BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH  VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM MƠN: CƠNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TRÌNH BÀY CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID HỮU CƠ PHÂN TÍCH ƯU- NHƯỢC ĐIỂM GVHD: TS.Đàm Sao Mai SVTH: Trần Tuấn Anh MSSV: Từ Tôn Quý MSSV: 09081961 Lê Thị Tiễn MSSV: 09082621 Tô Thị Xuân MSSV: 09074941 MỤC LỤC A NỘI DUNG I Tổng quan acid hữu thực phẩm Khái niệm chung Axit hữu hợp chất hữu với thuộc tính có tính axit Các axit hữu phổ biến axit cacboxylic , có axit có liên quan với nhóm cacboxyl -COOH axit sulfonic , có chứa nhóm SO2OH, axit tương đối mạnh mẽ Cồn với -OH , hoạt động axit, họ thường yếu Sự ổn định tương đối sở liên hợp axit xác định nồng độ axit Các nhóm khác trao axit, thường cách yếu ớt: thiol nhóm-SH, enol nhóm, nhóm phenol Trong hệ thống sinh học, hợp chất hữu có chứa nhóm thường gọi axit hữu Nói chung, axit hữu acid yếu không phân ly hoàn toàn nước, axit mạnh hịa tan Axit khối lượng phân tử hữu axit lactic formic thấp trộn lẫn nước, cao axit khối lượng phân tử hữu cơ, chẳng hạn axit benzoic, khơng hịa tan dạng phân tử (trung tính) Mặt khác, hầu hết axit hữu hòa tan dung môi hữu pToluenesulfonic acid acid tương đối mạnh mẽ sử dụng hóa hữu thường hịa tan dung môi hữu phản ứng Trường hợp ngoại lệ với đặc tính hịa tan tồn diện chất khác có ảnh hưởng đến phân cực hợp chất Tầm quan trọng thực phẩm nhiều ngành khác Acid ứng dụng chất phụ gia mà cung cho hương vị mạnh thực phẩm Họ hỗ trợ thiết lập gel để hoạt động chất bảo quản Độ pH thực phẩm biện pháp kiềm, axit trung lập Các mô sống có chứa giải pháp gọi đệm giúp đỡ để giữ độ pH liên tục bên tế bào Nhiều loại thực phẩm tự nhiên có tính axit Ví dụ, cam, chanh, táo, cà chua, mát sữa chua có chứa axit tự nhiên, chẳng hạn axit citric, cung cấp cho họ hương vị đặc trưng sắc nét họ Axit, kiềm đệm có vai trị quan trọng ngành cơng nghiệp thực phẩm Axit sử dụng nhiều kỷ đóng góp quan trọng cho hương vị môi trường axit họ sản xuất ngăn chặn phát triển nhiều vi sinh vật Bicarbonates, đặc biệt bicarbonate soda, sử dụng phốt phát chất kiềm nhẹ sử dụng cho hành động đệm họ hương vị đặc trưng họ Theo ngành công nghiệp thực phẩm phát triển, có tốc độ tăng trưởng sản xuất thực phẩm chế biến Nhiều người số cần bao gồm acidulant để cung cấp cho hương vị chua có tính axit Axit ứng dụng thực phẩm Bởi đến nay, axit hữu quan trọng nhất, linh hoạt sử dụng rộng rãi acid citric Nó sử dụng sản phẩm thực phẩm, đồ uống ngành công nghiệp dược phẩm Mỗi năm khoảng 320.000 axit citric sử dụng sản xuất thực phẩm đồ uống Axit hữu sử dụng bảo quản thực phẩm tác dụng chúng vi khuẩn Nguyên tắc quan trọng phương thức hành động axit hữu vi khuẩn axit khơng điện ly (khơng ion hóa) hữu xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn phá vỡ sinh lý bình thường số loại vi khuẩn mà gọi pH nhạy cảm , có nghĩa họ khơng thể chịu gradient pH rộng bên bên Trong số vi khuẩn Escherichia coli , Salmonella spp, C perfringens , Listeria monocytogenes , Campylobacter loài Sau khuếch tán thụ động axit hữu vào vi khuẩn, độ pH trung lập gần trên, axit phân tách giảm độ pH vi khuẩn nội bộ, dẫn đến tình làm giảm ngăn chặn phát triển vi khuẩn Mặt khác, phần anion axit hữu khỏi vi khuẩn dạng khơng liên tích lũy vi khuẩn phá vỡ nhiều chức trao đổi chất, dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu, không phù hợp với tồn vi khuẩn Nó chứng minh nhà nước axit hữu (undissociated không liên) quan trọng để xác định lực họ để ức chế phát triển vi khuẩn, so với axit undissociated Lactic acid muối sodium lactate lactate kali sử dụng rộng rãi kháng sinh sản phẩm thực phẩm, thịt, đặc biệt gia cầm chẳng hạn thịt giăm bơng xúc xích - Chất tinh bột, protein, chất béo, vitamin, enzyme -Trong thực phẩm, axít hữu có nguồn gốc từ q trình hóa sinh tự nhiên thêm vào chất bảo quản, acidulants ổn định Axit hữu góp phần vào đặc tính cảm giác thực phẩm cách cung cấp hương vị mùi thơm Axit citric sử dụng rộng rãi nước để cung cấp cho họ với hương vị chua trái họ cam quýt Trong ngành công nghiệp thực phẩm, axít hữu sử dụng tác nhân kháng khuẩn: axit formic sử dụng chất bảo quản thức ăn chăn ni, nơi tiêu diệt vi khuẩn salmonella Phân loại sử dụng thực phẩm Acid hữu sử dụng nhiều công nghiệp thực phẩm Các acid sau xếp theo thứ tự giảm dần tầm quan trọng, acid citric, acetic, lactic, tartaric, malic, gluconic, propionic fumaric Acid hữu sản xuất phương pháp hoá học, sinh học (lên men sử dụng enzyme), tách chiết từ phụ phẩm sau lên men Hàng năm sản lượng, acid citric acid acetic sử dụng nghệ chiếm khoảng ba phần tư tổng số acid hữu sử dụng cơng thực phẩm Trong thực phẩm có nhiều loại acid hữu sử dụng Sau nhóm xin giới thiệu số loại phổ biến phương pháp sản xuất II Kỹ thuật sản xuất acid hữu thực phẩm từ Vi Sinh Vật theo phương pháp truyền thống Acid Citric 1.1 Khái niệm chung Axít citric axít hữu thuộc loại yếu thường tìm thấy loại trái thuộc họ cam qt Nó chất bảo quản thực phẩm tự nhiên thường thêm vào thức ăn đồ uống để làm vị chua Ở lĩnh vực hóa sinh axít citric đóng vai trị trung gian vơ quan trọng chu trình axít citric q trình trao đổi chất xảy tất vật thể sống Ngồi axít citric cịn đóng vai trị chất tẩy rửa, an tồn mơi trường đồng thời tác nhân chống oxy hóa Axít citric có mặt nhiều loại trái rau trái chanh hàm lượng tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính axít citric chiếm khoảng 8% khối lượng khô trái chanh - Tên theo IUPAC: Axit 2-hydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic Tên thông thường: Axit chanh  Công thức phân tử: C6H8O7 Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol Có dạng: tinh thể màu trắng Nhiệt độ nóng chảy: 153oC Nhiệt độ sơi: 175oC (phân hủy) Tính chất: - Tính axít axit citric ảnh hưởng nhóm carboxyl -COOH, nhóm carboxyl cho proton để tạo thành ion citrat Các muối citrat dùng làm dung dịch đệm tốt để hạn chế thay đổi pH dung dịch axít - Các ion citrat kết hợp với ion kim loại để tạo thành muối, phổ biến muối canxi citrat dùng làm chất bảo quản giữ vị cho thực phẩm Bên cạnh ion citrat kết hợp với ion kim loại tạo thành phức dùng làm chất bảo quản làm mềm nước - Ở nhiệt độ phịng axít citric tồn dạng tinh thể màu trắng dạng bột dạng khan dạng monohydrat có chứa phân tử nước phân tử axít citric Dạng khan thu axít citric kết tinh nước nóng, trái lại dạng monohydrat lại kết tinh nước lạnh Ở nhiệt độ 74oC dạng monohydrat chuyển sang dạng khan - Về mặt hóa học axít citric có tính chất tương tự axít carboxylic khác Khi nhiệt độ 175oC phân hủy tạo thành CO2 nước 1.2 Nguyên liệu Vi Sinh vật 1.2.1 Yêu cầu nguyên liệu lên men acid citric - Nguyên liệu phải đảm bảo đủ lượng đường cho vi sinh vật phát triển - Giống vi sinh vật dùng sản xuất acid citric phải đảm bảo yêu cầu sau: + + + Có khả tạo acid mạnh Có khả chịu mơi trường acid lượng acid citric tăng cao Ít tạo acid hữu khác như: acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric 1.2.2 Một số nguyên liệu gluxit  Mật rỉ Mật rỉ phụ phẩm ngành sản xuất đường, sản phẩm cuối q trình sản xuất đường mà từ đường khơng cịn kết tinh cách kinh tế cơng nghệ thơng thường Thành phần mật rỉ đường, chủ yếu sucroza với glucoza fructoza Nói chung, sản lượng mật rỉ khoảng 1/3 sản lượng đường sản xuất Cứ khoảng 100 mía đem ép có 3-4 rỉ mật sản xuất  Tinh bột Sắn: - Độc tố sắn có tên chung là Phazeolunatin chứa nhiều sắn đắng, chủ yếu ở vỏ và cùi, hàm lượng của Phazeolunatin vào khoảng 0,001 – - 0,04% Phazeolunatin không độc bị thủy phân thì các glucozit này sẽ giải phóng HCN, là một chất gây độc cho thể Tuy nhiên dễ bay và - dễ hòa tan nước lạnh hay nước vơi nên dễ loại bỏ Sắn thái lát, phơi khô giảm đáng kể số lượng HCN Ngô: Hạt ngô gồm hai phần chính: Phơi nội nhũ Phơi chiếm 10 – 13% trọng lượng hạt, nội nhũ chiếm 83 – 85%, vỏ chiếm – 5% 1.2.3 Phân tích chọn nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất acid citric Hàm lượng gluxit có ngơ cao (67,9%), tiếp đến mật rỉ, khoai lang, sắn, cuối khoai tây Tuy nhiên chất lên men citric q trình oxy hóa đường thành acid citric tác dụng vi sinh vật mà nguyên liệu tinh bột ( ngô, sắn, khoai, ) muốn sản xuất acid citric cần phải trải qua giai đoạn thủy phân tinh bột thành đường, từ đường tác dụng vi sinh vật tạo thành acid citric nhiều thời gian chi phí, mật rỉ thành phần hóa học chủ yếu đường vi sinh vật trực tiếp sử dụng đường để tạo thành acid citric, mặt khác mật rỉ nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm mật rỉ nguyên liệu sử dụng nhiều việc sản xuất acid citric, nhiên cần xử lí mật rỉ trước sử dụng mật rỉ chứa chất màu, hệ keo, đặc biệt kim loại nặng ảnh hưởng đến trình lên men, ức chế vi sinh vật phát triển 1.2.4 Vi sinh vật Aspergillus niger loại nấm sợi lồi phổ biến chi Aspergillus có nhiều ứng dụng công nghệ sinh học, nhiệt độ tối ưu 35-37 ° C, pH từ 1,4 đến 9,8 Nó gây bệnh gọi nấm mốc đen số loại trái rau nho, hành tây, đậu phộng, chất gây ô nhiễm phổ biến thực phẩm A niger vi sinh vật hiếu khí phát triển chất hữu cơ, tìm thấy gần khắp nơi mơi trường có chứa đất Ngồi ra, tìm thấy chất thải, nguyên liệu thực vật phân hủy phân hữu mơi trường ngồi trời Mơi trường ẩm nhà tạo môi trường sống tốt cho phát triển nấm mốc Chẳng hạn lĩnh vực hộ gia đình thơng thường, tường phòng tắm khu vực khác có mositure 1.3 Cơ sở lý thuyết trình lên men acid citric Trong trình glucose chuyển hoá thành axit pyruvic theo đường EMP (Embden-Mayerhof-Parnas), sau axit pyruvic tiếp tục chuyển hố thành axit citric Phương trình tổng quát trình sau: 2C6H12O6 + O2 → 6C6H8O7 + 4H2O Glucose acid Citric Có nhiều lồi nấm mốc có khả oxy hóa gluxit thành axit citric Rhizopus, Aspergillus, Penicillium Trong quan trọng Aspergillus niger Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men - Vi sinh vật: Vi sinh vật đóng vai trị quan trọng q trình lên men Do cần lựa chọn vi sinh vật phù hợp cho trình lên men citric, thơng thường để q trình tổng hợp acid citric xảy mạnh vi sinh vật phải có khả tạo acid cao, khả tạo acid vi sinh thấp khơng thể sản xuất lượng lớn acid citric được; mặt khác vi sinh vật phải có khả chịu acid lượng acid tăng cao không trình lên men acid hình thành lớn vi sinh vật chết ức chế khả tạo acid citric, chủng vi sinh vật sử dụng cần phải tạo acid hữu khác như: acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric acid hình thành nhiều gây ảnh hưởng đến chất lượng acid citric - Nguyên liệu: Nguyên liệu thích hợp cho sản xuất acid citric nguyên liệu chứa nhiều đường (ví dụ: mật rỉ, ) sinh vật oxi hóa đường để tạo thành acid citric, Nồng độ axit citric cao đạt phát triển mơi trường có nồng độ đường ban đầu cao (15−20% w/v), không đủ lượng đường cho vi sinh vật sử dụng khả tổng hợp acid citric kém, ngồi ngun liệu phải khơng lẫn nhiều tạp, chất kim loại nặng đặc biệt sắt hàm lương sắt giới hạn cần phải loại bỏ - Môi trường dinh dưỡng: Nấm mốc cần đường, tinh bột muối vô Trong điều kiện thường nấm mốc phát triển sinh khối tạo axit citric Trong trường hợp môi trường nhiều cabon nitơ (lượng đường ÷ 20%, nitơ 0.07%, ngồi cịn bổ sung thêm ngun tố khống P, Fe, Zn…) trình tổng hợp axit citric xảy mạnh - pH mơi trường: pH thích hợp để tạo thành axit citric từ ÷ 4, tùy thuộc vào chủng nấm mốc sử dụng Ta axit hố mơi trường HCl, pH mơi trường phụ thuộc vào nguồn nitơ Nếu sử dụng NH 4NO3 pH thích hợp 3, sử dụng NH4Cl pH thích hợp Trong q trình lên men tạo thành axit citric nên pH giảm mạnh, cần phải điều chỉnh pH mơi trường cho thích hợp - Sự thống khí: Q trình oxi hố cần lượng lớn oxy, cần phải cung cấp khơng khí cho q trình lên men cách thơng thống khí mơi Ở tháp 1: cấu tử phân ly CaCl có tác dụng làm tăng độ bay acid acetic Sản phẩm bậc acid trung bình nồng độ khoảng 50% dùng làm hỗn hợp đầu cho bậc hai Ở tháp 2: CH3COONa có tác dụng làm tăng độ bay tương đối nước Sản phẩm bậc hai acid acetic tinh khiết có nồng độ 90% khối lượng Hệ thống làm việc sau: Acid acetic 5-10% vào đĩa tiếp liệu tháp Dung dịch CaCl2 hòa tan thùng khuấy 9, vào thùng chứa 11 vào đĩa tháp Hơi từ đỉnh tháp vào thiết bị ngưng Từ thiết bị 5, phần lỏng (acid 50%) vào tháp chưng Phần lại vào hai thùng khuấy để hòa tan muối Sản phẩm đáy vào thiết bị bốc 15, từ phần acid thu sau thiết bị trộn với hỗn hợp đầu để vào tháp CaCl2 hoàn nguyên 16 Kết thúc bậc Sau bậc 1, acid 50% vào tháp chưng Hơi từ đỉnh tháp vào thiết bị ngưng Một phần lỏng sau ngưng (sp) có nồng độ acid 10% tuần hồn tháp Phần lại (lượng hồi lưu) vào thùng khuấy để hòa tan CH 3COONa Dung dịch muối vào thùng 10 vào tháp đĩa Sản phẩm đáy vào tháp chưng Acid tinh khiết lấy vào thùng chứa 12 sau thiết bị ngưng Dung dịch muối từ đáy tháp vào khu hồn ngun 17 Ở thu CH3COONa acid acetic loãng trở trộn với hỗn hợp đầu để chưng Áp suất tháp đảm bảo hệ thống áp 13, 14 Hệ thống phải tuyệt đối kín Các bình thơng áp cịn có nhiệm vụ bào đảm an tồn có cố  Thông số công nghệ: - Nồng độ acid acetic sau tháp chưng 1: 50% - Nồng độ acid acetic sau tháp chưng 2: 90% Phương pháp có ưu điểm: - Tốn lượng - Sản phẩm đạt độ tinh khiết cao Nhược điểm: - Phải hoàn nguyên cấu tử phân ly nên tốn thiết bị cho trình - Gây ăn mịn thiết bị 14 10 11 acid 10% H2O CaCl2 acid 50% 16 12 Acid loaãng 17 15 13 CH3COONa Hình :Sơ đồ tháp chưng cất Tháp chưng cất bậc Tháp chưng cất bậc Tháp chưng 4,5,6,7 Thiết bị ngưng 8,9 Thiết bị khuấy 10,11,12 Thiết bị chứa 13,14 Thùng thông áp 15 Thiết bị bốc 3.5 Ứng dụng thực phẩm công nghiệp Acid acetic axit ứng dụng rộng rãi đời sống sản xuất công nghiệp ứng dụng quan trọng acid acetic gồm: 3.5.1 Ứng dụng chế biến mủ cao su Trong sản xuất mủ cao su ta sợ tượng đông đặc mủ trước chế biến để chống tượng người ta thường dùng NH Lượng NH3 sử dụng tùy loại đem sơ chế Sau xử lý với NH người ta cho thêm vào dung dịch acid acetic 2.5% với lượng 3.5-10kg/ dung dịch mủ cao su; cho axit vào người ta khuấy liên tục.Nhu cầu sử dụng acid acetic chế biến mủ cao su lớn Hiện người ta phải nhập acid acetic từ bên 3.5.2 Ứng dụng acid acetic công nghệ thực phẩm Với hàm lượng acid acetic từ 5-7%, người ta gọi dung dịch dấm ăn Dấm ăn dùng công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp, rau, quả, gia vị Do đó, việc sử dụng dấm khơng mang tính chất thủ công mà trở thành ngành công nghiệp nhiều nước giới 3.5.3 Ứng dụng ngành cơng nghiệp khác Acid acetic cịn sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác công nghiệp chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi ngành công nghiệp địi hỏi lượng acid acetic nhiều có chất lượng dung dịch cao ngành thực phẩm công nghiệp mủ cao su Acid glutamic 4.1 Khái niệm chung Acid glutamic (viết tắt Glu E) 20-22 axit amin proteinogenic Có thể tổng hợp thể người, thường thấy thể động vật, thực vật dạng khác Đây axit amin thiết yếu, Anion carboxylate muối axit glutamic biết đến glutamates Amin Do axít glutamic dẫn xuất có đặc tính riêng, chúng dùng rộng rãi trị bệnh, bổ sung sinh trưởng cho thực vật Trong kết cấu phân tử, Axít glutamic có hai gốc hydroxyl gốc amin, chất lưỡng tính mang tính axít kiềm, làm ngun liệu cho loại mỹ phẩm, thực phẩm hóa phẩm 4.2 Nguyên liệu Vi sinh vật 4.2.1 Nguyên liệu Để lên men sản xuất axit glutamic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu dịch có đường, rỉ đường, nguồn nguyên liệu tinh bột qua giai đoạn đường hóa Khoai mì ngun liệu tinh bột sử dụng nhiều Ngồi cịn có nguồn dinh dưỡng bổ sung muối amôn, photphat, sulfat, biotin, vitamin B… Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường làm môi trường lên men thay cho cao bắp Rỉ đường thường pha loãng đến 13 – 14% trùng trước lên men Nếu nguyên liệu chứa tinh bột, tinh bột phải thủy phân (q trình dịch hóa đuờng hóa) nhờ enzym a -b- amylaza sau bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường lên men 4.2.2Chủng vi sinh vật Tham gia vào trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường Corynebacterium Brevibacterium sử dụng là: Glutanicum, Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; chủ yếu chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát từ 1956, có khả lên men từ tinh bột, ngơ, khoai, khoai mì để tạo axit glutamic) Giống vi khuẩn khiết lấy từ ống thạch nghiêng sở giữ giống, sau cấy truyền, nhân sinh khối môi trường lỏng (như nói phần trên) Khối lượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước nhân, cấy, mơi trường lỏng phải trùng phương pháp Pasteur Chủng vi khuẩn giống phải có khả tạo nhiều axit glutamic, tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao thời gian dài, chịu nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng thực tế sản xuất 4.3 Cơ sở trình lên men Trong phương pháp sản xuất có phương pháp lên men phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam vì: -Nguồn nguyên liệu để sản xuất axit glutamic nước ta có sẵn rẻ tiền như: tinh bột sắn, rĩ đường -Hiệu xuất trình tương đối cao đồng thời khơng có lẫn axit Dglutamic - hợp chất có ảnh hưởng khơng tốt đến sức khỏe người Trong phương pháp lên men có phương pháp lên men giai đoạn (trực tiếp) lên men hai giai đoạn (gián tiếp) Nhược phương pháp gián tiếp dùng nhiều enzym nhiều axit amin làm nguồn amin cho phản ứng chuyển amin nên đòi hỏi điều kiện kỹ thuật cao Do vậy, dùng sản xuất cơng nghiệp Với phương pháp lên men trực tiếp – sản xuất axit glutamic dịch cấy vi sinh vật Các vi sinh vật có hệ enzym đặc biệt chuyển hóa trực tiếp đường amoniac thành axit glutamic môi trường lên men Đây phương pháp có nhiều ưu điểm nên sử dụng nhiều công nghiệp Nguyên liệu đầu vào tinh bột sắn rĩ đường Q trình xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác tạo nhiều sản phẩm phụ, cuối sản phẩm axit glutamic Thực chất trình đuờng đuợc chuyển hóa (q trình đường phân theo Enbden – Meyerhoff), sau thơng qua chu trình Krebs q trình hơ hấp hiếu khí vi khuẩn, sản phẩm axit glutamic hình thành Sự hình thành axit glutamic phụ thuộc vào tích tụ axit a xêtoglutaric tế bào vi khuẩn có mặt NH3 enzym xúc tác glutamat dehydrogenaza 4.4 Quy trình Sản xuất Acid glutamic Quá trình lên men vi khuẩn xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác tạo nhiều sản phẩm phụ, cuối sản phẩm axit glutamic Quy trình cơng nghệ tạo axit glutamic gồm giai đoạn sau: - Chuẩn bị dịch lên men: Môi trường lên men chuẩn bị sẵn từ nguyên liệu đường tinh bột trùng kỹ trước cấy vi khuẩn lên men glutamic vào - gọi corynebacterium glutamicum - Giai đoạn lên men: Dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men chuyển vào dụng cụ, thiết bị lên men, sau cho vi khuẩn lên men vào, cho lên men điều kiện thống khí, giữ nhiệt độ 32 – 37 độ C thời gian 38 – 40 Kết thúc q trình lên men, lượng axit glutamic đạt 50 – 60g/lít - Tinh axit glutamic: Kết thúc trình lên men, axit glutamic tạo thành với số tạp chất khác, cần phải tinh chế tạp chất khỏi dung dịch chứa axit glutamic Dịch lên men có chứa axit glutamic tạp chất cho chảy qua cột nhựa (có chứa rezin - chất sử dụng làm tinh acid glutamic) Phương pháp thường dùng nhựa trao đổi rezin Nhựa trao đổi rezin có hai loại: rezin dương tính (mang tính acid) rezin âm tính (mang tính kiềm) Dịch lên men có chứa acid glutamic tạp chất cho chảy qua cột nhựa (có chứa rezin) từ lên với tốc độ 150 – 180 lít/ phút, thời gian chảy qua cột 150 – 180 phút Song song, người ta cho dòng nước chảy qua cột chiều với dung dịch lên men để rửa vi khuẩn bám vào bề mặt rezin Giữ nhiệt độ cột trao đổi ion 600 – 650C Sau kết thúc trình trao đổi ion, dùng NaOH – 5% để tách acid glutamic khỏi cột (tốc độ chảy NaOH – 6m/ giờ, lưu lượng 100lít/ phút) Người ta sử dụng than hoạt tính để khử màu Acid glutamic thu cách điều chỉnh pH = 3,2 cô đặc dung dịch giảm nhiệt độ xuống 40 – 150C thu tinh thể acid glutamic với lượng 77 – 88% cao 4.5 Ứng dụng thực phẩm công nghiệp 4.5.1 Ứng dụng y học trị liệu bổ sung dinh dưỡng Trong tổ chức phức tạp máu người, có chứa A glutamic, làm nguyên liệu để tổng hợp Protein, trình dẫn truyền liên quan đến hệ thần kinh trung ương, mà Glutamic nguồn gốc chủ yếu nitrogen vận chuyển phận tế bào lượng thể người Do mối quan hệ Glutamic q trình chuyển hóa lượng tuần hồn Krebs (TCA cycle) thể người, Gluramic đóng vai trị quan trọng q trình trao đổi chất thể người Do ngồi dùng trị liệu thần kinh động kinh bổ sung dinh dưỡng sau phẫu thuật tiêm tĩnh mạch ra,những năm gần GA ứng dụng để giảm thiểu nhiễm trùng tăng cường miễn dịch sau phẫu thuật, nghiên cứu tế bào T Glutamic cịn góp phần lớn trình nghiên cứu sinh lý q trình tổng hợp peptide protein Ngồi ứng dụng thực phẩm dinh dưỡng glutathione , Glutamic cịn dùng làm thuốc kháng sinh số dược phẩm khác y học trị liệu 4.5.2 Ứng dụng thức ăn chăn nuôi Công Glutamic thể động vật gần giống thể người,Ví dụ thể gà thiếu Glutamic chậm phát triển nhìn chung, Glutamic thường sử dụng hình thức thêm vào MSG(monosodium glutamate) 4.5.3 Ứng dụng hương liệu thực phẩm Glutamic có nhóm Amin với Carbonyl làm giảm lượng đường chuỗi phản ứng Maillard, tạo chất tạo hương vị Bằng cách sử dụng nhiều loại đường khác tạo hàng loạt chất tạo hương vị Đối với chất tạo hương có màu sắc nhạt, nên khơng ảnh hưởng đến ngoại quan thực phẩm cho thêm chất tạo hương, nên sử dụng rộng rãi chế biến thực phẩm 4.5.4 Ứng dụng vi sinh vật học Glutamic thành phần chủ yếu màng tế bào Gram-positive, Amin quan trọng phát triển vi sinh vật khác, Cần cho thêm Glutamic vào để thúc đẫy phát triển vi sinh vật nuôi dưỡng vi sinh vật… 4.5.5 Ứng dụng lĩnh vực phi thực phẩm Sử dụng Glutamic làm thuốc thử: nghiên cứu Glutamic dùng làm thuốc thử phân tích tiêu chuẩn sản phẩm, dùng nghiên cứu sinh hóa, phân tích sinh hóa,tổng hợp Protein Ứng dụng y học trị liệu dược liệu, sử dụng làm dược vật phẩm dịch bổ sung dinh dưỡng đường ruột tiêm truyền, tật bệnh chuyển hóa, cao huyết áp, an thần, thuốc nhỏ mắt… Nguyên liệu hợp chất hóa học dung hợp chất thuốc chữa bệnh, thuốc trừ sâu,Surfactant,sản phẩm hóa học… III HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tầm quan trọng phương pháp sản xuất Sản xuất acid đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng to lớn đến đời sống người Những acid hữu có nhiều ứng dụng thực phẩm mà nhiều ứng dụng khác: y học, chăn ni chương trình nghiên cứu… Trước người biết sản xuất loại acid hữu cần dùng phương pháp đơn giản thủ cơng Do chất lượng suất việc sản xuất không đạt mong muốn Chẳng không đạt chuẩn chuyên mơn ( đạt khơng nhiều) mà bên cạnh khâu bảo quản đáp ứng nhu cầu thị trường không đảm bảo Tuy gọi phương pháp đại mang người sơ sở sản xuất truyền thống, tổng hợp lên men vi sinh vật với quy mơ lớn hơn, mang tầm vóc cơng nghiệp Chẳng hạn sản xuất acid acetid theo phương pháp đại cách lên men với phương thức mới, cách lên men chủng vi sinh vật lên men thực với tầm quy mô cơng nghiệp hiệu việc sản xuất cao hẳn phương pháp truyền thống Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người cần cải tiến phương pháp sản xuất để cao suất chất lượng Bởi lẽ việc sản xuất theo truyền thống khơng cịn đáp ứng đủ nhu cầu người tiêu dùng nước Bên cạnh sản xuất phương pháp đại mang lại nhiều lợi ích hữu hiệu so với phương pháp truyền thống Tiết kiệm thời gian q trình kiểm sốt việc tiến hành sản xuất ( theo dõi bỡi thiết bị máy móc) Sử dụng phương pháp điều chỉnh theo mong muốn chế phẩm cần tạo việc tách chiết có phần cơng nghiệp Tình hình sản xuất acid hữu phương pháp truyền thống đại Việt Nam Hầu hết giới chuyển qua hình thức sản xuất theo phương thức đại nhiều thủ công, tận dụng tốt thành tựu công nghệ tiên tiến để tạo nguồn acid hữu đáp ứng nhu cầu vô cao người, đặc biệt việc tạo chế phẩ m Y học, ứng dụng thực phẩm mặt khác đời sống Đặc biệt giai đoạn yêu cầu thiết acid hữu dùng với số lượng lớn nên phương pháp truyền thống không đáp ứng đủ nhu cầu Hiện Việt Nam, sản xuất acid hữu theo phương pháp truyền thống chiếm đa phần, lẽ việc áp dụng tiến kỹ thuật, phương pháp công nghệ sản xuất nhiều vấn đề cập nhật Nhưng nhìn chung Việt Nam có nhiều nhà máy sản xuất acid hữu theo phương pháp đại, đạt nhiều thành tựu mong muốn Như nhà máy sản xuất bột Vedan ( acid glutamat)… Phân tich ưu nhược điểm phương pháp  Ưu điểm Nhìn chung Việt nam sử dụng phương pháp sản xuất - acid hữu từ vi sinh vật có ưu điểm sau: Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn tương đối rẽ tiền Hiệu suất đạt mức trung bình Thiết bị sử dụng đơn giản không yêu cầu phức tạp  Nhược điểm Tuy có nhiều ứng dụng quan trọng trên, lên men lactic gây nhiều tác hại như: tạo nhớt môi trường, tạo gas có hại cho sản - phẩm, làm chua đục bia, nước ngọt, nước giải khát… Hiệu suất không cao nên lượng acid không nhiều không đáp ứng đủ nhu - cầu Phương pháp thủ công Acid sản xuất với độ tinh khiết không cao B TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tô Minh Châu-Vi sinh vật học sở, Năm 2005 [2] Diệp Phương Thanh-Nghiên cứu điều kiện sản xuất acid lactic môi trường mật rỉ đường [3] Đồng Thị Thanh Thu- Sinh hoá ứng dụng, NXB ĐH Quốc gia TPHCM năm 2000 [4] Hóa học thực phẩm – Lê Ngọc Tú- NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [5] Công nghệ Vi sinh – Lương Đức Phẩm- NXB Nông Nghiệp ... dùng sản xuất acid citric phải đảm bảo yêu cầu sau: + + + Có khả tạo acid mạnh Có khả chịu môi trường acid lượng acid citric tăng cao Ít tạo acid hữu khác như: acid oxalic, acid gluconic, acid. .. cacbon mơi trường - Nhiệt độ thích hợp: 31 – 37oC 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất 1.4.1 Các giai đoạn trình lên men Quá trình sản xuất acid citric phương pháp lên men chia ba giai đoạn sau: a)... chế trình lên men chứa - khoảng 10% đường Oxy: Nó định chiều hướng lên men diễn theo kiểu yếm khí hay kỵ khí 2.4 Quy trình cơng nghệ sản xuất 2.4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất acid lactic Quy trình