ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA/PHẦN 2

b. Giải thích quy trình:

Bước 1: Chuẩn bị môi trường

- Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy. Thành phần gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một số tạp chất khác.

- Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất.Vải lọc được cố định trên rổ lọc. Dịch nước dừa sau khi lọc được thu vào thùng chứa. Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài.

- Bổ sung dinh dưỡng: SA,(NH₄)₂HPO₄, đường glucose là nguồn cung cấp Nitơ, khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm.

Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng 10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường. Sau đó làm nguội.

- Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-31°C (pH, nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men).

Bước 2: Lên men.

Đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10. Đậy thau, chậu bằng vải mỏng hoặc giấy báo. Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31^oC trong vòng 48 giờ.Trong thời gian này tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.

Bước 3: Thu nhận và hoàn thiện sản phẩm.

- Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dịch lên men. Sau đó rửa khối cellulose bằng nước lạnh.

- Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn.

- Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na₂CO₃3-5% trong 10’ để trung hoà acid acetic còn sót bên trong thạch. Sau đó xả lại bằng nước lạnh.

- Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chất tạo dai.

- Ngâm đường tạo đ ộ ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm.

- Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan.

* Cơ chế tạo thành sản phẩm:

- Ổ điều kiện tối ưu, 1lit nước dừa (chứa khoảng 110g saccharose) sẽ tạo thành khoảng 483g thạch dừa thô, chưa qua xử lý với độ ẩm khoảng 96-98%.

- Quá trình hình thành cellulose được nhà bác học Muhlethaler sử dụng kính hiển vi điện tử để nghiên cứu và cho rằng: Đầu tiên các tế bào vi khuẩn sẽ tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí α-1,6 dưới tác dụng của enzym có trong bao nhầy. Các sợi này ngày càng dày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong bao nhầy.Lớp cellulose này sau đó được thoát ra khỏi tế bào hoàn toàn.

- Dung dịch môi trường ban đầu có dạng huyền phù mịn, chuyển sang dạng rời rạc, sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vi khuẩn trong đó. Bộ khung của gel là mạng lướI cellulose với thành phần chủ yếu là nước. Nó được hình thành ở mức tối đa chỉ 30 phút sau khi có sự tiếp xúc giữa vi khuẩn Acetobacterium xylium với glucose và oxy.

* Môi trường sản xuất :

- Chuẩn bị giống:

Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng, thành phần gồm:

SA 8g

DAP 2g

Saccharose 20g

Agar

Nước dừa 1000ml

Các ống nghiệm chứa môi trường thanh trùng ở 121 ⁰C trong 20 phút. Cấy giống , để trong tủ ấm 3- 4 ngày. Tiến hành nhân giống, có thể qua 1 cấp hoăc hai cấp hoặc nhiều hơn tuỳ theo qui mô sản xuất. Thành phần môi trường nhân giống như trên nhưng không có Agar gọi là môi trường dịch thể. Môi trường được khử trùng ở 100 ⁰C trong 30 phút . Để nguội đến 30⁰C, cấy giống theo tỉ lệ 10%. Lắc hay sục khí trong thời gian 18- 20 giờ. Sau đó giống được đưa vào sản xuất.

- Môi trường và hóa chất sử dụng:

* Hoá chất.

Acid acetic.

Agar

Cao thịt

Glucose

Saccharose

Sulphate amon

Pepton

Phosphate amon

* Môi trường: trong quá trình sản xuất thạch dừa, nhà sản xuất thường sừ dụng 3 môi trường: môi trường sản xuất, môi trường giữ giống và môi trường nhân giống.

- Môi trường sản xuất: thường là môi trường lỏng, gổm có môi trường nước dừa già, môi trường nước cốt dừa, môi trường hỗn hợp và môi trường cao thịt.

• Môi trường nước dừa già:

Nước dừa già:10 lit.

(NH₄)₂SO₄: 20g.

(NH₄)₂HPO₄: 20g.

Saccharose : 700g

pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).

• Môi trường nước cốt dừa:

Dừa nạo : 250g vắt thành 10 lit nước cốt.

(NH₄)₂SO₄: 20g

(NH₄)₂HPO₄: 20g

Saccharose : 700g

pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).

• Môi trường hỗn hợp:

Nuớc dừa già: 10 lit

Nước cốt dừa: 0.4 lit

(NH₄)₂HPO₄: 20g.

Saccharose : 700g

pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).

• Môi trường cao thịt- pepton

Cao thịt: 10g

Pepton: 10g

Glucose: 70g.

Nước: 1 lit.

pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).

- Môi trường giữ giống: thường là môi trường thạch pepton- cao thịt.

Môi trường cao thịt được bổ sung 2% agar, nấu cho tan hòan toàn, sau đó phân phối vào các ống nghiệm, thanh trùng ở 121^oC trong thời gian 20 phút rồi chỉnh pH 3-3.5 bằng acid acetic nồng độ 40% lúc môi trường chưa kịp đặc, sau đó để nguội cho môi trường đặt lại. Môi trường đặc này dùng để phân lập và giữ giống.

- Môi trường nhân giống: thường là môi trường nước dừa già có bổ sung muối dinh dưỡng.

3. Một số biến động trong quá trình lên men:

Sự thay đổi pH trong quá trình lên men : Một trong những điều kiện quan trọng để có được sự hoạt động sống của VSV là độ acid của môi trường.

Acetobacter xylinum là một loài chịu acid nên môi trường được điều chỉnh về pH 3.5-4 bằng acid acetic nồng độ 40%. Nhận thấy trong 4 ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 đến 3.91. Sau đó giảm dần đến ngày thứ 10 thì đạt giá trị 3

* Các quá trình đồng hóa và dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành các acid hữu cơ như là sản phẩm trung gian và những sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi chất. Nếu nguồn C không được vi khuẩn sử dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu cơ tương tứng trong dịch nuôi cấy. Sự tích lũy và tỷ lệ acid hữu cơ phụ thuộc vào từng chủng trong mỗi loài vi khuẩn , vào thành phần của môi trường ,vào sự thông khí và các nhân tố khác. Đối với Acetobacter xylinum việc lên men đi liền với hình thành các acid dicacboxylic không bay hơi (acid malic.fumaric,sucxinic), các ketoacid (acid oxaloacetic, pyruvic) như là các sản phẩm trung gian và các acid mono carboxylic bay hơi (acid propionic, acetic, đôi khi cả acid formic) như là các sản phẩm cuối cùng.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men :

- Ảnh hưởng của (NH₄)₂SO₄. Tỉ lệ thành phần dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy có ý nghĩa quyết định đối với sự sinh trưởng và phát triển của A. xylinum. Nhân tố (NH₄)₂SO₄là một trong những nhân tố ảnh hưởng lớn đến sự phát trinể của A. xylinum. (NH₄)₂SO₄là nhân tố quan trọng cung cấp nguồn nitơ cho tế bào phát triển. Để xác định được ảnh hưởng của (NH₄)₂SO₄tới quá trình tạo màng nhày, Đặng Thị Kim Dung - Trường ĐH Sư Phạm HN2 đã tiến hành như sau: Trước tiên cấy hai chủng vi khuẩn A.xylinum.sp T7 và A.xylinum A24 trên môi trường cơ bản và thay đổi nồng độ của (NH₄)₂SO₄ở 8 nồng độ khác nhau: 0.25 ; 0.2; 0.15; 0.1; 0.08; 0.05; 0.03; 0.01 (%). Môi trường nuôi cấy tĩnh sau 20 ngày đem xác định độ dày của màng nhày ở các giá trị nồng độ (NH₄)₂SO₄khác nhau. Kết quả kiểm tra cho thấy độ dày màng tăng từ ngày thứ 5 trở đi và đạt giá trị cực đại ở ngày thứ 20. Ở giá trị nồng độ (NH₄)₂SO₄là 0.08% thì hàm lượng hemicellulose tạo ra là cao nhất. Kết quả này được giải thích như sau:

Mỗi loài vi sinh vật có một ngưỡng hấp thụ thích hợp các chất dinh dưỡng khác nhau là khác nhau. (NH₄)₂SO₄là nguồn cung cấp nito cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn A. xylinum. Nồng độ (NH₄)₂SO₄là 0.25; 0.2; 0.15; 0.1 % có thể là cao quá đối với yêu cầu của Acertobacter xylinum do đó không hấp thụ hết lượng sulphate amone, lượng còn lại trong môi trường sẽ ức chế sự phát triển của tế bào vi khuẩn. Vì vậy, lượng hemicellulose tạo ra thấp hơn so với môi trường có nồng độ (NH₄)₂SO₄là 0.08%. Còn nồng độ sulphate amone là 0.05; 0.03; 0.01% có thể là thấp hơn so với yêu cầu cho sự phát triển của vi khuẩn nên lượng hemicellulose tạo thành thấp hơn cả.

Mặt khác, nitơ còn có mặt trong nhiều thành phần cấu tạo như acid nucleic, phospholipid, một số coenzyme quan trọng như ATP, ADP, NADP, FAD và một số vitamin tham gia vào quá trình tạo thành hemicellulose. Nếu hàm lượng các chất đó quá cao hay quá thấp sẽ ảnh hưởng đến tính chất lý hoá của môi trường, vì vậy ảnh hưởng tới quá trình tạo thành hemicellulose của vi khuản acertobacter xylinum, vì thế độ dày màng giảm so với mức 0.08%.

- Ảnh hưởng của (NH₄)₂PO₄(NH₄)₂PO₄vừa là nguồn cung cấp nitơ, vừa là nguồn cung cấp phospho cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Acetobacter xylinum. Sự ảnh hưởng của (NH₄)₂PO₄tương tự như ảnh hưởng của (NH₄)₂SO₄

- Ảnh hưởng của các loại đường

Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều của đường.

Acetobacter xylinum có thể sử dụng glucose , sucrose , lactose , maltose , dextrin và galactose do đó ứng với mỗi lọai đường khác nhau mà ta sử dụng sẽ cho ra thạch dừa có trạng thái khác nhau.

5. Kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm.

a. Kiểm tra sản phẩm thô:

* Phần cái :

- Trong điều kiện tối ưu pH = 5.0 , T = 28-31^oC , 1 lít nước được bổ sung 100g đường , 5g (NH₄)₂HPO₄, 8 ml acid acetic băng thu được 483g thạch dừa thô.

- Độ ẩm thạch dừa thu được vào khoảng 96-98.6%.

- Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều của đường. Acetobacter xylinum có thể sử dụng glucose , sucrose , lactose , maltose , dextrin và galactose do đó ứng với mỗi lọai đường khác nhau mà ta sử dụng sẽ cho ra thạch dừa có trạng thái khác nhau.

Bảng 5 : Ảnh hưởng của các loại đường khác nhau đến sự hình thành thạch dừa trong nước dừa ở pH = 5.0

Đường	Độ dày – Trạng thái	Khối lượng thạch dừa sau 15 ngày lên men (g)
Glucose Sucrose Lactose Maltose Dextrin Galactose Không bổ sung đường	Dày – chắc Dày – chắc Màng mỏng – mềm Màng mỏng – mềm Màng mỏng – mềm Màng mỏng – mềm Màng mỏng – mềm	198.50 193.79 84.50 86.35 81.20 50.45 50.00

- Dựa vào bảng nghiên cứu trên ta thấy khi sử dụng glucose cho quá trình lên men sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất và trạng thái thạch dừa thu được cũng rất tốt.Tuy nhiên khi người ta làm thí nghiệm sử dụng sucrose ở các nồng độ khác nhau cho quá trình lên men thì người ta thấy rằng sucrose ở nồng độ 10% sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất.Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng sucrose do giá thành rẻ và cho năng suất khá cao.

Bảng 6 : Ảnh hưởng của nồng độ sucrose đến trạng thái cấu trúc của thạch dừa.

Nồng độ sucrose (%)	Độ dày – Trạng thái	Khối lượng thạch dừa sau 15 ngày lên men (g)
2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0	Trung bình – chắc Trung bình – chắc Trung bình – chắc Trung bình – chắc Dày – chắc Trung bình – chắc Trung bình – chắc	112.08 146.45 165.76 187.54 198.58 188.78 185.65

Bảng 7 : Kết quả khảo sát

Nồng độ sucrose (%)	TRẠNG THÁI THẠCH DỪA		Hiệu suất (%)
Nồng độ sucrose (%)	Khối lượng (g)		Độ dày (cm)
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9	432 467 490 513 546 589 627 653 698 721 735 697 625 548 486	0.4 0.5 0.55 0.6 0.7 1.1 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 2.1 1.6 1.1 0.6	43.2 46.7 49 51.3 54.6 58.9 62.7 68.3 69.8 72.1 73.5 69.7 62.5 54.8 48.6

Kết quả trên thu được khi thí nghiệm trên môi trường nước dừa già có bổ sung các chất dinh dưỡng như (NH₄)₂SO₄0.8%, (NH₄)₂HPO₄0.2% , tỷ lệ cấy giống 10%,thời gian lên men là 12 ngày.

- Nguồn N sử dụng cho quá trình lên men có thể là (NH₄)₂HPO₄hoặc (NH₄)₂SO₄.Do đó khối lượng thạch dừa tạo thành cũng phụ thuộc vào hàm lượng (NH₄)₂HPO₄và (NH₄)₂SO₄sử dụng.

Bảng 8 : Ảnh hưởng của nồng độ (NH₄)₂HPO₄đến sự hình thành thạch dừa

Nồng độ NH₄H₂PO₄(%)	Khối lượng trung bình của thạch dừa thô từ 400 ml canh trường sau 15 ngày (g)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4	110.0 128.70 135.50 148.65 168.20

- Ngoài các yếu tố trên nhiệt độ lên men cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành sản phẩm.

Bảng 9 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành thạch dừa trong nước dừa ở pH = 5.0 .

Nhiệt độ (^oC)	Trạng thái thạch dừa	Khối lượng trung bình sau 15 ngày lên men (g)
15 20 25 28-31 35 40	Không phát triền Màng mỏng – mềm Trung bình – chắc Dày – chắc Đặc sệt , no nata Đặc sệt , no nata	0.00 87.50 128.82 195.02 0.00 0.00

Như vậy yêu cầu đối với thạch dừa sau lên men là phải đạt được :

- Cấu trúc : độ dày (1.5-3 cm), dai , chắc.

- Màu sắc : trắng ngà.

* Phần nuớc :

- Độ pH ảnh hưởng nhiều đến năng suất cũng như sự hình thành sản phẩm.

Bảng 10 : Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành thạch dừa :

pH	Độ dày – Trạng thái	Khối lượng thạch dừa sau 15 ngày lên men (g)
2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0	No nata formation No nata formation Màng mỏng – mềm Trung bình – mềm Dày – chắc Dày – chắc Dày – chắc Dày – chắc Trung bình – chắc Màng mỏng – mềm No nata formation No nata formation	_ _ 92.60 148.52 188.32 193.89 184.20 173.70 163.85 86.90 _ _

- Sự thay đổi pH trong quá trình lên men : một trong những điều kiện quan trọng để có được sự hoạt động sống của VSV là độ acid của môi trường.Acetobacter xylinum là một lòai chịu acid nên môi trường được điều chỉnh về pH 3.5-4 bằng acid acetic nồng độ 40%.Nhận thấy trong 4 ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 đến 3.91.Sau đó giảm dần đến ngày thứ 10 thì đạt giá trị 3.35.

- Các quá trình đồng hóa và dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành các acid hữu cơ như là sản phẩm trung gian và những sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi chất.Nếu nguồn C không được vi khuẩn sử dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu cơ tương tứng trong dịch nuôi cấy.Sự tích lũy và tỷ lệ acid hữu cơ phụ thuộc vào từng chủng trong mỗi loài vi khuẩn , vào thành phần của môi trường ,vào sự thông khí và các nhân tố khác.Đối với Acetobacter xylinum việc lên men đi liền với hình thành các acid dicacboxylic không bay hơi (acid malic.fumaric,sucxinic), các keto acid ( acid oxaloacetic , pyruvic) như là các sản phẩm trung gian và các acid monocarboxylic bay hơi ( acid propionic,acetic,đôi khi cả acid formic)như là các sản phẩm cuối cùng.

- Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men : Nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình hình thành thạch dừa là 11.5-12^oBx.Nếu nồng độ chất khô cao quá ,VSV có thể không sử dụng hết gây lãng phí đồng thời có thể gây ức chế họat động VSV.Nếu nồng độ chất khô quá thấp sẽ không đủ để cung cấp cho quá trình sống của VSV.

b. Kiểm tra sản phẩm chế biến :

* Phần cái :

- Thạch dừa được ngâm trong nước đường có bổ sung mùi của các loại trái cây như vải , nhãn , dâu , ...

- Kích thước thạch dừa nên đạt : 1 x 2 x 2.5 (cm)

- Màu sắc : trắng sữa.

- Cấu trúc : dai,chắc.

- Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào từng loại sản phẩm.

* Phần nước:

- Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50.

- Nước đường có vai trò tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch dừa.

- Hàm lượng đường vào khoảng 30-45%.

- pH đạt khoảng 4.5 - 5.5.

- Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm.

About Unknown

This is a short description in the author block about the author. You edit it by entering text in the "Biographical Info" field in the user admin panel.