Đề kiểm tra Chương 6 – Vi sinh vật ứng dụng trong lên men thực phẩm (6.1, 6.2, 6.3, 6.5)

Tổng hợp protein, acid nucleic và các chất phức tạp từ chất đơn giản để xây dựng tế bào.

Phân giải chất hữu cơ để sinh năng lượng () và tạo ra các sản phẩm trung gian.

Chuyển hóa glucose thành ethanol trong điều kiện kỵ khí.

Đưa pyruvate vào chu trình Krebs để tạo và .

1 pyruvate + 2 + 2

2 pyruvate + 2 + 2

2 pyruvate + 4 + 2

2 ethanol + 2 + 2

Ribose-5-phosphate làm nguyên liệu tổng hợp nucleotide (DNA, RNA) và coenzyme; erythrose-4-phosphate là tiền chất tổng hợp acid amin thơm; đồng thời tạo ra lượng lớn .

Pyruvate và acetyl-CoA làm nhiên liệu chính cho chu trình Krebs.

Glucose-1-phosphate và glycogen làm nguồn năng lượng dự trữ của tế bào.

Ethanol và làm sản phẩm chính khi tế bào thiếu oxy.

Chỉ xảy ra ở một số vi khuẩn Gram âm hiếu khí thiếu enzyme của đường phân thông thường; 1 glucose cho 2 pyruvate + 1 + 1 + 1 .

Là con đường phổ biến nhất ở nấm men và tế bào động vật.

1 glucose cho 2 pyruvate + 2 + 2 , giống hệt con đường EMP.

Chỉ tạo và ribose-5-phosphate, giống hệt con đường HMP.

1 , 3 , 1 và 2

2 , 6 , 2 và 4

3 , 1 , 1 và 2

1 , 2 , 1 và 2

Oxy là chất nhận electron cuối cùng; khi thiếu oxy, chuỗi vận chuyển electron bị ngừng trệ nên tế bào chuyển sang lên men để duy trì sự sống.

Oxy là nguồn carbon cho chu trình Krebs; thiếu oxy thì tế bào ngừng tạo .

Oxy trực tiếp phosphoryl hóa thành ở tế bào chất; thiếu oxy làm tăng lượng .

Oxy là chất nhận electron đầu tiên của đường phân; thiếu oxy chỉ ảnh hưởng đến sinh tổng hợp.

Bước 1: pyruvate bị khử carboxyl thành acetaldehyde và giải phóng ; bước 2: acetaldehyde nhận electron và hydro từ để thành ethanol, đồng thời tái tạo .

Bước 1: pyruvate chuyển thành ethanol; bước 2: ethanol chuyển thành acetaldehyde.

Bước 1: acetaldehyde chuyển thành ethanol; bước 2: ethanol bị oxy hóa hoàn toàn thành và .

Bước 1: glucose chuyển thành pyruvate; bước 2: pyruvate chuyển thành acid lactic.

Khi có oxy, nấm men ưu tiên hô hấp nên tăng sinh khối và tạo ít rượu; do đó nên thông khí ở giai đoạn đầu rồi chuyển sang điều kiện kỵ khí để tối đa hóa lượng rượu.

Khi thiếu oxy nấm men tạo nhiều hơn, nên cần thông khí liên tục để tăng lượng khí thoát ra.

Oxy làm nấm men chuyển ethanol thành acid lactic trong suốt quá trình lên men.

Nhiệt độ cao làm nấm men tự tạo oxy cho quá trình hô hấp nên không cần thông khí.

Lên men nhanh ở 20–30°C, pH thích hợp 4,5–5,0, lên men được khoảng 95% glucose và tích tụ 6–12% rượu.

Lên men ở 5–10°C, tế bào chìm xuống đáy dịch và chỉ lên men khoảng 81% lượng đường.

Đâm chồi liên tục, dễ hình thành hệ sợi giả và tạo tới 17–18% rượu.

Chịu được khoảng 11% rượu và tiếp tục oxy hóa acid acetic thành và .

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces ellipsoideus

Saccharomyces carlsbergensis

Aspergillus niger

Nhiệt độ 5–10°C, tế bào không nổi mà thường chìm xuống đáy dịch lên men, chỉ lên men khoảng 81% lượng đường, ứng dụng trong lên men bia.

Nhiệt độ 20–30°C, tạo nhiều bọt và tế bào nổi trên bề mặt dịch lên men.

Tạo tới 17–18% rượu và là nấm men đặc trưng của rượu vang nho.

Không lên men được saccharose mà chỉ lên men glucose.

Tạo vị đắng đặc trưng, tạo mùi thơm dễ chịu và hỗ trợ bảo quải, ổn định bọt bia.

Cung cấp hệ enzyme amylase để thủy phân tinh bột thành đường.

Chiếm tỷ trọng lớn nhất trong dịch bia và quyết định chất lượng cảm quan.

Làm tăng nồng độ rượu nhờ chứa glucose cho nấm men lên men.

Lên men chính ở 7–18°C trong 5–7 ngày; lên men phụ ở 0–5°C, áp suất 0,7 bar trong 10–14 ngày; thu sản phẩm ở cuối pha ổn định.

Lên men chính ở 20–30°C trong 5–7 ngày; lên men phụ ở 28–32°C trong 10–14 ngày.

Lên men chính ở 0–5°C trong 10–14 ngày; lên men phụ ở 7–18°C trong 5–7 ngày.

Cả hai giai đoạn đều thực hiện ở 30–37°C với thông khí mạnh.

Lên men có sục khí oxy, kết thúc ở cuối pha phát triển, ly tâm tách nước khi đường sót dưới 0,5%; mục tiêu là thu tế bào nấm men chứ không phải thu ethanol.

Giữ điều kiện hoàn toàn kỵ khí để tăng lượng ethanol và dừng lên men khi rượu đạt 12%.

Dừng lên men khi còn khoảng 20% đường và thu trực tiếp dịch lên men chứa rượu.

Chỉ thông khí ở giai đoạn cuối rồi sấy toàn bộ dịch lên men để thu ethanol.

Tạo làm nở bột giúp bánh xốp mềm, đồng thời góp phần tạo mùi thơm và tạo ra 0,5–1,4% rượu.

Thủy phân tinh bột thành đường nhờ enzyme amylase của nấm men.

Phân giải protein bột thành acid amin để tạo vị ngọt cho bánh mì.

Cải thiện màu sắc và kéo dài thời hạn bảo quản bằng cách phá hủy tinh bột.

Không tạo bào tử, hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện; lên men được đường đơn và đường đôi nhưng không lên men được tinh bột; pH thích hợp 5,5–6,0 và quá trình dừng khi pH < 5,5.

Tạo bào tử bền, di động mạnh và bắt buộc hiếu khí cần oxy để sinh trưởng.

Chịu được pH < 3 và nhiệt độ > 80°C để tồn tại lâu trong thực phẩm.

Tự tổng hợp nhiều loại vitamin và lên men trực tiếp tinh bột nhờ enzyme amylase của riêng mình.

Pyruvate là chất nhận electron trực tiếp từ , bị khử thành lactate nhờ enzyme lactate dehydrogenase; quá trình không giải phóng .

Pyruvate phải qua bước khử carboxyl tạo acetaldehyde rồi mới được khử thành ethanol.

không được tái tạo nên đường phân chỉ có thể diễn ra trong một lần.

Sản phẩm chính là acid acetic kèm .

Đồng hình đi theo con đường EMP và tạo hơn 90% là acid lactic; dị hình thiếu enzyme aldolase và triosephosphate isomerase nên đi theo con đường PP, chỉ tạo 50–60% acid lactic cùng nhiều sản phẩm phụ tạo nên các ester thơm.

Đồng hình đi theo con đường PP còn dị hình đi theo con đường EMP.

Cả hai loại đều tạo hơn 90% acid lactic và đều không tạo sản phẩm phụ.

Dị hình không tạo và ethanol, trong khi đồng hình tạo các sản phẩm phụ này.

S. thermophilus lên men nhanh, hạ pH mạnh; L. bulgaricus lên men chậm, tạo hợp chất thơm đặc trưng; quá trình kết thúc khi pH đạt 4,2–4,6, lúc đó casein đông tụ và hỗn hợp chuyển từ lỏng sang sệt.

S. thermophilus tạo toàn bộ hương thơm, còn L. bulgaricus chỉ có vai trò hạ pH.

Cả hai vi khuẩn lên men nhanh như nhau và không có sự khác biệt về vai trò.

Quá trình kết thúc ở pH 6,3–6,5 trước khi casein kết tụ.

Dùng enzyme đông kết để thu hồi casein → lên men trong môi trường muối loãng → ủ chín với vi khuẩn propionic (tạo lỗ hổng, mùi đặc trưng) hoặc nấm mốc Penicillium.

Lên men trong môi trường muối loãng trước → ủ chín với nấm mốc → sau đó mới dùng enzyme đông kết để thu casein.

Ủ chín với nấm mốc ngay từ đầu → bổ sung đường → không cần bước đông kết casein.

Lên men lactic để tạo → ủ chín bằng nấm men để tạo lỗ hổng trong phomat.

Muối khoảng 3% tạo áp suất thẩm thấp giúp vi khuẩn lactic dễ tiếp cận đường và giữ rau quả giòn; nhiệt độ 20–25°C hạn chế vi khuẩn butyric thích 26–35°C, trong khi muối thấp <3% dễ gây thối và >5–6% lại ức chế lên men lactic.

Muối 3% và nhiệt độ 20–25°C giúp vi khuẩn butyric phát triển nhanh, tạo nên hương vị đặc trưng của rau muối.

Nhiệt độ 20–25°C tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn lactic nên sản phẩm không có độ chua.

Muối chỉ có tác dụng bảo quản, không ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu hay tốc độ lên men.

Dùng Aspergillus niger, môi trường nhiều carbon ít nitơ, pH 3–4, nhiệt độ 31–37°C, thông khí mạnh, thời gian 7–10 ngày.

Dùng Mucor rouxii, môi trường giàu nitơ, pH 6–7, nhiệt độ 15–20°C, hiếu khí.

Dùng Aspergillus oryzae, pH 7–8, nhiệt độ 5–10°C, không thông khí.

Dùng Penicillium, môi trường nhiều nitơ ít carbon, nhiệt độ 45–50°C.

Tiết ra nhiều enzyme, trong đó protease là quan trọng nhất, cùng amylase và glucoxidase để thủy phân protein, tinh bột; đồng thời tạo rượu, aldehyde và este góp phần hình thành hương vị đặc trưng của tương.

Chỉ tạo acid citric trong môi trường nhiều carbon ít nitơ.

Oxy hóa ethanol thành acid acetic để tạo vị chua cho tương.

Tạo sinh khối cellulose trên bề mặt để đóng khuôn tương.

Làm mốc tương từ gạo nếp trải thành lớp 2–3 cm ở 28–32°C trong 4–7 ngày, độ ẩm 85–95%; lên men phụ (để chín) ở 30–35°C trong 5–10 ngày.

Làm mốc tương ở 5–10°C trong 10–14 ngày; lên men phụ ở 0–5°C trong 5–7 ngày.

Làm mốc tương ở 31–37°C với pH 3–4; lên men phụ ở 28–32°C có thông khí mạnh.

Làm mốc tương ở 15–25°C trong 1 ngày; lên men phụ ở 80°C trong 24 giờ để thanh trùng.

Protease thủy phân protein thành acid amin; lipase thủy phân lipid thành acid béo và glycerol, tạo nên các este thơm; các chủng nấm mốc chính là Actinormucor elegans, Mucor hiemalis và Mucor subtilis.

Nấm mốc oxy hóa ethanol thành acid acetic là nguồn tạo vị chua đặc trưng của chao.

Nguyên liệu chính của chao là gạo nếp và quá trình được thực hiện bởi nấm men rượu.

Toàn bộ hương vị đặc trưng đến từ enzyme glucoxidase tạo đường đơn.