêm nitơ hữu cơ
phức tạp dưới dạng protein
Lên men propionate được thực hiện bởi các nhóm vi sinh vật như: chi
propionibacterium, Veillonella alcalescena (Micrococcus lactilyticum),
Clostridium propinicum, Selenoas, Micromonospora và nhiều loại khác cũng tạo
ra axit propionic.
Chi vi khuẩn propionibacterum được phân lập và miêu tả tử cuối thế kỷ IX.

Khi nuôi cấy trong môi trường trung tính, chúng có hình cầu sắp thành từng đôi,

có khi thành từng chuỗi. Khi nuôi cấy thoáng khí chúng có hình que hay hình phân
nhánh. Trong tế bào có chứa các hemin (hệ thống xitorom, catalaza). Có nhiều loài
vi khuẩn propionic trong đó nổi tiếng nhất là các loại P.freudenchii, P.shermanii,
P.acidopropionici.

24


Hình a: P.frendenreichii

Hình b:P.shermanii

Chi Clostridium gồm các vi khuẩn G+, di động được nhờ các tiên mao khắp cơ
thể, tế bào hình que nhưng vì bào tử có kích thước lớn hơn chiều ngang của bào tử
dinh dưỡng nên khi mang bào tử tế bào có dạng hình thoi hay hình dùi trống. Đa
số loài Clostridium là kị khí không bắt buộc, có hiện tượng flavin cao và không
thấy chứa xitocrom và catalaza
Nhiều loài Clostridium có khả năng đồng hóa cao polisaccarit (tinh bột, amilozo)
nên chúng còn được gọi là chi Amylobacter. Vì chi vi khuẩn này thường chứa hạt
granulozo trong cơ thể nên được gọi là chi Granulobacter.
Một số loài Clotridium propionicum có khả năng cố định nito trong không khí như
C.pasteurianum.
Vi khuẩn Clostridium propionicum

25