Báo cáo Về giấm (có chứa axit axetic)

MUÏC LUÏC Chöông 1 Giôùi thieäu 1.1 Lòch söû 3 1.2 Toång quan veà giaám 4 1.2.1 Phaân loaïi giaám 4 1.2.2 Thaønh phaàn dinh döôõng cuûa giaám 5 Chöông 2 Taùc nhaân vi sinh vaät 2.1 Ñaëc ñieåm hình thaùi 8 2.2 Ñaëc ñieåm sinh tröôûng 8 2.3 Phaân loaïi 9 2.4 Moät soá vi khuaån thöôøng söû duïng trong leân men giaám 10 2.5 Aûnh höôûng cuûa caùc ñieåu kieän moâi tröôøng dinh döôõng tôùi quaù trình leân men axetic 12 2.5.1 Aûnh höôûng cuûa oxy 12 2.5.2 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä 13 2.5.3 Aûnh höôûng cuûa caùc nguoàn C, N, P vaø caùc nguyeân toá vi löôïng 13 Chöông 3 Baûn chaát sinh hoùa 14 Chöông 4 Kyõ thuaät saûn xuaát axit axetic 4.1 Nhöõng yeâu caàu kyõ thuaät 16 4.1.1 Noàng ñoä axetic 16 4.1.2 Noàng ñoä röôïu 16 4.1.3 Nhieät ñoä 16 4.1.4 Ñoä thoaùng khí 16 4.2 Quaù trình laøm giaám 17 4.3 Caùc phöông phaùp leân men 18 4.3.1 Phöông phaùp leân men chaäm 18 4.3.2 Phöông phaùp leân men nhanh 19 4.3.3 Phöông phaùp leân men chìm 20 4.3.4 Phöông phaùp keát hôïp 20 4.4 Phöông phaùp naâng cao noàng ñoä axit axetic trong dòch leân men 20 4.4.1 Phöông phaùp chöng caát 21 4.4.2 Phöông phaùp chöng caát baèng muoái 21 4.4.3 Phöông phaùp chöng caát- trích ly 21 4.4.4 Phöông phaùp chöng caát chaân khoâng 21 Chöông 5 Bieán ñoäng sinh hoùa 5.1 Bieán ñoäng vi sinh vaät 22 5.2 Bieán ñoäng hoùa hoïc 23 5.3 Moät soá daïng hö hoûng axit axetic 23 5.3.1 Giaám bò ñuïc vaø giaûm ñoä chua 23 5.3.2 Hieän töôïng löôn giaám 24 5.3.3 Boï giaám 24 5.3.4 Ruoài giaám 24 Chöông 6 Moät soá öùng duïng quan troïng cuûa axit axetic 6.1 ÖÙng duïng trong cheá bieán muû cao su 25 6.2 ÖÙng duïng axit axetic trong coâng ngheä thöïc phaåm 25 6.3 ÖÙng duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm 26 Taøi lieäu tham khaûo 27 Chöông 1: GIÔÙI THIEÄU Giaám laø röôïu ñaõ bò chua Giaám laø dung dòch nöôùc chöùa 3% axid axetic. Giaám coù theå tính tuoåi töø naêm 1000 tröôùc coâng nguyeân vaø ñôøi xöa duøng giaám laø nöôùc uoáng Jessus. Lòch söû [8] ÖÙng duïng cuûa giaám laøm gia vò ñaõ ñöôïc haøng theá kæ. Giaám ñöôïc duøng nhö vò thuoác, taùc nhaân phaù huûy vaø chaát baûo quaûn. Vaøo thôøi trung nguyeân, nhöõng nhaø luyeän kim ñoå giaám leân treân chì ñeå taïo chì axetate. Thôøi kì Phuïc höng, laøm giaám laø ngheà ñem laïi lôïi nhuaän ôû Phaùp. Nöôùc naøy ñaõ saûn xuaát gaàn 150 loaïi giaám coù muøi vò töø vieäc boå sung tieâu, coû ba laù, hoa hoàng, thìa laø, vaø maâm xoâi. Saûn xuaát giaám cuõng ñöôïc phaùt trieån ôû Anh, sinh lôøi ñeán noãi naêm 1693 Nghò vieän thieát laäp thueá treân giaám – bia. Vaøo thôøi kì ñaàu ôû Myõ, saûn xuaát giaám röôïu taùo laø neàn taûng cuûa noâng nghieäp vaø kinh teá hoä gia ñình, ñöôïc giaù gaáp 3 laàn röôïu taùo thoâ truyeàn thoáng. Söï chuyeån töø röôïu hay nöôùc traùi caây sang giaám laø quaù trình hoùa hoïc trong ñoù röôïu ethylic bò oxy hoùa taïo axid axetic. Veà maët lòch söû, nhieàu phöông phaùp khaùc ñaõ ñöôïc duøng ñeå taïo giaám. ÔÛ phöông phaùp chaäm, töï nhieân vaïi röôïu taùo ñeå môû ñaët trong nhieät ñoä phoøng. Suoát khoaûng vaøi thaùng, nöôùc traùi caây leân men thaønh röôïu vaø sau ñoù bò oxy hoùa thaønh acid acetic. Phöông phaùp Orleans (Phaùp) ñöôïc goïi laø phöông phaùp lieân tuïc. Nöôùc traùi caây ñöôïc theâm ñònh kì vaøo nhöõng meû giaám nhoû vaø tröõ trong thuøng goã. Khi nöôùc traùi caây chua, ta seõ vôùt ra ôû treân thuøng Caû phöông phaùp chaäm vaø lieân tuïc ñeàu ñoøi hoûi vaøi thaùng ñeå saûn xuaát giaám. Trong saûn xuaát giaám thöông maïi hieän nay, phöông phaùp thoâng thöôøng vaø phöông phaùp leân men chìm ñöôïc öùng duïng. Nhöõng phöông phaùp naøy döïa treân muïc tieâu pha troän nhieàu oxy ñeán möùc coù theå vaøo saûn phaåm röôïu 1.2. Toång quan veà giaám[6] 1.2.1.Phaân loaïi daám Giaám coù thaønh phaàn giaám caát (chöng) vaø giaám pha cheá -Giaám caát (cuõng goïi laø giaám gaïo) laáy löông thöïc, ñöôøng laøm nguyeân lieäu chính, thoâng qua vieäc uû vi sinh vaät leân men. Thaønh phaàn dinh döôõng cuûa noù coù axit axetic, ñöôøng, axit höõu cô, vitamin, muoái voâ cô… raát toát cho vieäc trao ñoåi chaát cô theå. Coøn giaám pha cheá (giaám hoùa hoïc) thì laáy axid axetic tinh cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc laøm nguyeân lieäu chính , theâm H2O pha loaõng maø thaønh, khoâng coù thaønh phaàn dinh döôõng khaùc. Neáu söû duïng axit axetic coâng nghieäp ñeå laøm giaám duøng pha cheá ñeå aên ñoái vôùi cô theå laø coù haïi. Giaám caát ôû Chaâu AÙ coù lòch söû laâu ñôøi hôn 2000 naêm nhieàu chuûng loaïi. Do hoaøn caûnh ñòa lyù, nguyeân lieäu khoâng gioáng nhau, giaám aên ôû caùc nöôùc cuõng khoâng gioáng nhau. Phaùt trieån daàn theo nhu caàu ngöôøi ta ñaõ chia theo hieäu löïc vaø coâng duïng cuûa giaám töø loaïi ñôn thuaàn gia vò phaùt trieån thaønh loaïi duøng ñeå naáu nöôùng, loaïi laøm ngon côm, loaïi giöõ söùc khoûe vaø loaïi nöôùc uoáng + Loaïi naáu nöôùng: ñoä axit axetic 5% vò noàng thôm dòu, voán coù taùc duïng taåy muøi tanh, giuùp töôi thòt. Ñoái vôùi thòt, caù, haûi saûn…voâ cuøng thích hôïp. Neáu nhö duøng giaám traéng caát, vaãn khoâng theå aûnh höôûng maøu saéc thöùc aên voán coù + Loaïi ngon côm: Ñoä axit axetic 4%, vò khaù ngoït thích hôïp ñeå troän thöùc aên, nöôùc chaám nhö troän döa chuoät, ñieåm taâm…coù taùc duïng töôi gioøn. Loaïi giaám naøy coù giaám gaïo hoa hoàng, giaám gaïo caát vaø giaám laøm ngon côm + Loaïi baûo veä söùc khoûe: Ñoä axid axetic khaù thaáp khoaûng 3%. Khaåu vò khaù ngon, moãi buoåi saùng sôùm hay sau khi aên uoáng 1 thìa laø toát, coù theå taêng cöôøng thaân theå vaø taùc duïng phoøng choáng beänh, loaïi giaám naøy coù hôn 10 loaïi. + Loaïi nöôùc uoáng: ñoä axit acetic 1%. Trong quaù trình leân men theâm ñöôøng, traùi caây… hình thaønh traøo löu laø nöôùc uoáng axit amin. Loaïi thöùc uoáng naøy töø giaám gaïo coù vò chua ngoït, deã uoáng, thöôøng cho theâm nöôùc traùi caây nhö taùo, leâ… cho theâm ñaù vaø gas CO2 1.2.2.Thaønh phaàn dinh döôõng cuûa giaám: Coù acit amin phong phuù: 18 loaïi acit amin cô theå ngöôøi khoâng toång hôïp ñöôïc trong giaám ñeàu coù, coù 8 loaïi acit amin thöïc vaät cung caáp. Do giaám coù vò ngoït neân giaám trôû neân ñieàu hôïp nguõ vò giuùp cho cô theå haáp thuï vaø tieâu hoùa thöùc aên. Haøm löôïng acit höõu cô trong giaám khaù nhieàu, giaù trò thöùc aên cuûa giaám gaïo caøng cao. Axit höõu cô laáy axit axetic laø thaønh phaàn chính coøn coù hôn 10 loaïi axit lactic, axit goác xeton, axit citric, axit axetic…Moät soá axit höõu cô naøy cuõng laø keát quaû cuûa vieäc toång hôïp vaø phaân giaûi trong quaù trình quaù trình trao ñoåi chaát töø 3 loaïi chaát dinh döôõng lôùn protid, môõ, ñöôøng trong quaù trình phaûn öùng sinh hoïc cung caáp naêng löôïng cho cô theå. Vieäc toång hôïp axit höõu cô laøm vò axit cuûa thöùc aên chua caøng thanh, dòu ngoït, löu laïi laâu trong mieäng (giaám hoùa hoïc khoâng coù chaát höõu cô vaøo mieäng chua, neám seõ löu vò ñaéng) laøm giaám caøng coù vò töôi vaø ngon. Hôn nöõa giaám maø coù nhieàu axit höõu cô coù theå taêng söï ngon mieäng, giuùp tieâu hoùa. Trong naáu nöôùng theâm 1 chuùt giaám, trong giaám coù axit höõu cô coù theå laøm thaønh phaàn dinh döôõng trong thöùc aên ñöôïc cheá bieán laøm cô theå caøng deã haáp thuï. Trong giaám coù vitamin B1, B2, C … baét nguoàn töø keát quaû trao ñoåi chaát vi sinh vaät trong quaù trình leân men thöùc aên vaø nguyeân lieäu. Moät soá sinh toá dinh döôõng loaïi naøy laø thaønh phaàn taïo thaønh men phuï cuûa moät soá men trong quaù trình trao ñoài chaát cô theå, coù taùc duïng quan troïng trong cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. Muoái voâ cô trong giaám voâ cuøng phong phuù Na, K, Ca, Fe, Cu, Zn, P… moät soá khoaùng chaát laáy töø nguyeân lieäu giaám, ñoà chöùa thöùc aên trong quaù trao ñoåi chaát hay taêng theân do ngöôøi gia coâng theâm vaøo. Nhö muoái coù taùc duïng ñieàu hoøa nguõ vò, laøm cho giaám caøng theâm muøi vò, coù taùc duïng quan troïng caân baèng moâi tröôøng axit kieàm trong cô theå. Saét laø 1 thaønh phaàn taïo thaønh hoàng huyeát caàu giuùp vieäc vaän chuyeån O2 vaø taïo maùu cho cô theå Nguyeân toá vi löôïng Ca, Fe, Cu, P… giuùp quaù trình sinh lyù choáng giaø yeáu vaø quaù trình sinh tröôûng ôû tuoåi daäy thì hoaëc laø thaønh phaàn khoâng theå thieáu trong vieäc trao ñoåi chaát Giaám ñoái vôùi cô theå ngöôøi coù 20 chöùc naêng Ñaåy luøi vaø tröø beänh taät : coù acid höõu cô nhieàu xuùc tieán thay theá ñöôøng vaø laøm cho acid lactic vaø acid acetic toàn tröõ trong cô baép gaây neân vieäc phaân giaûi caùc chaát gaây meät moûi neân heát beänh Ñieàu tieát ñoä kieàm acid dòch theå, duy trì töông ñoái oån ñònh cuûa moâi tröôøng trong cô theå: theo caùc nhaø dinh döôõng hoïc phaân tích daám laø loaïi thöïc phaåm tính kieàm sinh lyù, qua söï thay theá trao ñoåi chaát trong cô theå saûn sinh phaûn öùng tính kieàm. Do cô theå moãi ngaøy duøng moät löôïng lôùn thöùc aên tính acid nhö : thòt, caù, tröùng… uoáng moät chuùt daám coù theå trung hoøa phaûn öùng tính acid, töø ñoù duy trì caân ñoái acid kieàm trong moâi tröôøng cô theå Giuùp tieâu hoùa, lôïi cho haáp thuï : thöùc aên chua coù theå naâng cao ñoä acid dòch daï daøy, caùc chaát trong daám cuõng nhö acid amin… coù theå kích thích trung khu thaàn kinh naõo cuûa ngöôøi laøm cho boä maùy tieâu hoùa tieát ra giuùp taêng cöôøng chöùc naêng tieâu hoùa cuûa daï daøy. Ñoàng thôøi daám coù khaû naêng laøm hoøa tan caùc chaát dinh döôõng muoái voâ cô phosphat, Fe, Ca… trong thöùc aên caøng nhieàu, noù coù khaû naêng phoøng choáng söï phaù hoaïi cuûa vitamin C. ÔÛ ñaây khoâng nhöõng naâng cao giaù trò dinh döôõng cuûa thöùc aên, laïi coù lôïi cho tieâu hoùa vaø haáp thuï Phoøng giaø yeáu : daám coù khaû naêng öùc cheá vaø haï thaáp trong cô theå hình thaønh loaïi môõ oxi hoùa coù taùc duïng trì hoaõn cô theå giaø yeáu Dieät khuaån khaùng ñoäc : coù tính dieät khuaån maïnh, öùc cheá khaû naêng cuûa vi truøng, ví duï nhö vi truøng que beänh thöông haøn, vi truøng qua ñaïi traøng… gaëp daám ñieàu bò tieâu dieät hoaëc ngöøng phaùt trieån Phoøng trò cao huyeát aùp vaø sô cöùng ñoäng maïch : Ñoâng y coù taùc duïng taøn huyeát laøm cho maïch maùu chaûy bình thöôøng, huyeát aùp oån ñònh. Taây y nôi daám coù theå xuùc tieán baøi tieán ion Na, öùc cheá söï dö thöøa muoái trong cô theå, töø ñoù oån ñònh huyeát aùp. Noùi chung daám ñoái vôùi huyeát aùp vaø sô ñoäng maïch coù taùc duïng trò lieäu raát toát Taêng cöôøng chöùc naêng baøi tieát cuûa thaän, phoøng ngöøa soûi thaän trong cô theå. Nöôùc tieåu cuûa con ngöôøi thöôøng mang tính acid, deã daøng laøm muoái trong nöôùc tieåu keát tinh thaønh soûi, daám coù theå laøm nöôùc tieåu bieán thaønh kieàm tính, coù theå phoøng choáng soûi ñoàng thôøi laøm hoøa tan soûi thaän tính acid Phoøng trò beänh beùo phì : theo nghieân cöùu daám chöùa acid amoni, ngoaøi vieäc thuùc ñaåy môõ chuyeån hoùa nhieàu trong cô theå ngöôøi thaønh naêng löôïng tieâu hao cuûa cô theå coøn coù theå laøm cho vieäc trao ñoåi chaát cuûa chaát dinh döôõng nhö protid, ñöôøng haáp thuï vaøo… tieán haønh thuaän lôïi, do ñoù coù taùc duïng phoøng giaûm beùo phì toát Dieät kí sinh truøng nhö giun ñuõa, giun kim Khaùng ung thö Laøm ñeïp da : khoâng nhöõng öùc cheá saéc toá da, giaûm veát nhaên ôû ngöôøi giaø maø coù theå taêng tuaàn hoaøn maùu cho da thay teá baøo giaø, co ruùt loã chaân loâng laïi, laøm cho da vöøa mòn vöøa laùng Laøm tænh röôïu : caùc chaát acid trong daám coù theå cuøng haáp thuï acid acetic coàn trong cô theå ngöôøi, phaùt sinh phaûn öùng hình thaønh acid acetic laøm giaûm ñoäc tính coàn ñoái vôùi thaàn kinh nhôø ñoù ñaït ñöôïc coâng hieäu laøm tænh röôïu Chöông 2 :TAÙC NHAÂN VI SINH VAÄT Vi khuaån Acetobacter laø taùc nhaân chính cuûa quaù trình leân men acetic neân coøn ñöôïc goïi laø vi khuaån acetic. Ñaây laø nhöõng vi khuaån phoå bieán trong töï nhieân, coù treân beà maët laù, quaû, hoa, taïo acid acetic töø röôïu etylic. Ñaëc ñieåm hình thaùi Vi khuaån actic laø vi khuaån gram aâm, khoâng sinh baøo töû. Veà hình daïng teá baøo vi khuaån acetic laø tröïc khuaån hình que tôùi elip, kích thöôùc teá baøo 0.6-0.8 mm/ 1-3 mm. Caùc teá baøo ñöùng taùch rieâng reõ, 1 soá xeáp 2 teá baøo, 1 soá khaùc xeáp thaønh chuoãi daøi. Moät soá loaïi ñaëc bieät coù teá baøo hình caàu, coù loaïi hình chæ. Tuøy ñieàu kieän pH moâi tröôøng, nhieät ñoä nuoâi 1 soá loaøi coù theå coù daïng hình baùn nguyeät. Nhieàu loaøi vi khuaån acetic khi phaùt trieån treân moâi tröôøng thieáu thöùc aên hay moâi tröôøng ñaõ nuoâi caáy laâu (moâi tröôøng giaø) deã sinh ra hình thaùi ñaëc bieät (teá baøo phình to hay keùo daøi ra) coù theå phaân nhaùnh. Vi khuaån acetic coù khaû naêng taïo baøo töû vaø maøng nhaøy, moät soá coù khaû naêng di ñoäng nhôø tieân mao, 1 soá khoâng coù khaû naêng naøy Treân moâi tröôøng ñaëc chuùng phaùt trieån thaønh nhöõng khuaån laïc troøn, ñeàu ñaën, ñöôøng kính trung bình 3 nm. Treân moâi tröôøng loûng vi khuaån actic chæ phaùt trieån treân moâi tröôøng taïo thaønh nhöõng lôùp maøng daøy moûng khaùc nhau. Moät soá loaøi taïo thaønh maøng daøy nhö söùa (0.5mm), nhaün vaø trôn, khi laéc chuùng chìm xuoáng ñaùy bình vaø thay vaøo ñoù 1 lôùp maøng moûng môùi laïi tieáp tuïc phaùt trieån. Dung dòch döôùi maøng bao giôø cuõng trong suoát. Khi nuoâi caáy maøng ngöôøi ta thaáy coù sôïi cellulose gioáng nhö ôû trong sôïi boâng. Loaïi 2 coù maøng moûng nhö giaáy celophan, 1 soá khaùc treân beà maët cuûa maøng khoâng nhaün maø nhaên nheo, 1 soá nöõa taïo maøng moûng deã vôõ baùm treân thaønh bình vaø dung dòch nuoâi khoâng trong. Ñaëc ñieåm sinh tröôûng Vi khuaån acetic phaùt trieån toát treân moâi tröôøng nöôùc bia, caùc moâi tröôøng coù chöùa cao naám men, glucose, röôïu etylic hay manitol. Phaùt trieån toát trong ñieàu kieän hieáu khí baét buoäc, nhieät ñoä 25-30oC, pH 5,4-5,8. Tính chaát ñaëc tröng cuûa vi khuaån acetic laø khaû naêng oxy hoùa röôïu etylic thaønh acid acetic ôû pH 4.5. Ngoaøi ra coøn thöïc hieän quaù trình oxy hoùa acid acetic, oxy hoùa lactate, chuyeån glucose thaønh gluconate, oxy hoùa khoâng hoaøn toaøn caùc hôïp chaát höõu cô khaùc (caùc loaïi ñöôøng vaø daãn xuaát cuûa chuùng) ñeå taïo thaønh caùc hôïp chaát ketone, hay caùc acid höõu cô töông öùng. Nhu caàu dinh döôõng cuûa vi khuaån acetic ñoái vôùi nguoàn C, N vaø chaát sinh tröôûng cuõng raát ña daïng. Vi khuaån acetic söû duïng ñöôøng, etylic vaø caùc acid höõu cô laøm nguoàn C, muoáâi amon laøm nguoàn N. Trong quaù trình phaùt trieån vi khuaån acetic coù nhu caàu ñoái vôùi 1 soá acid amin nhö valin, alanin, prolin, isolosine Moät soá chaát kích thích sinh tröôûng nhö acid nicotine, acid amin, folic vaø biotin… coù vai troø quan troïng trong sinh tröôûng cuûa vi khuaån acetic. Moät soá vi khuaån acetic coù khaû naêng toång hôïp poly saccaride phaân töû lôùn nhö cellulose, tinh boät, dextran… vaø ngöôøi ta öùng duïng khaû naêng naøy trong saûn xuaát coâng nghieäp. Moät soá loaøi toång hôïp ñöôïc nhöõng sôïi cellulose gioáng nhö boâng A. xylimum, acetigenum, viizingianum Phaân loaïi Naêm 1950 Frateur chính thöùc ñöa ra khoùa phaân loaïi môùi döïa treân tieâu chuaån Khaû naêng taïo catalase Khaû naêng toång hôïp caùc keto töø caùc röôïu baäc cao nhö glycerol,manitol, sorbitol Khaû naêng oxy hoùa acetate thaønh CO2 vaø H2O Khaû naêng oxy hoùa glucose thaønh acid gluconic Khaû naêng söû duïng muoái amon laøm nguoàn nitô vaø söû duïng röôïu etylic laøm nguoàn cacbon Taïo saéc toá naâu Toång hôïp cellulose Treân cô sôû naøy, Frateur chia vi khuaån acetid laøm 4 nhoùm Baûng 1.1 Phaân loaïi vi khuaån acetic theo Frateur Teân nhoùm Vi khuaån ñaïi dieän Ñaëc ñieåm Subosydans Acetobacter subosydaz, Acetobacter melanogennum Khoâng co khaû naêng oxy hoùa acid acetic thaønh CO2 vaø H2O Mezoxydans Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum, Acetobacter mezoxydan Coù ñaày ñuû caùc ñaëc ñieåm treân Oxydans Acetobacter ascendans Acetobacter ransens Actobacter lovaniens Khoâng coù khaû naêng taïo caùc hôïp caát keto Peroxydans Acetobacter peroxydans Acetobacter paradoxum Khoâng chöùa catalase, khoâng oxy hoùa glucose Moät soá vi khuaån thöôøng söû duïng trong leân men giaám Ñeå quaù trình leân men giaám ñaït hieäu quaû cao, löïa choïn nhöõng chuûng vi khuaån thoûa ñieàu kieän Phaûi oxy hoaù etylic toát nhaát Taïo giaám coù noàng ñoä acid acetic cao, chòu ñöôïc ñoä coàn vaø acid cao Caùc tính chaát ban ñaàu ñöôïc giöõ nguyeân trong suoát quaù trình leân men Caùc ñieàu kieän phaân laäp, nuoâi caáy, baûo quaûn gioáng ñôn giaûn khoâng toán keùm nhieàu phuø hôïp vôùi ñieàu kieän Vieät Nam Ngöôøi ta thöôøng söû duïng nhöõng gioáng sau[3]: - A. aceti: Tröïc khuaån ngaén coù daïng hình que kích thöôùc 0,4-0,8 vaø 1-1,2 mm, khoâng di ñoäng thöôøng xeáp thaønh chuoãi daøi. Gram aâm, maøu vaøng vôùi thuoác nhuoäm iod. Chuùng taïo thaønh khuaån laïc to, saùng treân gellatin vôùi dòch leân men chöùa 10% ñöôøng saccharose, taïo thaønh maøng daøy nhaün, khoâng ñöôïc naâng leân theo thaønh bình, coù khaû naêng phaùt trieån treân moâi tröôøng coù noàng ñoä röôïu khaù cao (11%), coù khaû naêng tích luõy 6% acid acetic. Nhieät ñoä thích hôïp phaùt trieån 34oC. Neáu nhieät ñoä cao quaù 43oC seõ gaây ra hieän töôïng co teá baøo vaø taïo thaønh hình quaû leâ. Thöôøng phaùt trieån treân bia. - A. xylinum Tröïc khuaån daïng hình que 2 mm, ñöùng rieâng reõ hay xeáp thaønh chuoãi khoâng di ñoäng. Caùc teá baøo ñöôïc bao boïc bôûi chaát nhaày, taïo vaùng nhaün khaù daøy, baét maøu xanh vôùi thuoác nhuoäm iod vaø H2SO4 (phaûn öùng cuûa hemicellulose) vì vaùng coù chöùa hemicellulose, coù theå oxy hoùa röôïu taïo 4.5% acid acetic trong moâi tröôøng, ngoaøi ra chuùng coøn coù khaû naêng oxy hoùa tieáp acid acetic thaønh CO2 vaø H2O - A. pasteurianum Tröïc khuaån ngaén, hình thaùi gaàn gioáng A. aceti, nhöng khi ta nhuoäm chuùng vôùi iot, teá baøo seõ cho maøu xanh Khaû naêng chòu noång ñoä coàn cuûa chuùng thaáp hôn cuûa A. aceti. Trong ñieàu kieän moâi tröôøng phaùt trieån thuaän lôïi, chuùng coù khaû naêng taïo ñöôïc 5-6% axit axetic - A. orleaneuse Hình thaùi vi khuaån naøy gioáng hai vi khuaån treân, nhöng laïi coù kích thöôùc nhoû hôn nhieàu. Ñaëc bieät hai ñaàu cuûa teá baøo thöôøng nhoû laïi. Nhieàu tröôøng hôïp ngöôøi ta laãn loän vi khuaån naøy vôùi vi khuaån kî khí Clostridium. Trong dòch nöôùc caáy, chuùng thöôøng taïo ra moät vaùng raát moûng treân beà maët. Vaùng vi khuaån thöôøng raát chaéc, khi nhuoäm vôùi iot, teá baøo seõ chuyeån sang maøu vaøng. Vi khuaån naøy chòu ñöïng ñöôïc löôïng coàn ñeân12%V, vaø trong ñieàu kieän leân men thích hôïp, chuùng coù theå taïo ra ñöôïc 9,5% axit axetic - A. Schiitzenbachii Vi khuaån naøy thuoäc vi khuaån hình que, nhöng kích thöôùc cuûa chuùng daøi hôn caùc gioáng ñaõ trình baøy ôû treân. Chuùng khoâng taïo baøo töû, khoâng coù khaû naêng chuyeån ñoäng vaø thuoäc vi khuaån gram (-) Khi phaùt trieån ôû moâi tröôøng loûng, chuùng taïo ra lôùp maøng daøy nhöng khoâng chaéc. ÔÛ caùc nöôùc treân theá giôùi, ngöôøi ta thöôøng söû duïng chuùng ñeå saûn xuaát giaám theo phöông phaùp chìm Trong ñieàu kieän moâi tröôøng thuaän lôïi, chuùng coù khaû naêng taïo ñöôïc 11-12% axit axetic - A. curvum Veà cô baûn vi khuaån naøy gioáng A. Schiitzenbachii Trong moâi tröôøng leân men thuaän lôïi, vi khuaån naøy coù theå taïo ra ñöôïc 10-11% axit axetic. Vi khuaån A. curvum taïo vaùng raát chaéc treân beà maët moâi tröôøng. Nhieät ñoä leân men toái öu cuûa vi khuaån naøy laø 35-37oC - A.suboxydans Vi khuaån A.suboxydans ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng ngheä saûn xuaát vitamin C. Chuùng coù khaû naêng chòu ñöïng ñöôïc noàng ñoä coàn raát cao. Neáu trong moâi tröôøng, ta cho theâm moät löôïng nhoû caùc chaát dinh döôõng caàn thieát, ví duï nhö glucose, vi khuaån naøy coù theå chuyeån hoùa hoaøn toaøn coàn thaønh axit axetic. Löôïng axit axetic taïo ñöôïc töø quaù trình leân men coù theå leân ñeán 13% Nhieät ñoä thích hôïp cho vi khuaån naøy tieán haønh leân men laø 28-30oC. Thôøi gian leân men xaûy ra raát nhanh, chæ caàn 48h, löôïng axit axetic coù theå ñaït ñöôïc ñeán 13% Trong quaù trình leân men caàn phaûi thoâng khí lieân tuïc vì vi khuaån naøy caàn löôïng oxy raát nhieàu cho quaù trình chuyeån hoùa coàn thaønh axit axetic vaø cho quaù trình phaùt trieån 2.5 Aûnh höôûng cuûa caùc ñieàu kieän moâi tröôøng dinh döôõng tôùi quaù trình leân men axetic 2.5.1 Aûnh höôûng cuûa oxy Löôïng oxy caàn thieát lôùn gaáp 2 laàn löôïng oxy lyù thuyeát, caøng thoaùng khí naêng suaát caøng cao. ÔÛ phöông phaùp chaäm do beà maët tieáp xuùc giöõa teá baøo vaø khoâng khí bò haïn cheá bôû söï bao phuû beà maët dòch leân men cuûa lôùp vaùng giaám vaø ñoä daøy lôùp dung dòch. Vì vaäy maø quaù trình leân men keùo daøi 3-5 tuaàn, noàng ñoä giaám thu ñöôïc 3-7% acetic. Phöông phaùp tuaàn hoaøn taïo beà maët tieáp xuùc lôùn, quaù trình giaûm 5-7 ngaøy, phöông phaùp chìm thôøi gian 72-96h, noàng ñoä giaám 7-14% 2.5.2 Aûnh höôûng nhieät ñoä Acetobacter thuoäc nhoùm öa aám, nhieät ñoä thích hôïp cho chuùng laø töø 25-32oC. Nhieät ñoä thaáp quaù trình leân men xaûy ra chaäm, nhieät ñoä cao öùc cheá hoaït ñoäng vaø ñeán möùc ñoä naøo ñoù seõ ñình chæ söï sinh saûn cuûa teá baøo laøm taêng söï toån thaát cuûa vi khuaån vaø hieäu suaát cuûa quaù trình leân men giaûm do söï bay hôi cuûa acetic vaø etylic. Nhieät ñoä thích hôïp cho quaù trình saûn xuaát giaám 22-35oC, nhieät ñoä toái öu laø 18-24oC, 27-32oC 2.5.3 Aûnh höôûng cuûa caùc nguoàn C, N, P vaø caùc nguyeân toá vi löôïng Söï acid hoùa cuûa dòch leân men Trong saûn xuaát giaám ngöôøi ta thöôøng cho vaøo cô chaát ban ñaàu 1 löôïng giaám nhaát ñònh ñeå axit hoùa moâi tröôøng nhaèm: Ngaên chaën söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät caùc loaïi Ñöa vaøo dòch leân men moät löôïng teá baøo nhaát ñònh Ñoä acid ban ñaàu 2-6%. Haøm löôïng cao haïn cheá söï sinh tröôûng cuûa vi khuaån vaø giaûm khaû naêng leân men. Noàng ñoä axit axetic 8% öùc cheá hoaït ñoäng cuûa vi khuaån raát lôùn Haøm löôïng etylic trong dòch leân men Etylic laø chaát saùt khuaån vôùi vi khuaån acetic, ñöôïc söû duïng nhö cô chaát. Haøm löôïng röôïu 2-10% theå tích, cao hôn laøm giaûm naêng suaát leân men’ Ñeå traùnh hieän töôïng oxy hoaù tieáp tuïc acid acetic thaønh CO2 vaø H2O caàn coù 1 löôïng röôïu soùt trong saûn phaåm töø 0.2-0.5%, löôïng röôïu soùt coù taùc duïng öùc cheá söï toång hôïp enzyme oxy hoùa acid acetic vaø muoái acetate Caùc chaát C, N, P vaø nguyeân toá vi löôïng Ñeå quaù trình oxy hoùa xaûy ra nhanh trong dòch leân men caàn boå sung 1 soá muoái khoaùng (NH4)2SO4, KH2PO4, CaHPO4, FeCl3… tuøy theo nhu caàu cuï theå töøng loaøi Ngoaøi ra trong moâi tröôøng dinh döôõng coøn ñöôïc boå sung vitamin, chaát kích thích sinh tröôûng nhö pepton, cao naám men… Trong moâi tröôøng dinh döôõng coøn ñöôïc boå sung sake, muoái ñaäu naønh, acid lactic, glycerine Chöông 3: BAÛN CHAÁT SINH HOÙA Leân men axetic laø quaù trình oxy hoùa röôïu thaønh axit axetic, nhôø vi khuaån axetic, trong ñieàu kieän hieáu khí. Phöông trình toång quaùt: C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 117 Kcal Phaûn öùng xaûy ra trong teá baøo cuûa vi khuaån. Muoán phaûn öùng ñöôïc xaûy ra, C2H5OH vaØ O2 phaûi ñöôïc thaåm thaáu vaøo trong teá baøo. Khi ñoù caùc enzyme oxy hoùa coù trong teá baøo cuûa vi khuaån tham gia oxy hoùa röôïu taïo thaønh CH3COOH. CH3COOH ñöôïc taïo thaønh seõ thoaùt ra khoûi teá baøo vaø tan trong dung dòch moâi tröôøng. CH3COOH O2 C2H5OH CH3COOH Moâi tröôøng Teá baøo Moâi tröôøng Hình 3.1 Quaù trình oxy hoùa röôïu thaønh acid acetic Trong söï oxy hoùa ethanol thaønh acid acetic, chuyeån hoùa thöïc chaát laø 1 söï söû duïng cô chaát. ÔÛ ñaây NADPH2 xuaát hieän ñöôïc chuyeån hoùa qua chuoãi hoâ haáp ñeå thu naêng löôïng, song cô chaát khoâng bò phaân giaûi hoaøn toaøn do vaäy quaù trình cuõng coøn ñöôïc goïi laø söï oxy hoùa khoâng hoaøn toaøn. Loaïi chuyeån hoùa naøy coù theå traûi qua nhieàu böôùc Caùc ñaïi dieän cuûa vi khuaån acetic (Acetobacter, gluconobacter) oxy hoùa khoâng chæ etanol maø caû 1 phoå roäng caùc röôïu baäc 1, 2 cuõng nhö caùc polyol. Ngöôøi ta phaân bieät caùc loaøi vi khuaån maø saûn phaåm cuûa chuùng ñöôïc giöõ laïi ñöôïc goïi laø caùc loaøi oxy hoùa thaáp (suboxidant), thuoäc veà nhoùm naøy coù vi khuaån acetic taïm thôøi sau ñoù laïi bò oxy hoùa tieáp ñöôïc xeáp vaøo nhoùm oxy hoùa cao (peroxidant) chaúng haïn A.peroxidans, A. pasteurianum, giöõa 2 nhoùm naøy coù söï chuyeån tieáp Saûn xuaát giaám Caùc phaûn öùng ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát giaám aên nhôø A. suboxidans Sau söï hydrate hoùa acetaldehyde seõ dieãn ra 1 loaïi H2 laàn thöù 2 Hidro ñöôïc NADP nhaän vaø qua caùc citochrome ñöôïc chuyeån ñeán O2 laø chaát nhaän ñieän töû cuoái cuøng Chöông 4: KYÕ THUAÄT SAÛN XUAÁT AXIT AXETIC Baûn chaát cuûa quaù trình leân men laø leân men hieáu khí, vì theá phaûi taïo ñieàu kieän toái ña ñeå vi khuaån tieáp xuùc ñöôïc vôùi oxy vaø coàn Ñeå giaûi quyeát toát vaán ñeà naøy coù 4 phöông phaùp khaùc nhau: Phöông phaùp leân men chaäm Phöông phaùp leân men nhanh Phöông phaùp leân men chìm Phöông phaùp keát hôïp 4.1.Nhöõng yeâu caàu kyõ thuaät[2] 4.1.1.Noàng ñoä axetic Axit axetic sinh ra seõ gaây aûnh höôûng öùc cheá ñeán sinh lyù cuûa vi khuaån axetic. Neáu noàng ñoä cuûa axit axetic ñaït 8% seõ öùc cheá hoaït ñoäng cuûa vi khuaån vaø neáu noàng ñoä axit axetic 12-14% seõ öùc cheá toaøn boä cuûa vi khuaån 4.1.2.Noàng ñoä röôïu Tuøy töøng loaïi maø chuùng coù khaû naêng toàn taïi ôû nhöõng noàng ñoä röôïu khaùc nhau. Thoâng thöôøng ngöôøi ta söû duïng noàng ñoä röôïu töø 11-13%. Neáu trong moâi tröôøng khoâng coù röôïu thì vi khuaån tieáp tuïc oxy hoùa axit axetic ñeå thu nhaän naêng löôïng duøng cho söï soáng. Vì theá ñaây laø moät quaù trình coù haïi. Trong saûn xuaát, ngöôøi ta thöôøng giöõ laïi ñoä röôïu trong moâi tröôøng laø 0,3-0,5% 4.1.3.Nhieät ñoä Tuøy theo töøng loaøi maø nhieät ñoä toái öu cho quaù trình oxy hoùa. Nhöng trong saûn xuaát, ngöôøi ta duøng nhöõng loaøi vi sinh vaät thích öùng cho quaù trình oxy hoùa laø 30-40oC 4.1.4.Ñoä thoaùng khí Oxy laø moät yeáu toá quan troïng cho quaù trình leân men giaám. Quaù trình oxy hoùa chæ xaûy ra khi trong moâi tröôøng vi khuaån ñöôïc tieáp xuùc vôùi khoâng khí. Caøng ñöôïc thoaùng khí khaû naêng oxy hoùa caøng toát Trong moâi tröôøng dinh döôõng, ngoaøi röôïu ra caàn coù caùc chaát voâ cô, gluxit vaø caùc hôïp chaát höõu cô chöùa nito deã haáp thuï. Khi söû duïng moät hectolit röôïu caàn 25g supepphosphat, 25g sunphat amon, 0,9g K2CO3 vaø 500g glucose hoaëc tinh boät ñöôïc thuûy phaân 4.2 Qui trình laøm giaám Röôïu traéng Nöôùc Ñöôøng Gioáng vi sinh vaät Troän ñeàu Laõo hoùa Baûo quaûn Saûn phaåm Leân men Ñoùng chai 4.3 Caùc phöông phaùp leân men[2,3] 4.3.1.Phöông phaùp leân men chaäm Nöôùc eùp nho Thuøng goã 250-300l Axit axetic Acetobacter orleaneuse Leân men Saûn phaåm Phöông phaùp naøy ñöôïc ngöôøi Phaùp thöïc hieän töø raát laâu vaø ñöôïc coi nhö laø phöông phaùp truyeàn thoáng cuûa ngöôøi Phaùp Nguyeân lieäu duøng ñeå saûn xuaát axit axetic laø nöôùc nho. Gioáng vi khuaån axetic ñöôïc söû duïng cho quaù trình saûn xuaát laø Acetobacter orleaneuse Ngöôøi ta thöôøng cho vaøo thuøng leân men baèng goã coù dung tích 250-300 l baèng goã soài hình tang troáng 1/5 theå tích löôïng axit axetic vaø sau ñoù cho vaøo thuøng dung dòch nöôùc eùp nho sao cho toaøn boä khoái löôïng ñaït ½ theå tích thuøng leân men ( hoaëc 2/3 theå tích thuøng leân men). Sôû dó ngöôøi ta cho axit axetic tröôùc ñeå taïo ñieàu kieän cho vi khuaån phaùt trieån, maët khaùc ñeå ngaên ngöøa caùc vi khuaån khaùc phaùt trieån, khoâng bò nhieãm Tieán haønh quaù trình leân men ôû nhieät ñoä thöôøng. Sau moät thôøi gian, treân beà maët seõ taïo thaønh vaùng chöùa nhieàu axit axetic. Vì theá maø quaù trình oxy hoùa xaûy ra chaäm vaø keát thuùc sau vaøi tuaàn. Khi kieåm tra röôïu coøn laïi 0.3-0.5% seõ laáy giaám ra, cho dòch dinh döôõng môùi vaøo. Neáu ñeå laâu, chaát löôïng giaám bò giaûm nhanh do quaù trình oxy hoùa giaám xaûy ra tieáp tuïc. Giaám thu ñuôïc thöôøng coù löôïn axit 5-6%. Muoán ñeå laâu phaûi ñem thanh truøng Pasto 4.3.2. Phöông phaùp leân men nhanh Phöông phaùp naøy do ngöôøi Ñöùc thöïc hieän theo qui moâ coâng nghieäp Thieát bò leân men laø moät thuøng goã cao 2,5-6m, coù ñöôøng kính 1,2-3m. Tyû leä ñöôøng kính ñaùy so vôùi chieàu cao khoaûng ½ laø thích hôïp nhaát. Trong thuøng ñöôïc chaát ñaày phoi baøo hay loõi baép. Phoi baøo hay loõi baép ñöôïc xem nhö chaát mang, giöõ vi sinh vaät trong quaù trình leân men, nhôø ñoù maø vi sinh vaät khoâng ñi theo vaøo saûn phaåm cuoái cuøng. Ngoaøi ra, ôû ñaùy thieát bò, ngöôøi ta cho laép moät heä thoáng phaân phoái, khoâng khí ñöa töø döôùi leân. Moâi tröôøng ñöôïc ñöa vaøo töø treân xuoáng Ñaàu tieân, ngöôøi ta duøng axit axetic coù noàng ñoä 3-5% chaûy qua lôùp phoi baøo hay loõi baép ñeå vöøa coù muïc ñích thanh truøng vöøa coù taùc duïng axit hoùa vaät lieäu chaát mang ñeå vi sinh vaät gioáng deã thích nghi trong quaù trình leân men. Sau ñoù, duøng nöôùc voâ truøng röûa qua vaø naïp gioáng vi khuaån axetic vaøo. Vi khuaån axetic seõ baùm vaøo phoi baøo hay loõi baép. Tieáp ñoù ngöôøi ta cho doøng moâi tröôøng töø treân xuoáng qua heä thoáng phaân phoái nhö moät voøi hoa sen trong buoàng taém. Moâi tröôøng seõ ñöôïc phaân phoái ñeàu khaép vaät lieäu phoi baøo hay loõi baép. Cuøng luùc, ngöôøi ta thoåi khí töø döôùi leân Moâi tröôøng ñöôïc ñöa töø treân xuoáng, chaûy qua lôùp chaát mang coù chöùa caùc teá baøo vi khuaån. Coàn seõ thaåm thaáu vaøo teá baøo vi khuaån, khoâng khí ñöôïc ñöa töø döôùi ñaùy thieát bò leân treân, thaåm thaáu vaøo trong teá baøo vi khuaån. Vi khuaån tieán haønh quaù trình oxy hoùa röôïu thaønh CH3COOH seõ thaåm thaáu qua maøng teá baøo ra ngoaøi vaø theo dung dòch xuoáng ñaùy thieát bò leân men. Ngöôøi ta thu nhaän töø ñaùy thieát bò leân men. Quaù trình leân men ñöôïc thöïc hieän ôû nhieät ñoä 24-37oC. Thôøi gian leân men keùo daøi 8-10 ngaøy. Trong tröôøng hôïp dòch leân men cuoái cuøng chöùa löôïng axit axetic thaáp, ngöôøi ta tieán haønh taùi leân men baèng caùch bôm chuùng ngöôïc laïi töø treân xuoáng Ngoaøi ra coøn coù nhöõng phöông phaùp leân men nhanh khaùc: + Phöông phaùp nhuùng: ngöôøi ta thieát keá thuøng leân men hình truï, beân trong laép nhieàu gioû chöùa ñaày chaát mang( maït cöa, loõi baép, than cuûi hay caùc vaät lieäu cellulose coù khaû naêng giöõ vi sinh vaät treân ñoù). Caùc gioû naøy coù theå naâng leân hoaëc haï xuoáng ñöôïc Ngöôøi ta chuaån bò moâi tröôøng vaø ñoå moâi tröôøng vaùo thuøng leân men. Vi sinh vaät seõ ñöôïc laøm baùm dính vaøo caùc vaät lieäu ñöïng trong gioû. Gioû chöùa vaät lieäu coù vi sinh vaät seõ ñöôïc nhuùng xu._.