Kỹ thuật lên men sản xuất Axit Lactic

KỸ THUẬT LÊN MEN SẢN XUẤT AXIT LACTIC Mục đích • Giới thiệu về acid lactic và ứng dụng trong sản xuất. • Giới thiệu các điều kiện lên men acid lactic và công nghệ lên men sản xuất acid lactic Nội dung 1. Tổng quan về sản xuất axit lactic 2. Sơ đồ chuyển hóa glucose thành acid lactic 3. Các điều kiện lên men lactic 4. Công nghệ sản xuất axit lactic 1.Tổng quan về sản xuất axit lactic • Là một acid hữu cơ có công thức hóa học là: CH3 – CHOH - COOH • Ngoài tác dụng tạo mùi và vị, acid lactic còn có tác dụng như một chất bảo quản. 2. Vi sinh vật sản xuất acid lactic • Dựa vào sản phẩm sinh ra trong quá trình lên men, người ta chia vi khuẩn lactic ra làm hai nhóm + Nhóm vi khuẩn lactic điển hình (đồng hình) + Nhóm vi khuẩn lên men lactic không điển hình (dị hình) * Nhóm vi khuẩn lactic đồng hình: Là nhóm vsv có khả năng phân hủy đường thành sản phẩm có chứa 85 – 95% acid lactic. • Cầu khuẩn: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris • Trực khuẩn: lactobacterium acidophilum, lactobacterium helveticum, lactobacterium bulgaricus * Cơ chế của quá trình lên men nhóm vsv đồng hình: C6H12O6 + 2NAD 2CH3COCOOH + 2NADH2 CH3COCOOH + H2 CH3CHOHCOOH * Nhóm vi khuẩn lactac dị hình: Là nhóm vsv có khả năng phân hủy đường thành sản phẩm có chứa 50 % acid lactic; 25% cồn etylic, 25% acid hữu cơ khác (succinic, acetic, …. )và CO2 + Streptocuccus votrovorus + Streptocuccus paracotrovorus + Streptocuccus diacetylactic 3. Điều kiện lên men lactic • Nguồn glucid: + Đường lactoza + Saccaroza + Maltoza + Polysaccarit …. • Nguồn Nitơ + Protit + Pepton + acid amin + các muối của NH4 + * Vitamin: Vi khẩn lên men lactic không có khả năng tổng hợp vitamin, nhưng ta thường nuôi cấy chúng trong môi trường giàu vitamin (rau, củ, quả, phế phụ phẩm của công nghiệp sữa,…) nên trong quá trình lên men không cần bổ sung thêm vitamin •Muối khoáng và các yếu tố vi lượng: nồng độ tối thích cho vi khuẩn lactic hoạt động là 3-5%, >6,5% chúng sẽ bị tiêu diệt: Các muối có chứa P; muối NaCL…. • Nhu cầu oxy: + Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừa sống được trong môi trường không có oxy. + Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp •Nhiệt độ: + VSV ưa lạnh: tmin = 0oC tmax =20 – 30oC top = 5 -10oC + VSV ưa ấm: tmin = 3oC tmax =45 – 50oC top = 20 -35oC + VSV ưa nóng: tmin = 30oC tmax =80oC top = 50 -60oC • pH môi trường: + Nồng độ ion H+ ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng từ đó dẫn đến hoạt độ của các loại enzym bị giảm. + Nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường. + pH môi trường khác còn làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều cho nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay đổi hình dạng của tế bào. Dải pH của một số vi khuẩn Loài vi khuẩn pHmin pHop pHmax Trực khuẩn ưa nhiệt 3.5 - 4.25 5.5 – 6.5 7 – 8 Strep.Lactic 4.75 6 – 6.5 8.5 Strep.Thermophilus 4.75 6 - 7 8.5 Strep.Faccalis 4.5 6 - 7 10 •Các chất kháng sinh: + Penicilin: chỉ một lượng rất nhỏ cũng đủ để ức chế nhiều loài vi khuẩn lactic. + Streptomycin: có tính kháng sinh rất mạnh, có khả năng tiêu diệt cả vi khuẩn gram + và vi khuẩn gram – 4. Công nghệ sản xuất axit lactic 4.1. Chủng vi sinh vật: Sử dụng vi khuẩn lactic lên men điển hình và thích nghi ở nhiệt độ cao. Thường hay sử dụng Lactobacillus Delbruckii, Lac. Coagulans hoặc cầu khuẩn Streptococcus lactis các loại vi khuẩn này đều thuộc loại vi khuẩn ưa nhiệt và có khả năng tích lũy khá nhiều axit lactic 4.2. Kỹ thuật lên men • Có thể tiến hành lên men bằng phương pháp liên tục hoặc gián đoạn • Lên men ở ổn định ở 50oC • Thời gian lên men thường là 5-7 ngày • C đường trong môi trường 10-15%, lượng CaCO3 =10%, mầm đại mạch: 0,375%, photphat amon: 0,25% • Quá trình sinh tổng hợp axit lactic thích nghi ở axit yếu (6,3-6,5) 4.3.Thu nhận sản phẩm • Sau khi lên men người ta tiến hành xử lý để thu hồi dung dịch canxilactat (kết tinh) • Tiếp theo làm nóng chảy các tinh thể canxilactat bởi H2SO4 để chuyển nó thành CaSO4 và C3H6O3 ở nhiệt độ 60-70 oC . Ca(C3H5O3)2 + H2SO4 = CaSO4 + C3H6O3