BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KĨ THUẬT MÔI TRƢỜNG



BÁO CÁO TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ VÀ
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
GVHD: Liêu Mỹ Đông
SVTH: Nhóm 3.3

TP HỒ CHÍ MINH 02/2015


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Trang 1


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự tồn tại và phát triển của những sinh vật mà ta có thể dễ dàng quan sát
được bằng mắt thường thì xung quanh ta luôn có sự hiện diện của những loài sinh vật có
kích thước vô cùng nhỏ bé không thể quan sát được hay còn gọi là Vi sinh vật. Chúng ở
quanh ta và hiện diện khắp mọi nơi, thậm chí có cả ở trong cơ thể con người. Chúng có
cả những mặt lợi và mặt hại. Nếu chúng ta biết chúng, hiểu chúng và sử dụng chúng vào

mục đích có lợi sẽ giúp cho cuộc sống con người tốt hơn và ngược lại nó sẽ để lại
những hậu quả nghiêm trọng đối với con người cũng như các lĩnh cực kinh tế khác.
Ngay từ thời xa xưa, con người đã biết ứng dụng hoạt tính có lợi của vi sinh vật
phục vụ đời sống của mình. Nhưng đến khi L.Pausteur tìm ra nguyên nhân lên men và
một loạt các công trình khoa học về vi sinh vật được nghiên cứu có kết quả thì việc ứng
dụng vào sản xuất vi sinh vật mới phát triển mạnh và trở thành một ngành công nghệ
phục vụ cho cuộc sống con người. Ngày nay với sự phát triển của khoa học hiện đại vi
sinh vật được ứng dụng nhiều trong cuộc sống, nhất là trong thực phẩm, y học, chăn
nuôi thú y cũng như ngành công nghệ vi sinh ngày càng phát triển và hiện đại.
Riêng đối với ngành công nghệ thực phẩm, các loại vi sinh vật có ứng dụng mạnh
mẽ đặc biệt là những quy trình lên men thu lại nguồn sinh khối lớn. Bên cạnh những
ứng dụng của quá trình lên men kị khí rất gần gũi là những sản phẩm quen thuộc trên
thị trường thì Vi sinh vật lên men hiếu khí cũng góp phần tạo ra những sản phẩm có
giá trị phục vụ cho con người.
Từ những ứng dụng thiết thực đó của vi sinh vật lên men, Đề tài báo cáo VI
SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ
THỰC PHẨM sẽ làm rõ về hệ thống vi sinh vật lên men hiếu khí cũng như bản chất
của quá trình và những ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm qua từng quy trình
sản xuất cụ thể như thu nhận sinh khối từ nấm men, lên men acid acetic,vv….
Tập thể sinh viên nhóm thực hiện báo cáo rất cảm ơn Giảng viên trực tiếp hướng
dẫn môn học đã giúp đỡ chúng em bổ sung kiến thức qua từng tiết học để nhóm có thể
hoàn thành bài báo cáo tiểu luận một cách tốt nhất. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện
cũng không tránh khỏi thiếu sót từ việc đánh máy in ấn …, rất mong sẽ nhận được sự
đánh giá nhận xét của Thầy để chúng em có thể hoàn thiện hơn về mặt nội dung kiến
thức.

Trang 2


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm


MỤC LỤC
Bảng phân công nhiệm vụ .................................................................................................1
Lời nói đầu ........................................................................................................................2
Mục lục ..............................................................................................................................3
I.
GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................................. 4
II.

QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ .............................................. 6
II.1

Khái niệm. ........................................................................................................... 6

II.2

Bản chất của qua trình vi sinh vật lên men hiếu khí ........................................... 6

III. CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN VSV HIẾU KHÍ TIÊU BIỀU VÀ ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ............................................................................ 6
III.1

QUÁ TRÌNH THU NHẬN SINH KHỐI TỪ NẤM MEN ........................... 6

III.2

LÊN MEN ACID ACETIC ........................................................................... 9

III.3


LÊN MEN ACID CITRIC .......................................................................... 12

Kết luận ..........................................................................................................................19
Tài liệu tham khảo ...........................................................................................................20
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH

Bảng 1.1. Sản phẩm của một số quá trình lên men thông thường....................... 5
H.1.1. Sơ đồ thể hiện cơ chế chung của một số quá trình lên men ...................... 4
H.2.1. Acetobacter xylinum ............................................................................... 6
H.2.2. Acetobacter.aceti ...................................................................................... 6

Trang 3


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

I. GIỚI THIỆU CHUNG
 Lên men hay hô hấp kị khí là quá trình phân giải hidratcacbon trong điều kiện
kị khí. Nó là quá trình oxi hóa khử cơ chất mục đích là tạo ra các sản phẩm cần
thiết nhờ vi sinh vật
Khác với hô hấp hiếu khí, sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men ngoài CÒ
còn có những hợp chất Cacbon chưa được oxi hóa hoàn toàn như rượu, ceton
acid hữu cơ…tùy thuộc vào từng loại lên men và các sản phẩm tích lũy mà giai

đoạn chuyển hóa pyruvic trở đi sẽ khác nhau.
H.1.1. Sơ đồ thể hiện cơ chế chung của một số quá trình lên men

Trang 4



Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Bảng 1.1. Sản phẩm của một số quá trình lên men thông thường
lactic etilic

Loại lên men
propionic Butilen- Acetonglicoli
etilic
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-

Acetonbuteric
+
+
+
+
+

+

Sản phẩm
Công thức

Tên

+
+
+
+
-

+
+
-

Khí cacbonic
Hidro
Axit fomic
-acetic
-lactic
-propionic
Rượu etilic
Rượu butilic

CO2
H2
HCOOH
CH3COOH

CH3-CHOH-COOH
CH3-CH2-COOH
CH3-CH2OH
CH3-CH2-CH2-CH2OH
CH3-CO-CH3
metyl CH3-CO-CHOH-CH3

-

-

-

+

+
+

+
+

-

-

-

+

+


+

Axeton
Aceton
cabinol
Butilen glicon

-

+

-

-

-

Glixerin

CH3-CHOH-CHOHCH3
CH2OH-CHOHCH2OH

Trang 5


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

II. QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ
II.1 . Khái niệm.

Lên men hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để tiến hành quá
trình lên men, đối với quá trình này phải thường xuyên cấp khí oxy để chúng có nguồn
sống, khi lên men công suất lớn nguời ta phải sử dụng các máy thổi khí chuyên dụng để
thồi vào bồn lên men.
Vi sinh vật hiếu khí: là những loài sinh vật sinh sống và phát triển trong môi
trường có không khí. Trong điều kiện không có không khí (môi trường yếm khí, kỵ khí)
chúng sẽ chết hoặc không phát triển tốt.
II.2 .Bản chất của quá trình vi sinh vật lên men hiếu khí
Phần lớn các vi sinh vật hiếu khí tiến hành oxi hóa chất dinh dưỡng hữu cơ thành
CO2 và H2O vì cacbon trong CO2 đạt tới múc oxi hóa cao nên người ta thường gọi là
quá trình oxi hóa hoàn toàn
Tuy nhiên một số vi sinh vật có khả năng oxi hóa cơ chất làm sinh ra những sản
phẩm chƣa đƣợc oxi hóa hoàn toàn hay còn gọi là lên men hiếu khí
Bản chất của quá trình vi sinh vật lên men hiếu khí thật chất là quá trình oxi
hóa khử không hoàn toàn
Rất nhiều quá trình oxi hóa không hoàn toàn có ý nghĩa quan trọng trong công
nghệ lên men vì tạo ra được nhiều sản phẩm có giá trị.
Ví dụ: Theo các khóa phân loại hiện nay (Edition,1994,2000) Acetobacter, gồm

7 loài khác nhau như Acetobacter xylinum, A.um, A.aceti, A.schutzenbachii.. có
ứng dụng trong lên men giấm, sản xuất thạch dừa vv…..

H.2.1. Acetobacter xylinum

H.2.2. A.aceti

III. CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN VSV HIẾU KHÍ TIÊU BIỀU VÀ
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
III.1


QUÁ TRÌNH THU NHẬN SINH KHỐI TỪ NẤM MEN

III.1.1 hái quát chung
Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật trong sinh quyển hoặc sô lượng sinh
vật sống trong 1 đơn vị diện tích, thể tích vùng.

Trang 6


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Nấm men: Chỉ tên chung để chỉ nhóm vi nấm gồm các cấu tạo đơn bào thường
sinh sôi và nảy nở bằng phương pháp nẩy chồi.
- Con người hiểu biết về nấm men và những tính chất của nó mới được hơn 150
năm. Đến đầu thế kỉ 19, nấm men bia, nấm men thải từ nhà máy rượu bia đã được con
người sử dụng để làm bánh mì.
- Nấm men có dạng cơ thể đơn bào. Chúng phân bố rộng hiện diện nhiều ở đất
trồng nho và hoa quả.
Nhiều loại nấm men làm hư hỏng thực phẩm,nhưng cũng có nhiều loại có ích
trong công nghệ lên men và sản xuất phụ gia trong thực phẩm.
- Các loại nấm men có ích như các loại nấm men dùng để sản xuất rượu trắng,
rượu vang, bia, làm nở bột mì, tạo sinh khối giàu protein va vitamin....
- Về lý thuyết Từ 1g C6H12O6 có thể thu được 0,5g sinh khối nấm men khô (theo
nghiên cứu của A.J.Forage): C6H12O6 (1g) + O2 (0,4g) → CO2 (0,67g) + H2O (0,27g)
+ NH3 (0,05g) Q (1,25 kcal) + sinh khối nấm men khô 0,5g Hoặc theo nghiên cứu C.L
Cooorey C6H12O6 (2kg) + O2 (0,7g) → CO2 (1,1g) + H2O (0,7g) + sinh khối nấm
men khô (1kg) + N, P, K, Mg, S (0,1kg)
 Phƣơng pháp sản xuất
- Cuối thế kỉ 19, nhiều cải tiến kỹ thuật như hệ thống thông khí (nước Anh ), kỹ thuật li
tâm để tách nấm men ra khỏi môi trường tăng trưởng (Mỹ) đã được dùng để sản xuất

men bánh mì. Nguyên liệu để sản xuất sinh khối nấm men chủ yếu là rỉ đường. Thành
phần hóa học của rỉ đường:chất phi đường và nước. Các chất phi đường bao gồm các
chất hữu cơ và vô cơ.Các chất hữu cơ có chứa nitơ của rỉ đường mía chủ yếu là các acid
amin cùng với một lượng nhỏ protein và sản phẩm phân giải của nó.Các chất phi đường
vô cơ là các loại muối tìm thấy trong thành phần tro của rỉ đường. Rỉ đường mía còn
chứa các nguyên tố khác với hàm lượng nhỏ như: Zn, Mn, Cu, B, Co, Mo. Rỉ đường rất
giàu các chất sinh trưởng như: acid pentotenic, nicotinic, folic, B1, B2 và đặc biệt là
biotin.
- Bọt và sinh khối tràn ra ngoài trong quá trình lên men được tách trước tiên theo
phương pháp tạo thành bọt cùng với sinh khối tạo ra ngoài rồi đưa đi ly tâm tách bọt và
sinh khối trào ra ngoài được thu gom lại đi xử lý bằng phương pháp tuyển nổi
(flotation) rồi đưa đi ly tâm qua các máy ly tâm tách (Seprator), cô đặc chân không. Nấm men thường có tỷ trọng lớn hơn dung dịch nấm men (tỷ trọng của nấm men
thường nằm trong khoảng 1,13- 1,14 còn dịch nuôi cấy không chứa nấm men là 1,011,03). Do vậy tế bào nấm men sẽ chịu lực ly tâm lớn hơn và được tách ra khỏi dung
dịch nuôi cấy.
III.1.2 Cơ chế của quá trình lên men
Glucose
Hexokinaza
Glucose – 6 – phosphat
Photphoglucoza isomeraza
Fructose – 6 – phosphat
PhosphoFructokinaza

Trang 7


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Fructose – 1,6 – diphosphat
Aldolaza
Triophosphat izomeraza

Glyceraldehyd – 3 – phosphat

Dihydro aceton phosphat

Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza
Acid – 1,3 – diphosphoglyceric
Phosphoglyceratkinaza
Acid – 3 – phosphoglyceric
Phosphoglycerat-mutaza
Acid – 2 – phosphoglyceric
Enoiaza
Acid phosphoenolpyruvic
Pyruvat kinaza
Acid – enol – pyruvic
Acid pyruvic
Pyruvate – decarboxylaza
Ethanal
Aldodeshydrogenaza
Ethanol
III.1.3 . Các nấm men thường dùng trong sản xuất:
 Giống nấm Candida: - Candida tropicalis: lên men rất tốt ở các dịch đường
glucoza, galactoza, sacaroza, maltoza. không hấp thu được sorbioza,
xenlobioza, lactoza…
 Giống nấm Saccharomyces:
- Saccharomyces cerevisiae: nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành
thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn
- Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành
thực phẩm như làmbanh mì, sản xuất cồn. Saccharomyces có nghĩa là
nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất
lớn trên thế giới.

III.1.4 . Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống
Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước
mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin

Trang 8


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa
mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng
cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành.
Nấm men làm bánh mì: Chủng loại nấm men dùng để sản xuất bánh mì thuộc
họ Saccharomyces cerevisiae. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất men là mật rỉ đường,
ngoài ra một số hóa chất khác sẽ được cung cấp trong quá trình nuôi cấy men để bổ
sung các chất dinh dưỡng mà mật rỉ không đủ. Quá trình nuôi dưỡng men
Saccharomyces là quá trình hiếu khí vì vậy người ta phải thổi vào bồn lên men một
lượng khí rất lớn.Trong quá trình nuôi cấy nấm men người ta phải kiểm soát lượng mật
rỉ nạp vào bồn lên men theo lượng cồn có trong môi trường lên men. Nếu lượng mật nạp
vào nhiều quá nấm men sẽ không sinh sản mà sẽ thực hiện quá trình lên men tạo ra cồn
khiến nồng độ cồn tăng cao và năng suất men sẽ giảm, nhưng nếu lượng mật nạp vào
quá ít nấm men sẽ thiếu chất dinh dưỡng cho sinh trưởng.
Nấm men rượu (S. cerevisiaes) được dùng để sản xuất rượu và rượu mầu như
brandy, whiskey, rum, tequila… Chúng thường được phân lập từ quá trình lên men bã
quả, mật rỉ của củ cải đường hay mía đường.
Sinh khối nấm men Torula là nguồn thức ăn tốt cho gia súc, gia cầm và cá vì
hàm lượng protein cao, protein lại dễ tiêu hoá (tỷ lệ tiêu hoá cao hơn bột thịt xương:
87% so với 70%)
Sản xuất rượu vang dựa trên cơ sở về hóa sinh xảy ra trong quá trình lên men

các loại nước quả dưới tác dụng của enzyme của nấm men. Có hai phương pháp lên
men rượu vang cơ bản: lên men tự nhiên và lên men nhờ các chủng nấm men thuần
khiết. Một số loài nấm men thƣờng gặp trong sản xuất rƣợu
vang: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces chevalieri

III.2

LÊN MEN ACID ACETIC
III.2.1

Khái quát chung

Acid acetic có công thức phân tử là CH3COOH, là một acid hữu cơ (Acid cacboxylic), mạnh
hơn Acid cacbonic. Phân tử gồm có nhóm methyl (-CH3) liên kết với nhóm cacboxyl (COOH), khối lượng phân tử 60,5 kg/kmol.

Trang 9


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Acid acetic là một chất lỏng không màu, có mùi sốc, vị chua, có khả năng hút ẩm từ không khí.
Nhiệt độ nóng chảy tnc = 16,630C, nhiệt độ sôi ts = 1180C, tỷ trọng 1,049; độ nhớt ở 200C là
1,21.10-3 Ns/m2.
Trong dung dịch acid acetic tồn tại các dạng (CH3COOH)2, (CH3COOH)3, sự tồn tại các phân
tử kép như trên là do các liên kết hydro giữa các phân tử với nhau.
Acid acetic tan trong nước và các dung môi thường (rượu aceton, cồn, eter, chloroform,…) với
bất kỳ tỷ lệ nào, chúng hoàn toàn không tan trong CS2. Ngoài ra nó cũng là dung môi tốt cho
nhiều hợp chất hữu cơ (nhựa, tinh dầu, ..) Đặc biệt acid acetic hoà tan tốt ngay cả cellulose và
các hợp chất của nó. Acid acetic rất bền với các chất oxi hoá như acid chromic, permanganat.
Acid acetic có tác dụng phân huỷ da, gây bỏng, ăn mòn nhiều kim loại và hợp kim, hoà tan tốt

nhiều chất vô cơ.

III.2.2

Các phƣơng pháp sản xuất acid acetic

III.2.2.1 Phƣơng pháp lên men acid acetic


Lên men acid acetic là quá trình oxy hoá cồn thành acid acetic nhờ vi khuẩn acetic
trong điều kiện hiếu khí. Mọi quá trình muốn hoạt động được đòi hỏi phải có năng
lượng, để thực hiện được các hoạt động sống như sinh trưởng, sinh sản và phát triển thì
vi sinh vật cần phải có năng lượng.

Quá trình lên men là quá trình oxy hoá khử sinh học để thu năng lượng và các hợp
chất trung gian cho tế bào sinh vật nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng
hoá năng tàng trữ trong mạch cacbon và được phóng ra do sự chuyển electron từ mức
năng lượng này sang mức năng lượng khác.
Các phản ứng sinh hoá xảy ra trong các quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro
nhưng sự chuyển hydro cũng tương đương với sự chuyển electron vì nguyên tử hydro có thể
tách thành proton H+ và electron. Các enzym xúc tác quá trình tách nguyên tử hydro khỏi cơ
chất gọi là enzyme dehydrogenaza.
Trong quá trình lên men giấm, rượu etylic được oxy hoá thành acid acetic. Ở đây sự chuyển
hydro được thực hiện nhờ sự xuất hiện của NADP (Nicotinamit adenin dinucleotit photphat
dạng oxy hoá). Hydro được NADP nhận (trở thành NADPH2) được chuyển qua chuỗi hô hấp
để thu năng lượng, song cơ chất không bị phân giải hoàn toàn nên được gọi là quá trình oxy
hoá không hoàn toàn.
 Cơ chế của quá trình lên men
Lên men giấm là quá trình oxy hoá rượu etylic thành acid acetic nhờ có enzym alcohol
oxydaza xúc tác trong điều kiện hiếu khí:

CH3CH2OH + O2 -> CH3COOH + H2O + 117 Kcal
Để chuyển hoá thành acid acetic, rượu và oxy phải thâm nhập vào tế bào vi khuẩn , ở đây nhờ
có enzyme của vi khuẩn xúc tác, rượu được chuyển hoá thành acid acetic theo một quá trình
sau:
C2H5OH + ½ O2 -> CH3CHO (Acetaldehyd) + H2O
CH3CHO + H2O -> CH3CH(OH)2 (Hydrat acetaldehyd)
CH3CH(OH)2 + ½ O2 -> CH3COOH + H2O
Acid acetic tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào của vi khuẩn và đi vào môi trường. hi môi trường
hết rượu thì vi khuẩn giấm sẽ oxy hoá acid acetic thành CO2 và H2O theo phương trình sau:
CH3COOH + 2O2 = 2CO2 + 2H2O
Đây chính là sự “quá oxy hoá” rất có hại cho quá trình lên men giấm. Vì vậy, trong dịch lên
men phải còn dư một lượng rượu khoảng 0,3-0,5% để đảm bảo không bao giờ cho oxy hoá hết
rượu nhằm tránh hiện tượng “quá oxy hoá”.

Trang 10


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Quá trình oxi hóa rượu thành acid acetic

III.2.2.2

Một số phƣơng pháp khác

 PHƢƠNG PHÁP HÓA GỖ
Cùng với sự phát triển của ngành khai thác và chế biến gỗ, loài người đã biết cách sản xuất ra
acid acetic từ dạng nguyên liệu này.
Bằng cách chưng cất gỗ đã lên men (giấm gỗ, bột gỗ, tách acid acetic trực tiếp từ nước ngưng
khi chưng gỗ). Người ta thu được nhiều chất khác nhau, trong đó có acid acetic có hàm lượng

rất lớn. Hiện nay phương pháp này không còn được sử dụng.

 PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC
Từ C2H2 và C2H5OH, C2H4 tiến hành tổng hợp có xúc tác sẽ thu được acetandehyd, oxi hoá
acetandehyd nhờ có xúc tác ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ thu được acid acetic.
Giai đoạn oxi hóa acetandehyd thành acid, dùng xúc tác mangan, rồi sau đó chưng cất phân
đoạn ở nhiệt độ : 500C – 800C để thu được acid có hiệu suất cao. Phương pháp này có giá trị
thực tế khá cao nhưng do tạo nhiều sản phẩm phụ nên làm giảm hiệu suất phản ứng.
Phương pháp mới nhất hiện nay là tổng hợp từ metanol và CO bằng phản ứng cacbonyl hoá:
CH3OH + CO -> CH3COOH

 PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC
Hiện nay người ta sản xuất acid acetic chủ yếu bằng phương pháp lên men (sản phẩm là giấm
ăn). So với những phương pháp khác, phương pháp lên men có những ưu điểm:
-Công nghệ sản xuất acid acetic hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường.
-Quá trình chuyển hoá (hay quá trình lên men) được thực hiện ở điều kiện rất ôn hoà, không
cần nhiệt độ cao, áp suất cao hay máy móc thiết bị phức tạp.
-Nguyên liệu để sản xuất acid acetic bằng phương pháp lên men rất dễ kiếm, có thể sử dụng
nguyên liệu chứa đường (nước ép trái cây, nước ép dứa, nước ép mía, …), có thể sử dụng
nguyên liệu chứa tinh bột hoặc cồn công nghiệp.
•Nếu sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột phải qua 3 giai đoạn chuyển hoá:
-Giai đoạn chuyển hoá tinh bột thành đường
-Giai đoạn chuyển hoá đường thành cồn
-Giai đoạn chuyển cồn thành acid

Trang 11


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm


•Nếu sản xuất từ nguyên liệu chứa đường thì chỉ cần qua 2 giai đoạn:
-Giai đoạn chuyển hoá đường thành cồn
-Giai đoạn chuyển cồn thành acid.
•Nếu sản xuất từ nguyên liệu đã chứa cồn thì ta chỉ cần tạo điều kiện thuận lợi để vi khuẩn
acetic chuyển cồn thành acid acetic.
Sản xuất acid acetic theo phương pháp sinh hoá thực chất là quá trình oxy hoá rượu etylic thành
acid acetic nhờ một số vi khuẩn acetic khi có mặt của oxi. Từ trước đến nay đã xuất hiện 4
phương pháp:
-Phương pháp lên men chậm
-Phương pháp lên men nhanh
-Phương pháp chìm
-Phương pháp hỗn hợp

 PHƢƠNG PHÁP KẾT HỢP
Phương pháp này ra đời cùng với sự phát triển của công nghiệp hoá dầu và hoá gỗ nhằm tận
dụng những phế liệu của nó, nâng cao hiệu quả kinh tế của các ngành này. Một vài quá trình
của phương pháp này như sau:
-Trước tiên người ta tiến hành oxy hoá các hydro cacbon thấp như propan, butan sẽ tạo thành
acetandehyd, formandehyd, aceton và các sản phẩm khác. Acetandehyd được oxy hoá có xúc
tác thành acid acetic.
-Sau đó người ta trung hoà khối thuỷ phân này và tiến hành lên men để thu nhận được dung
dịch chứa acid acetic.
Phương pháp hỗn hợp được sử dụng nhiều hơn cả phương pháp thuỷ phân bột gỗ bằng acid (
phương pháp hoá học).

III.2.3

Ứng dụng

Acid acetic là một loại acid hữu cơ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong sản xuất

công nghiệp Trong công nghệ thực phẩm, với hàm lượng 2-5%, người ta gọi dung dịch này là
giấm ăn. Giấm ăn được sử dụng trong công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp, rau quả, gia vị
trong các bữa ăn gia đình. Lượng giấm ăn sử dụng trong công nghiệp thực phẩm là rất lớn, do
đó việc sản xuất giấm ăn không thể mang tính chất thủ công truyền thống mà đã trở thành một
ngành sản xuất theo quy mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới.

III.3


LÊN MEN ACID CITRIC

Acid citric:

Axít citric là một axít hữu cơ thuộc loại yếu và nó thường được tìm thấy trong các
loại trái cây thuộc họ cam quít. Nó là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và thường được
thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị chua. Ở lĩnh vực hóa sinh thì axít citric đóng
một vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình axít citric của quá trình trao
đổi chất xảy ra trong tất cả các vật thể sống.
Ngoài ra axít citric còn đóng vai trò như là một chất tẩy rửa, an toàn đối với môi trường
và đồng thời là tác nhân chống oxy hóa.
Axít citric có mặt trong nhiều loại trái cây và rau quả nhưng trong trái chanh thì hàm
lượng của nó được tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính axít citric chiếm khoảng 8% khối
lượng khô của trái chanh.
- Tên theo IUPAC: Axit 2-hydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic
- Tên thông thường: Axit chanh
- Công thức phân tử: C6H8O7

Trang 12



Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

-

-

-



Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol
Có dạng: tinh thể màu trắng
Nhiệt độ nóng chảy: 153oC
Nhiệt độ sôi: 175oC (phân hủy)
 Tính chất:
Tính axít của axit citric là do ảnh hưởng của nhóm carboxyl -COOH,
mỗi nhóm carboxyl có thể cho đi một proton để tạo thành ion citrat.
Các muối citrat dùng làm dung dịch đệm rất tốt để hạn chế sự thay
đổi pH của các dung dịch axít.
Các ion citrat kết hợp với các ion kim loại để tạo thành muối, phổ
biến nhất là muối canxi citrat dùng làm chất bảo quản và giữ vị cho
thực phẩm. Bên cạnh đó ion citrat có thể kết hợp với các ion kim loại
tạo thành các phức dùng làm chất bảo quản và làm mềm nước.
Ở nhiệt độ phòng thì axít citric tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng
dạng bột hoặc ở dạng khan hay là dạng monohydrat có chứa một
phân tử nước trong mỗi phân tử của axít citric. Dạng khan thu được
khi axít citric kết tinh trong nước nóng, trái lại dạng monohydrat lại
kết tinh trong nước lạnh. Ở nhiệt độ trên 74oC dạng monohydrat sẽ
chuyển sang dạng khan.
Về mặt hóa học thì axít citric cũng có tính chất tương tự như các axít

carboxylic khác. Khi nhiệt độ trên 175oC thì nó phân hủy tạo thành
CO2 và nước.

Lịch sử lên men acid citric
-

Trước đây, người ta sản xuất acid citric từ trái chanh ( 7-9%). Hiệu
suất 30-40 tấn nguyên liệu ( 2,7 ha) cho 1 tấn acid citric.
1891-1893, Wehmer phát hiện acid citric là sản phẩm phụ trong quá
trình sản xuất acid citric bởi penicillium glaucum.
1903, người ta phát hiện thêm giống vi sinh vật mới tổng hợp acid
citric và đặt tên là loài Penicillium citromyces.
1913, Zohorsky đăng ký sang chế ( patent) sản xuất acid citric từ
Aspergillus niger. Bắt đầu cho quá trình sản xuất acid citric theo quy
mô công nghiệp.

Lên mem citric là quá trình chuyển hóa đường trong điều kiện hiếu khí
thành acid citric trong điều kiện hiếu khí thành acid citric trong tế bào vi
sinh vật.

 Vi sinh vật lên men citric
-

-

Giống Aspergillus:
+ Aspergillus niger
+ Asp.awamori
+ Asp. Clavatus
+ Asp. Wentii

Giống Penicillium:
+ Penicillium citromyces
+ Pen. Lacteum

 Cơ chế lên men
Trang 13


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

 Cơ chế lên men acid citric
glucose
con đƣờng EMP
pyruvate

Acetyl-CoA

Oxloaceta
t

Acid citric

Chu trình
TCA

III.3.1 Vi sinh vật lên men
 Aspergillus niger là một loại nấm sợi và là một trong những loài phổ biến nhất
của các chi Aspergillus có nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học, nhiệt độ
tối ưu ở 35-37 ° C, pH từ 1,4 đến 9,8. Nó gây ra một căn bệnh được gọi là nấm
mốc đen trên một số loại trái cây và rau quả như nho, hành tây, đậu phộng, và

là một chất gây ô nhiễm phổ biến của thực phẩm.
A. niger là vi sinh vật hiếu khí phát triển trên các chất hữu cơ, do đó nó có thể
được tìm thấy gần như ở khắp mọi nơi trong môi trường có chứa đất. Ngoài ra,
nó được tìm thấy trong chất thải, nguyên liệu thực vật phân hủy và phân hữu cơ
trong môi trường ngoài trời. Môi trường ẩm trong nhà tạo ra một môi trường
sống tốt cho sự phát triển của nấm mốc. Chẳng hạn như trong các lĩnh vực hộ
gia đình thông thường, trên các bức tường trong phòng tắm hoặc các khu vực
khác có mositure.
 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid citric
Trong quá trình này glucose được chuyển hoá thành axit pyruvic theo con
đường EMP (Embden-Mayerhof-Parnas), sau đó axit pyruvic tiếp tục chuyển
hoá thành axit citric. Phương trình tổng quát của quá trình này như sau:
2C6H12O6 + 3 O2 → 6C6H8O7 + 4H2O
Glucoseacid Citric
Có nhiều loài nấm mốc có khả năng oxy hóa gluxit thành axit citric như
Rhizopus, Aspergillus, Penicillium. Trong đó quan trọng nhất là Aspergillus
niger.

Trang 14


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:
-Vi sinh vật: Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men. Do đó
cần lựa chọn vi sinh vật phù hợp cho quá trình lên men citric, thông thường để
quá trình tổng hợp acid citric xảy ra mạnh thì vi sinh vật phải có khả năng tạo
ra acid cao, nếu khả năng tạo ra acid của vi sinh thấp thì không thể sản xuất ra
1 lượng lớn acid citric được; mặt khác vi sinh vật phải có khả năng chịu được
acid khi lượng acid tăng cao nếu không trong quá trình lên men acid hình thành

lớn vi sinh vật sẽ chết và sẽ ức chế khả năng tạo acid citric, ngoài ra chủng vi
sinh vật sử dụng cần phải ít tạo ra những acid hữu cơ khác như: acid oxalic,
acid gluconic, acid fumaric vì nếu các acid này hình thành nhiều sẽ gây ảnh
hưởng đến chất lượng của acid citric.
-Nguyên liệu: Nguyên liệu thích hợp cho sản xuất acid citric là nguyên liệu
chứa nhiều đường (ví dụ: mật rỉ,...) vì sinh vật sẽ oxi hóa đường để tạo thành
acid citric, Nồng độ axit citric cao nhất đạt được nếu phát triển ở môi trường có
nồng độ đường ban đầu cao (15−20% w/v), nếu không đủ lượng đường cho vi
sinh vật sử dụng thì khả năng tổng hợp acid citric kém, ngoài ra nguyên liệu
phải không lẫn nhiều tạp, chất kim loại nặng đặc biệt là sắt nếu hàm lương sắt
quá giới hạn thì cần phải loại bỏ.
-Môi trường dinh dưỡng: Nấm mốc cần đường, tinh bột và các muối vô cơ.
Trong điều kiện thường nấm mốc chỉ phát triển sinh khối tạo ra rất ít axit citric.
Trong trường hợp môi trường nhiều cabon và ít nitơ (lượng đường 4 ÷ 20%,
nitơ 0.07%, ngoài ra còn bổ sung thêm nguyên tố khoáng như P, Fe, Zn…) thì
quá trình tổng hợp axit citric xảy ra mạnh.
-pH môi trường: pH thích hợp để tạo thành axit citric từ 3 ÷ 4, tùy thuộc vào
chủng nấm mốc sử dụng. Ta có thể axit hoá môi trường bằng HCl, pH môi
trường phụ thuộc vào nguồn nitơ. Nếu sử dụng NH4NO3 thì pH thích hợp là 3,
nếu sử dụng NH4Cl thì pH thích hợp là 4. Trong quá trình lên men do sự tạo
thành axit citric nên pH giảm mạnh, vì vậy cần phải điều chỉnh pH của môi
trường cho thích hợp.
-Sự thoáng khí: Quá trình oxi hoá cần một lượng lớn oxy, vì vậy cần phải cung
cấp không khí cho quá trình lên men bằng cách thông thoáng khí môi trường.
Ngoài ra sự thông thoáng khí còn giảm lượng khí cacbonic trong môi trường.
Trong thực tế sản xuất người ta thường thổi không khí vô trùng vào dịch lên
men.
-Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men tạo axit citric là 31 –
37oC. Thấp hơn thì tạo axit gluconic, cao hơn thì việc tạo axit citric bị kìm
hãm. Thời gian lên men khoảng 7 – 10 ngày.

-Thời gian lên men: Thời gian tối ưu để quá trình sản xuất axit citric đạt tối đa
phụ thuộc vào chủng được sử dụng, thành phần hóa học của môi trường, hệ
thống lên men, và nói chung, các điều kiện theo đó quá trình lên men diễn ra.
Trong quá trình lên men bề mặt, thời gian lên men thường được hoàn thành
trong 10-20 ngày, trong khi ở quá trình lên men chìm thời gian ủ ngắn hơn
nhiều khoảng từ (5-10 ngày). Trong quá trình lên men trạng thái rắn thời gian
lên men phụ thuộc mạnh mẽ vào chất tiêm chủng được sử dụng, độ ẩm bề mặt,
độ pH ban đầu, nhiệt độ và lượng mẫu trong môi trường (ví dụ, vỏ hạt carob

Trang 15


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

hoặc sung). Trong trường hợp này, nồng độ tối đa acid citric đạt được từ trong
khoảng 10 đến 15 ngày.
III.3.2 Các phƣơng pháp lên men
a .Phƣơng pháp lên men bề mặt
Phương pháp lên men bề mặt ứng dụng nhiều vào những năm đầu của thế kỷ XX, theo
đó các vi sinh vật phát triển hẳn trên bề mặt môi trường nằm giữa pha rắn và pha khí
hoặc nằm giữa pha lỏng và pha khí. Như vậy, phương pháp lên men bề mặt có thể sử
dụng hai loại môi trường: môi trường bán rắn, còn gọi là môi trường xốp và môi trường
lỏng.
+Lên men bề mặt với môi trường bán rắn
Phương pháp này ít được áp dụng vì hiệu suất thu không cao và khá phức tạp ở khâu
chiết, tách acid citric. Trước kia người ta dùng môi trường cám mì, cám gạo có trộn
khoảng 15 - 25% trấu để tăng độ xốp của môi trường. Ngoài ra, trong một số cơ sở
người ta còn dùng môi trường khác từ sắn, khoai tây, bắp… Môi trường làm nguyên
liệu phải được nghiền nhỏ đến kích thước vừa phải. Sau khi nghiền xong môi trường
phải được làm ấm đến độ ẩm khoảng 60 - 65% và đem hấp thanh trùng bằng hơi nóng.

Môi trường làm xong phải được làm nguội và chuẩn bị cho quá trình nuôi cấy. Trước đó
ta phải chuẩn bị giống. Quá trình này còn gọi là giai đoạn thu nhận bào tử giống.
Phương pháp thu nhận bào tử giống: Có 2 phương pháp thu nhận:
•Phương pháp thứ nhất: Chuẩn bị 3 - 4 bình tam giác dung tích 150 ml, cho vào đó
khoảng 50g cám để có độ ẩm 60%. Hấp thanh trùng và để nguội.
Từ ống giống Aspergillus niger gốc, ta chuyển toàn bộ khuẩn lạc bằng cách cho vào
mỗi ống nghiệm 10ml nước vô trùng, khuấy đều cho bào tử giống trong ống nghiệm
hòa trộn trong nước. Bằng phương pháp vô trùng chuyển toàn bộ sang các bình tam giác
đã chuẩn bị môi trường sẵn. Lắc đều cho môi trường trộn đều bào tử. Nuôi chúng trong
tủ ấm có nhiệt độ 30 - 37oC, trong thời gian 3 ngày. Khi thấy trong bình tam giác toàn
là bào tử màu đen là kết thúc giai đoạn nuôi cấy.
Tiếp đó, cũng môi trường như trên nhưng được chuẩn bị vào khay nhôm hoặc inox. Tải
đều khi cho 10% môi trường giống từ bình tam giác đã nuôi ở trên vào. Chiều dày khối
trộn khoảng tử 3 - 5cm. Để trong phòng có nhiệt độ ổn định là 32oC. Nuôi trong khoảng
3 - 4 ngày khi bào tử màu đen xuất hiện kín bề mặt môi trường, đem sấy ở nhiệt độ <
40oC ta thu được giống bào tử sẵn sàng cho quá trình sản xuất đại trà.
•Phương pháp thứ 2: Người ta nuôi trong môi trường lỏng giống Aspergillus niger. Môi
trường để thu nhận bào tử có thành phần như sau:
Dung dịch nước malt có nồng độ chất khô 3 - 5%.
NH4Cl:0,25g
KH2PO4 1,25g
MgSO4 0,25g
FeSO4 0,0125g
Môi trường đã chuẩn bị xong được đưa vào bình có dung tích 2 - 3lít với chiều cao của
dung dịch trong các bình là 1cm, đem hấp thanh trùng ở 1 at trong 30phút. Sau đó
chuyển giống từ ống nghiệm giống vào. Tiến hành nuôi ở nhiệt độ 32oC trong thời gian

Trang 16



Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

4 ngày hoặc lâu hơn cho đến khi trên bề mặt xuất hiện váng nấm sợi, lúc đầu là màu
trắng sau đó là đen chứa toàn bào tử. Người ta thu bào tử này đem sấy ở nhiệt độ <
40oC và dùng nó như bào tử giống cấp 1. Để sản xuất bào tử giống cấp 2,3, người ta
thực hiện như quá trình nuôi nấm sợi trên khay đã trình bày ở trên.
Cách thức thực hiện quá trình lên men bề mặt:
Trộn cám với nước theo tỷ lệ 1:1. Hấp thanh trùng ở 1at trong 30 phút và tãi đều ra
khay, sau khi làm nguội sẽ được trộn giống với tỷ lệ 0,3 - 0,5%. Chiều dày của khối
cám + bào tử giống khoảng 3 - 5cm. Tiến hành nuôi ở nhiệt độ ổn định là 30 - 32oC
trong 4 - 5 ngày. Thời gian lên men kết thúc khi bào tử nấm sợi mới bắt đầu xuất hiện
nhiều nhưng chưa hoàn toàn chuyển qua màu đen. Phương pháp nuôi cấy bề mặt để thu
nhận acid citric trên môi trường bán rắn hiện nay không còn áp dụng ở các nước châu
Âu nữa. Tuy nhiên, ở nhiều nước vẫn phương pháp này vẫn còn được áp dụng và thay
cám bằng bột khoai mì. Cứ 3 – 4kg bột khoai mì người ta thu được 1kg acid citric.
+Lên men bề mặt với môi trường lỏng
Thông thường người ta thay đường saccharose bằng mật rỉ. Mật rỉ được xử lý trước khi
làm môi trường. Xử lý mật rỉ gồm 3 vấn đề cần giải quyết: -Xử lý màu.
-Xử lý hệ keo có trong mật rỉ
-Xử lý sắt nếu mật rỉ chứa sắt
Mật rỉ đường cần phải được xử lý màu và hệ keo bằng cách cho dịch qua than họat tính
để hấp phụ và pha loãng để điều chỉnh hệ keo của dịch mật rỉ. Nếu trong mật rỉ có Fe3+
người ta cho vào mật rỉ sau pha loãng K4{Fe(CN)6}.
Tiếp theo ta hiệu chỉnh hàm lượng đường và pH để thuận lợi cho quá trình lên men.
Hàm lượng đường được hiệu chỉnh ở hàm lượng từ 14 - 15% về khối lượng.
Ngoài ra để quá trình lên men thuận lợi cho vi sinh vật người ta bổ sung MgSO4,
NH4NO3, H2PO4 và điều chỉnh pH từ 2,2 - 6 tùy thuộc vào thành phần các chất bổ
sung mà điều chỉnh pH cho hợp lý. Quá trình chuẩn bị giống đã được trình bày ở mục
trên.
Môi trường lên men phải được lọc ky và thanh trùng, làm nguội, phân phối vào các

khay, nuôi ở nhiệt độ 28 – 32OC trong thời gian từ 48 - 72 giờ. Quá trình lên men trên
bề mặt của dịch lỏng nhờ lớp váng dày ở trên đó là khuẩn lạc của nấm Aspergillus
niger.
Acid citric sẽ được thẩm thấu qua màng tế bào vào môi trường. Kết thúc quá trình lên
men, người ta lấy phần dịch lên men đem đi lọc để thu acid citric và tiếp tục lên men mẻ
mới.
b.Phƣơng pháp lên men chìm
Trong công nghệ sản xuất acid citric theo phương pháp chìm, người ta sử dụng môi
trường giống như môi trường lỏng dùng trong phương pháp lên men bề mặt.
Quá trình được thực hiện trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và có hệ thống thổi
khí liên tục. Người ta tiến hành lên men ở 28 – 320C trong thời gian 6 – 7 ngày.
Trong qúa trình lên men, người ta thường phải sử dụng CaCO3 để điều chỉnh pH vì acid
citric được tạo thành sẽ làm giảm pH xuống 1 – 1,5. Việc điều chỉnh này còn có ý nghĩa
là người ta chuyển acid citric thành xitrat canxi lắng xuống. Kết thúc quá trình lên men,
người ta sử dụng H2SO4 để tách acid citric ra. Tiến hành cô đặc và kết tinh acid citric.

Trang 17


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

c.Thu hồi và tinh chế acid citric
Phương pháp phổ biến để thu hồi và kết tinh acid citric là kết tủa citrate:
- Đầu tiên sinh khối nấm và các chất không tan được lọc bằng hệ thống lọc băng liên
tục
- Citrat canxi được kết tủa từ dịch lọc bằng cách bổ sung hydroxit canxi vôi
+ Ở 700C sản phẩm là tricanxium tetrahydrat vô định hình.
+ Ở 900C sản phẩm chủ yếu là dicalcium hydro citrat tinh thể
- Trường hợp lên men chìm, việc loại bỏ acid oxalic là không cần thiết bởi trong quá
trình

này pH có thể dễ dàng khống chế
- Lượng acid citric trong dịch lọc có thể được kết tủa lần nữa nhờ việc bổ sung vôi cho
tới khi pH = 5.8
- Phần kết tủa được lọc tiếp bằng một băng lọc khác và phần dịch được loại bỏ
- Việc rửa kết tủa nhằm loại bỏ các tạp chất bám theo như đường, protein thủy phân từ
sinh khối nấm.
- Các tinh thể sau khi rửa và acid sunfuric 98% được chuyển đồng thời vào hỗn hợp
chứa 40% acid citric pH = 0,5 – 0,6.
- Phản ứng tiếp theo tạo acid citric và tủa dihydrat sulphat canxi (thạch cao)
- Sau đó dịch lọc được xử lý màu bằng than hoạt tính.
- Các ion kim loại, sunphat canxi được loại bỏ bởi cột trao đổi cation mạnh và anion yếu
(bước loại khoáng).
- Dung dịch sau đó được cô tới nồng độ 700kgm-3 và chuyển vào hệ thống kết tinh
chân không ở nhiệt độ 350C.
- Tinh thể acid citric được tách bằng ly tâm và làm khô trong hệ thống sấy tầng sôi 2
giai đoạn:
+ Giai đoạn đầu sử dụng khí nóng 900C
+Giai đoạn 2: khí ở 200C, độ ẩm 30-40% bởi các tinh thể tạo ra rất háo nước
- 20% dịch gốc được pha loãng với nước rửa thiết bị, loại màu và chuyển ngược về
bước xử lý bằng canxi hydroxit.
- Phần còn lại dịch gốc được loại màu, loại khoáng và quay về bộ phận kết tinh
- Quy trình tách chiết pha lỏng, acid citric được tách từ dịch lên men sử dụng hỗn hợp
trilaurylamine, n-octanol và C10- hoặc C11- isoparafin.
- Dịch chiết được gia nhiệt và rửa bằng nước theo chiều ngược tạo ra sản phẩm là dịch
acid citric
- Dịch thu acid sau đó được xử lý bằng than hoạt tính, cô đặc và kết tinh tạo thành tinh
thể acid citric.
III.3.3 Ứng dụng trong thực phẩm và công nghiệp
Với vai trò là một chất phụ gia thực phẩm, axít citric được dùng làm gia vị, chất bảo
quản thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là nước giải khát, nó mang mã số E3305. Muối

Citrat của nhiều kim loại được dùng để vận chuyển các khoáng chất trong các thành
phần của chất ăn kiêng vào cơ thể. Tính chất đệm của các phức Citrat được dùng để

Trang 18


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

hiệu chỉnh độ pH của chất tẩy rửa và dược phẩm.Citric axít có khả năng tạo phức với
nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng và chất tẩy rửa. Bằng cách phức hóa
các kim loại trong nước cứng, các phức này cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn
và tẩy sạch hơn mà không cần làm mềm nước trước. Bên cạnh đó axít citric còn dùng để
sản xuất các chất trao đổi ion dùng để là mềm nước bằng cách tách ion kim loại ra khỏi
phức Citrat.Axít citric được dùng trong công nghệ sinh học và công nghiệp dược phẩm
để làm sạch ống dẫn thay vì phải dùng axít nitric.
Ở Anh, axít citric được dùng làm chất đệm để cho heroin nâu dễ hòa tan hơn. Một túi
axít citric loại nhỏ được dùng để ép người nghiện thay kim tiêm bẩn bằng một cái sạch
hơn nhằm hạn chế sự lây nhiễm của AIDS và bệnh viêm gan. Các axít khác dùng để hòa
tan heroin nâu là ascobbic, axetic và axít lactic, trong trường hợp thiếu thuốc con nghiện
sẽ tiêm nước chanh vắt hay dấm.
Citric axít là một trong những hóa chất cần thiết cho quá trình tổng hợp Hexametylen
triperoxit diamin (HMDT) là một chất dễ phát nổ giống Axeton peroxit, nhạy với nhiệt
và ma sát. Ở một số nước nếu bạn mua một số lượng lớn axít citric bạn sẽ bị liệt kê vào
sổ đen của các âm mưu khủng bố. Axít citric cũng được cho vào thành phần của kem để
giữ các giọt chất béo tách biệt. Ngoài ra nó cũng được thêm vào nước ép chanh tươi.
+Ứng dụng trong hóa học:
- Chất đệm của các phức citrat được dùng để hiệu chỉnh độ pH của chất tẩy rửa và dược
phẩm.
- Acid Citric có khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà
phòng và chất tẩy rửa. Bằng cách phức hóa các kim loại trong nước cứng, các phức này

cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn và tẩy sạch hơn mà không cần làm mềm
nước trước. Bên cạnh đó acid citric còn dùng để sản xuất các chất trao đổi ion dùng để
làm mềm nước bằng cách tách ion kim loại ra khỏi phức citrat.
- Acid citric là một trong những hóa chất cần thiết cho quá trình tổng hợp Hexametylen
triperoxit diamin (HMDT) là một chất dễ phát nổ giống Axeton peroxit, nhạy với nhiệt
và ma sát. Ở một số nước nếu bạn mua một số lượng lớn acid citric bạn sẽ bị liệt kê vào
sổ đen của các âm mưu khủng bố.
Acid citric được sử dụng trong xi-rô, chất làm se, loại viên sủi và loại thuốc bột. Nó
cũng được sử dụng trong truyền máu.

Trang 19


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

KẾT LUẬN
Với những ứng dụng và giá trị quan trọng mà Vi sinh vật hiếu khí đem lại
cho con người cùng với lĩnh vực công nghệ lên men ngày một phát triển đã
khẳng định tầm quan trọng của hệ thống vi sinh vật có ích nói chung và Vi sinh
hiếu khí nói riêng.
Qua bài báo cáo cáo VI SINH VẬT LÊN MEN HIẾU KHÍ VÀ ỨNG
DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM đã phần nào bổ sung những
kiến thức về lên men vi sinh vật hiếu khí và những ứng dụng trong công nghệ
thực phẩm qua những quá trình lên men cụ thể gần gũi nhất trong đời sống và
giúp chúng em có cơ hội để tìm hiểu đầy đủ và cụ thể hơn về Vi sinh vật và
những khía cạnh nêu trên. Một lần nữa chúng em rất cảm ơn Giảng viên giảng
dạy môn học đã bổ sung kiến thức chuyên ngành để nhóm có thể hoàn thành tốt
bài báo cáo tiểu luận này. Tập thể xin chân thành cảm ơn!.

Trang 20



Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Vi sinh hoc, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, NXB Giao duc Viet Nam
2005.
[2] Giao trinh vi sinh hoc thuc pham Truong ĐH Cong nghiep thuc pham TPHCM.
[3] luanvan.co/luan-van/vi-khuan-acetic-va-len-men-giam-2829/
[4] />[5] />Mặc dù quá trình sản xuất bề mặt cần ít năng lượng hơn, nhưng rất nhiều nhược điểm
trong đó. Yêu cầu không gian lớn hơn cho sản xuất và cô lập, yêu cầu sự thông hơi và
vô trùng cao hơn. Một trong những vấn đề lớn nhất của quá trình sản xuất là vô trùng.
Ưu điểm chính của quá trình lên men chìm là: thời gian lên men ngắn
(67 ngày), đảm bảo mức độ vô trùng cao hơn và kiểm soát các thông số quá trình, quá
trình hoạt động đơn giản, yêu cầu không gian nhỏ hơn, quá trình lặp lại và năng suất
cao hơn. Schierholt so sánh lợi nhuận kinh tế của quá trình lên men bề mặt và lên men
chìm trong
sản xuất axit citric. Với 300m3 và 150m3 lên men trong 9 ngày thu được năng suất 72
tấn và 12 tấn mỗi ngày. Ông kết luận chi phí đầu tư xây dựng quá trình lên men bề mặt
cao hơn so với lên men chìm 2,5 lần. Trái ngược với điều này, các chi phí về trang thiết
bị là cao hơn đáng kể ở quá trình lên men chìm, và hơn 60 phần trăm những chi phí bao
gồm các thành phần phức tạp cũng như các phản ứng sinh học và kiểm soát công cụ
tinh vi hơn...
Tổng chi phí đầu tư cho quá trình chìm thấp hơn khoảng 25 phần trăm cho dung lượng
cao hơn và thấp hơn 15 phần trăm đối với dung lượng nhỏ hơn so với quá trình lên men
bề mặt. Chi phí đầu tư cho quá trình chìm ngược với chi phí sản xuất cao hơn đáng kể
so với các quy trình khác. Đặc biệt rõ ràng là tiêu thụ năng lượng điện cao, cao hơn
khoảng 30 phần trămso với yêu cầu của quá trình lên men bề mặt. Chi phí lao động ở
các nước phát triển cao cho nênlên men bề mặt được sử dụng nhiều hơn. Các nước nơi
nhiệt độ nước làm mát vượt quá 20


⁰
C, thêm
chi phí để làm mát cho các

Trang 21


Vi sinh vật lên men hiếu khí và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

phản ứng sinh học xảy ra do đó phải cài đặt hệ thống làm mát tổng hợp cho quá trình
lên men chìm. Quá trình lên men chìm nhạy cảm nếu bị gián đoạn ngắn hoặc sự cố
trong thông khí, kết quả không chỉ ở mất năng suất, mà còn gây ra sự cố trên các lô
tương ứng. Quá trình lên men bề mặt, các dung dịch axit citric hoặc dịch lên men tập
trung nhiều hơn so với quá trình lên men chìm, bị ảnh hưởng bởi sự bay hơi cao hơn
quá trình lên men chìm.
Sản xuất axit citric bởi bề mặt rắn hoặc bằng cô lập từ cam, quýt,nước trái cây chiếm tỷ
lệ không đáng kể trên quy mô thế giới. Mặc dù cả hai quá trình sản xuất với chi phí
thấp, chúng được sử dụng chủ yếu ở các nước có truyền thốnglâu đời (Ý, Hy Lạp, Châu
Á)

Trang 22