Đề tài Khảo sát các phương pháp tăng khả năng chịu nhiệt của nấm men làm bánh mì

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** ĐINH ĐỨC TÀI KHẢO SÁT CÁC PHƢƠNG PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA NẤM MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** KHẢO SÁT CÁC PHƢƠNG PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA NẤM MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học GVHD: Sinh viên thực hiện: TS. TRƢƠNG VĨNH ĐINH ĐỨC TÀI Khóa: 2002-2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY ***000*** SURVEY OF METHODS SUPPORTING TOLERANT ABILITY OF YEAST Graduation thesis Major: Biotechnology Student Dr. TRUONG VINH DINH DUC TAI Term: 2002 - 2006 Ho Chi Minh City 09/2006 iii LỜI CẢM TẠ Em xin chân thành cảm tạ:  Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tại trƣờng.  TS. Trƣơng Vĩnh đã hết lòng hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp.  Ban Giám Đốc Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm Hóa Sinh - Trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.  Ban chủ nhiệm, Thầy Cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm.  Các Anh Chị tại Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm Hóa Sinh đã tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện đầy đủ cho em trong thời gian thực tập tốt nghiệp.  Các bạn bè thân yêu của lớp công nghệ sinh học khóa 28 đã chia xẻ cùng tôi những vui buồn trong thời gian học cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập.  Các bạn bè ngoài lớp đã cộng tác thân thiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp. Thành phố Hồ Chí Minh tháng 08/2005 Đinh Đức Tài iv TÓM TẮT ĐINH ĐỨC TÀI, Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Tháng 04/2005. “KHẢO SÁT CÁC PHƢƠNG PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA NẤM MEN ”. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. TRƢƠNG VĨNH Đề tài đƣợc thực hiện trên đối tƣợng là nấm men Saccharomyces cerevisiae. Nấm men Saccharomyces cerevisiae đƣợc sử dụng nhƣ là tác nhân làm nở bột trong quá trình sản xuất bánh mì, đƣợc gọi là men bánh mì. Có hai loại men đƣợc sử dụng phổ biến là men nhão (men paste) và men khô. So với men khô, men paste có hoạt tính nhanh, mạnh, nhƣng men paste rất dễ hƣ hỏng và mất hoạt tính sau vài tuần đóng gói, phải bảo quản ở điều kiện lạnh. Trong khi đó, men khô có thể bảo quản đến một năm ở nhiệt độ phòng và kéo dài hơn khi giữ ở nhiệt độ lạnh. Ngƣời ta làm khô men bằng các phƣơng pháp sấy ở nhiệt độ khác nhau kèm theo phụ gia. Vì vậy đề tài đƣợc thực hiện để phân tích một số yếu tố làm cơ sở để tạo ra men khô đạt chất lƣợng. Những kết quả đạt đƣợc:  Nhiệt độ cao trên 40oC làm chết nấm men nếu không có phụ gia là mật ong. Hàm lƣợng mật ong có ảnh hƣởng khác nhau đối với men khi xấy tầng sôi tại những nhiệt độ khác nhau.  Xác định đƣợc tỷ lệ mật ong thích hợp với men tƣơi khi sấy tầng sôi là : Sấy ở 40oC, tỷ lệ tốt nhất là 3% . Sấy ở 45oC, tỷ lệ tốt nhất là 7% . Sấy ở 50oC, tỷ lệ tốt nhất là 5% .  Xử lý nhiệt tác động lên nấm men trƣớc khi sấy nhƣ sau: Sấy ở 45oC có xử lý nhiệt tỷ lệ sống của men cải thiện : 6%. Sấy ở 50oC có xử lý nhiệt tỷ lệ sống của men cải thiện : 5%. v MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Lời cảm tạ ..................................................................................................................... iii Tóm tắt ............................................................................................................................ iv Mục lục ........................................................................................................................... v Danh sách các bảng ....................................................................................................... ix Danh sách các hình ........................................................................................................ xi Chƣơng 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1 1.2. Mục đích của đề tài ................................................................................................... 2 1.3. Yêu cầu của đề tài ..................................................................................................... 2 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................................. 3 2.1. Nấm Men ................................................................................................................. 3 2.1.1. Giới thiệu chung về nấm men ............................................................................ 3 2.1.2. Hình dạng ........................................................................................................... 3 2.1.3. Cấu tạo tế bào .................................................................................................... 3 2.1.4. Thành phần hóa học của nấm men .................................................................... 4 2.1.5. Sinh sản của nấm men ..................................................................................... 10 2.2. Sản xuất men bánh mì ........................................................................................... 11 2.2.1. Tình hình sản xuất men bánh mì ở Việt Nam .................................................. 11 2.2.2. Vai trò của nấm men trong sản xuất bánh mì .................................................. 11 2.3. Các dạng nấm men thƣơng phẩm .......................................................................... 12 2.3.1. Nấm men dạng lỏng ......................................................................................... 12 2.2.2. Nấm men dạng paste ........................................................................................ 13 2.2.2. Nấm men dạng khô .......................................................................................... 13 2.4. Công nghệ sản xuất ................................................................................................ 14 vi 2.4.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì ....................................... 14 2.4.2 Công nghệ sản xuất men bánh mì..................................................................... 15 2.5. Chất phụ gia ............................................................................................................ 16 2.5.1. Polysaccharic ................................................................................................... 16 2.5.2. Trehalo ............................................................................................................. 16 2.5.3. Mật ong ............................................................................................................ 17 2.6. Quá trình sấy. .......................................................................................................... 17 2.6.1. Bản chất của quá trình sấy ............................................................................... 17 2.6.2. Hệ thống sấy tầng sôi ....................................................................................... 17 Chƣơng 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 20 3.1. Vật liệu và thiết bị sử dụng ..................................................................................... 20 3.2. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................................ 20 3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm ......................................................................................... 20 3.3.1. Thí nghiệm 1 .................................................................................................... 20 3.3.2. Thí nghiệm 2 .................................................................................................... 22 3.3.3. Thí nghiệm 3 .................................................................................................... 24 3.4. Phƣơng pháp xác định chỉ tiêu ............................................................................... 25 3.5. Xử lý số liệu ........................................................................................................... 28 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 29 4.1. a. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ cao lên nấm men Saccharomyces cerevisiae trong điều kiện xấy tầng sôi. ........................................................................ 29 4.1. b. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của mật ong lên nấm men Saccharomyces cerevisiae trong điều kiện sấy tầng sôi. ......................................................................... 30 4.2. Thí nghiệm xác định khoảng nhiệt độ và thời gian chết không đáng kể của nấm men Saccharomyces cerevisiae. ............................................................................................ 34 4.3. Ảnh hƣởng xử lý nhiệt lên nấm men trƣớc khi sấy tầng sôi. ................................. 38 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................... 41 vii 5.1. Kết luận................................................................................................................... 41 5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 41 Chƣơng 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 41 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 42 Phụ lục A: Số liệu thô .................................................................................................... 42 Phụ lục B: Cách pha chế phụ gia ................................................................................... 52 Phụ lục C: Kết quả phân tích ANOVA ......................................................................... 53 Phụ lục D: Hình ảnh minh họa ...................................................................................... 65 1 Chƣơng 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề: Ngày nay, các sản phẩm sản xuất bằng cách lên men đƣợc b án khắp nơi . Trong đó, nấm men là môṭ sản phẩm lên men tƣ̀ chủng vi sinh Saccharomyces rất hƣ̃u duṇg và đƣơc̣ ƣa chuôṇg . Sản phẩm thƣơng mại thƣờng có 3 hình thức là : dạng lỏng , dạng bột nhão , dạng bột khô đƣợc dự trữ trong b ao gói hoăc̣ đóng hôp̣ . Thƣc̣ tế cho thấy các sản phẩm trên đƣơc̣ dùng làm nguyên liêụ chính hay phu ̣gia để sản xuất hơn là thƣ́c ăn trƣc̣ tiếp cho ngƣời. Đặt biệt nguyên liệu chính này không phải chất vô cơ do phân hủy trong quá trình sản xuất trƣớc đó mà vi sinh vật sống đƣợc . Điều này mới chỉ đƣơc̣ phát hiêṇ và chƣ́ng minh khoảng 100 năm nay nhờ vi sinh vâṭ hoc̣ . Chế phẩm truyền thống của nhiều dân tôc̣ trên thế giới nhƣ bia , rƣơụ, bánh mì nhờ vi sinh vâṭ hoc̣ mà ngƣời ta hiểu rõ cơ chế sản xuất. Đó là kết quả của quá trình sinh trƣởng và phát triển của Saccharomyces cerevisiae trong môi trƣờng thích hơp̣ . Nhờ hiểu biết này mà ngành sản xuất nấm men ra đời và không ngƣ̀ng hoàn thiêṇ . Các nghành thực phẩm có sử dụng vi sinh Saccharomyces cerevisiae chƣa bao giờ laị có thể tìm và mua chủng vi sinh này dê ̃nhƣ vâỵ . Tới đây, môṭ nhu cầu ngày càng gia tăng tƣ̀ các nhà công nghiêp̣ thƣc̣ phẩm là chất lƣơṇg bánh men thành phẩm . Thị trƣờng ngày càng đòi hỏi thành phẩm có nhiều Saccharomyces cerevisiae sống hơn trong mỗi gói sản phẩm . Tuy nhiên, sản phẩm dạng bột đang rất đƣợc phổ biến laị làm mất mát số lƣơṇg vi sin h đáng kể trong qúa trình sấy làm mất nƣớc và giảm độ ẩm của men . Bởi vì căn bản của sấy là dùng nhiêṭ đô ̣cao tƣ̀ 50 o C-140 oC làm bốc hơi nƣớc. Điều kiêṇ này nhƣ đa ̃đƣơc̣ biết là điều kiêṇ bất lơị cho sƣ ̣sống của men , có thể giết chết men . Nhƣơc̣ điểm này đang đƣơc̣ các nhà nghiên cƣ́u tìm cách khắc phuc̣ và tƣ̀ng bƣớc đaṭ đƣơc̣ mong muốn. Hiêṇ nay ,có 2 hƣớng nghiên cƣ́u làm giảm số lƣơṇg men chết trong khi sấy là : sƣ̉ dụng chất phụ gia và huấn luyện men . Chất phu ̣gia nhƣ malto dextrin , honey, glutamate, skim milk bằng cách nào đó đa ̃làm tăng tỉ lê ̣sống cua men khi đƣơc̣ thêm vào dung dic̣h nấm men trƣớc khi sấy . Các báo cáo gần đây đã đƣa ra đƣợc công thức tỉ l ệ sử dụng các loại phụ gia trên một cách hợp lý . Khác với cách sử dụng phụ gia , huấn luyêṇ men là phƣơng pháp dƣạ vào đăṭ tính thích nghi của vi sinh vâṭ với môi trƣờng xung quanh . Men 2 sẽ từng bƣớc quen dần với nhiệt độ tăng dần cho tới khi gần bằng với nhiêṭ đô ̣sấy . Quá trình này còn đƣợc gọi là thuần hóa vi sinh vật . Tƣ̀ lâu, con ngƣời đa ̃biết thuần hóa sinh vâṭ phuc̣ vu ̣cho nhiều nhu cầu khác nhau . Gia súc, gia cầm , cây trồng ngà y nay sinh trƣởng và phát triển rất khác với giống hoang dại nguyên thủy . Cùng với sự phát triển của khoa học và vi sinh vật học , nghành công nghê ̣sinh hoc̣ ra đời là kết quả dƣạ trên các thành tƣụ của các nghành khoa hoc̣ khác để nghiên cƣ́u hoàn thiêṇ các phƣơng pháp thần hóa sinh vâṭ , nhất là các loài vi sinh vâṭ nhƣ nấm men có giá tri ̣ kinh tế cao . Các thí nghiệm trƣớc đây cho ta thấy rằng cần xác điṇh môṭ chế đô ̣xử lý men thích hơp̣ giúp cho quá trình sấy đaṭ hiêụ quả tốt hơn . Do đó đƣơc̣ sƣ ̣đồng ý của khoa Công Nghê ̣ Sinh Hoc̣, trƣờng đaị hoc̣ Nông Lâm , dƣới sƣ ̣hƣớng dâñ của tiến si ̃Trƣơng Viñh chúng tôi thƣc̣ hiêṇ đề tài: “khảo sát các phƣơng pháp tăng khả năng chịu nhiệt của nấm men làm bánh mì” 1.2 Mục đích của đề tài: -Khảo nghiệm sự tác động của tác nhân nhiệt độ cao lên men bánh mì. -Khảo nghiệm một số tác nhân ảnh hƣởng lên khả năng chịu nhiệt của men bánh mì. 1.3 Nội dung đề tài: -Thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của mật ong lên men khi sấy tầng sôi. -Thí nghiệm xác định khoảng nhiệt độ và thời gian nấm men chết không đáng kể. -Thí nghiệm xử lý nhiệt nấm men trƣớc khi sấy tấng sôi. 1.4 Yêu cầu đề tài: -Xác định số tế bào nấm men sau mỗi thí nghiệm. -Xác định hoạt lực của men sau khi sấy. -Xử lý số liệu đo đạc bằng phần mềm thống kê. 3 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nấm Men 2.1.1Giới thiêụ chung về nấm men Nấm men đƣơc̣ ƣ́ng duṇg nhiều trong công nghê ̣sản xuất cồn , bia, rƣơụ vang , làm bánh mì,.. Tế bào mấm men giàu protein , vitamin, đƣơc̣ dùng để bổ sung dinh dƣỡng cho thƣ́c ăn gia súc và có thể sƣ̉ duṇg để sản suất thƣc̣ phẩm khác Theo J.lodder đa ̃xác điṇh có 349 loài nấm men , thuôc̣ 39 chi khác nhau. Teo J.A.Barnett, R.W.Payene và D.Yarrow xác điṇh có 340 loài nấm men, thuôc̣ 66 chi khác nhau. 2.1.2 Hình dạng Nấm men là vi sinh vâṭ điển hình cho nhóm nhân thâṭ . Tế bào nấm men thƣờng lớn hơn 10 lần so với vi khuẩ n. Tùy vào từng loại nấm men mà có các hình dạng khác nhau nhƣ hình cầu (Turolopsis), hình trứng hoặc ovan (nấm men bia , rƣơụ vang ), hình gậy (candida), hình cái liềm, hình thoi, hình bán cầu… 2.1.3 Cấu tạo tế bào Hình 2.1.3 Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae. Cấu taọ tế bào nấm men gồm có : thành tế bào , màng, tế bào chất , nhân, ribosom, ti thể, môṭ hoăc hai không bào, hạt glycogen và votulin. Thành tế bào nấm men dầy khoảng 25 nm (chiếm 25% khối lƣơṇg khô của tế bào ). Đa số nấm men có thành tế bào cấu taọ bởi glucan và mannan . Môṭ số có thành tế bào chƣ́a kitin 4 và mannan . Trong thành tế bào nấm men còn c hƣ́a khoảng 10% protein (tính theo khối lƣơṇg khô), trong số này đa phần là enzym . Màng tế bào chất là màng plasma rất mỏng , khoảng 8nm và cũng gồm 3 lớp đƣơc̣ cấu taọ tƣ̀ các phƣ́c hơp̣ proteit , photpholipit, sterol. Cƣ́c năng chủ yếu của màng là vâṇ chuyển các chất từ môi trƣờng vào tế bào và ngƣợc lại. Tế bào chất hay nguyên sinh chất là hê ̣thống keo có đô ̣nhớt phu ̣thuôc̣ vào thời kì sinh trƣởng và các yếu tố sinh lý . Nhân tế bào hình tròn , đƣờng kính tƣ̀ 1- 2um. Nhân đƣợc bao boc̣ bởi một lớp màng , bên trong là lớp dịch nhân rong suốt có chƣ́a nhân con . Nhân con chƣ́a chromosome cấu taọ tƣ̀ protein và acid deoxiribonucleic. Không bào là môṭ túi chƣ́a đầy dic̣h tế bào . Tùy theo giai đoạn sinh trƣởng có thể có một hoặc hai không bào . Ở các tế bào trẻ không bào ít xuất hiện , ở tế bào già không bào trở lên lớn , có khi chiếm gần hết tế bào . Không bào là nơi chƣ́a các pr otease. Các enzym này tham gia quá trình tƣ ̣phân maṇh . 2.1.4 Thành phần hóa học của nấm men: 2.1.4.1 Các phản ứng từ glucose vật chất tế bào Các thành phần xuất hiện ở cả hai vế của phƣơng trình đã bị loại bỏ trừ CO2.Chất này tham gia 1 phần vào sinh trƣởng nấm men nhƣ 1 nguồn cacbon và do vậy vẫn có mặt trên vế trái của phƣơng trình . Các cofacto đều là các sndezonin nucleotit va AMP không có mặt vì đã loại đi nhờ phản ứng: AMP+ATP => 2ADP. Tƣơng tự , pirophotphat tọa thành trong một số phản ứng phân giải pirophotphat1 đã đƣợc loại bỏ nhờ phản ứng: PPve+H2O => 2Pve. Hình 2.1.4.1 Các phản ứng từ glucose vật chất tế bào 100 gam chất khô nấm men +40 ADP+701CO2. Công thức hóa học của nấm men này là :C3921H6365O2070N597P40S6. Trong tế bào của nó có :34,15% polisaccarit 5,0% trehaloza 5 10,8% axit nucleic và các nucleotit 4,5% photpholippit 2,5% triglixerit 1,0% sterol 3,1% các thành phần tro. Tổng 61,0% 39,0% protein. Hiđrat C, protein, các axit nucleic, và các muối vô cơ tạo nên gần nhƣ toàn bộ vật chất tế bào sẽ đƣợc xem xét dƣới đây: 2.1.4.2 Hiđrat C Hidrat C ở Sccharomyces cerevisiae chiếm trung bình 39,1% trọng lƣợng khô của tế bào. Ngoài các polisaccarit, glucan và glicogen đƣợc tạo lên từ các gốc glucoza mannan xảy ra ở mức độ 6-photphat. Do vậy sự sinh tổng hợp 2 polime này có thể biểu diễn bằng một phƣơng trình. Nấm men cũng chứa một đisaccarit có tên là trehaloza với số lƣợng đáng kể. Theo tính toán ,hàm lƣợng của trehaloza là 5% và do vậy phần hidrat C còn lại, 34,1% sẽ là các polisaccharit. 2.1.4.3 Protein. Hàm lƣợng protein ở nấm men trung bình nằm ở khoảng 39%. Con số này bao hàm cả các axit amin tự do nằm ỡ dạng dự trử. Thành phần axit amin của protein ở nấm menSaccharomyces Axit amin Mmol trên 100 g protein nấm men Alanin 114,70 Acginin 40,18 Asparagin 25,43 Axit aspactic 74,38 Xistein 1,65 Axit glutamic 75,45 Glutamin 26,33 Glixin 72,56 6 Histidin 16,55 Isoloxin 48,08 Lozin 74,08 Lizin 1,54 Metionin 12,66 Phenilalanin 33,44 Prolin 41,13 Xerin 46,33 Treonin 47,85 Triptophan 7,10 Tirozin 25,49 Valin 66,18 Bảng 2.1.4.3 các axit amin tự do có trong nấm men. 2.1.4.4 Các axit nucleic. Một nấm men có thành phần trung bình chứa 10,08% axit nucleic và các thành phần nucleotit của chúng Hàm lƣợng DNA thấp ,khoảng 0.3% nguyên liệu tế bào ,phần còn lại là các loại ARN khác nhau và các nucleic hòa tan. Vì rằng các phản ứng từ glucoza đến các nucleotit triphophat và đến ARN là nhƣ nhau nên sự tổng hợp cá nucleotit hòa tan ở nấm men có thể đƣợc biểu diễn bằng cùng một phƣơng trình nhƣ sự tổng hợp ARN. Hàm lƣợng AND ở nấm men chỉ bằng 1/25 hàm lƣợng ARN và các deoxiribonucleotit đƣợc tổng hợp nhờ cùng một loại phản ứng cho tới bƣớc ribonucleic monophotphat. Sau đó các viên gạch cấu trúc dành cho ARN sẽ đƣợc tổng hợp nhờ enzim ribonucleozit diphotphat reductase. 2.1.4.5 Lipit. Hàm lƣợng lipit toàn phần của nấm men là 8%, đƣợc chia thành các lipit trung tính (2,5%), glixerol photpholipit (4-5%) và các sterol tự do và các este của sterol. Các thành phần axit béo sau đây thuộc về lipit trung tính đi từ glucoza: 50% axit palmitoleic, 20% axit oleic và 30% các loại axit béo bão hòa đƣợc tạo thảnh theo cùng một con đƣờng nhƣ 7 axit mieistic. Photpholipit của nấm men đƣợc tổng hợp từ glucoza dựz trên các thành phần và với tỷ lệ ssau đây: photphatidin :inoziol:etanolamin: 43:42:18:6. Lipit của nấm men cũng bao gồm cả các sterol nằm dƣới dạng tự do hoặc este. Lanostterol đƣợc tạo thành từ glucoza là một sản phẩm trung gian quan trọng để nấm men tổng hợp các sterol khác nhau trong đó quan trọng nhất là ecgosterol. Cuối cùng nấm men còn chứa một số phốt phát vô cơ tự do cũng nhƣ những lƣợng nhỏ muối khoáng chủ yếu là K,Mg,Ca và Na. Các thành phần vô cơ này chiếm khoảng 3,1% trọng lƣợng khô nấm men. Các phản ứng dẫn đến sự tạo thành vậ chất tế bào ở nấm men 2.1.4.6 Các saccarit. Các phƣơng trình (3.1) và (3.2) sau đây biểu diễn sự tạo thành các polisacchrit và trehaloxa ở nấm men (tính bằng mmol): 616,7glucoza+1233,4ATP+616,7H2O=>(C6H10O5)616,7+1233,4ADP+1233,4Pve (3.1) 584,8glucoza+877,2ATP+584,8 H2O =>292,4C12H22O11+877,2ADP+877,2 Pve (3.2) 2.1.4.7 Protein Công thức C4,28H9.63O2.51N1,0S0,02 đƣợc dùng để biểu diễn thành phần của một axit amin trung bình ở nấm men (trọng lƣợng phân tử 126,66) 0,921 mol axit amin trung bình này trùng hợp hóa để tạo thành 100g protein C4,44H7,03N1,21S0,02. Phản ứng từ glucoza đến protein này có thể đƣợc viết nhƣ sau (tính theo mmol): Hình 2.1.4.8. Phản ứng từ glucoza đến protein. CO2 xuất hiện bên vế trái phƣơng trình này vì rằng các phản ứng từ glucoza tới các axit amin thộc các họ aspactat và glutamat xảy ra qua phản ứng piruvat cacboxylaza. 2.1.4.9 Các axit nucleic Ncleotit trung bình của nấm men có thể viết dƣới dạng C9,47H13,70O8,07N3,63P1,00 với trọng lƣợng phân tử là 338,51. 100g ARN có công thức C2,95H3,65O2,21N1,13P0,31 sẽ đƣợc tạo 8 thành khi 0,31 mol nucleotit này đƣợc trùng hợp hóa. Các phản ứng từ glucoza tới axit nucleic này có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau (tính theo mmol): Hình 2.1.4.9. Các phản ứng từ glucoza tới axit nucleic. Nhƣ đã nói , phản ứng từ glucoza tới ARN cũng là phản ứng tạo thành các nucleotit hòa tan và ADN ở nấm men. 2.1.4.10 Mỡ trung tính. Công thức C50,09H92,16O6,00 với trọng lƣợng phân tử 751,31 là công thức của triglixerit ở nấm men. Sự tạo thành 0,126 mol(=100g) triglixerit này diễn ra theo phản ứng sau đây (tính theo mmol): Hình 2.1.4.8 phản ứng tạo mỡ trung tính. 2.1.4.11 Photpholipit Công thức phân tử của photholipit trung bình ở nấm men là C39,52H75,63O9,22N0,79P1,00 và trọng lƣợng phân tử của nó là 751,31. 100 gam chất này đƣợc tạo thành từ glucoza thaeo phản ứng sau(tính theo mmol): Hình 2.1.4.9 phản ứng Photpholipit 2.1.4.12 Sterol 100g lanosterol(C30H50O, trọng lƣợng phân tử 426,7) đƣợc tạo thành từ glucoza theo phản ứng sau (tính theo mmol): Hình 2.1.4.12 phản ứng Sterol 9 2.4.13 Phƣơng trình biểu diễn sinh trƣởng nấm men trên glucosza. Kết hợp các phƣơng trình (3.1) và (3.7) ta sẽ thu đƣợc một phƣơng trình biểu diễn sự sinh trƣởng trên glucoza của 1 nấm men có thành phần đã biết .Phƣơng trình này chỉ ra rằng sự tổng hợp nguyên liệu tế bòa nấm men là một quá trình ô xi hóa trong đó các piridin nucleotit dạng khử đƣợc tạo thành với số lƣợng thừa. Dù rằng một lƣợng nhất định CO2 bị tiêu thụ trong các phản ứng đồng hóa, CO2 vẫn đƣợc tạo ra thừa. Hơn nữa, nhu cầu năng lƣợng của quá trình là khoảng 2 mol ATP/100 g nấm men đƣợc tạo thành. Đƣơng nhiên đây chỉ là một phƣơng trình lý thuyết mô tả tổng số các phản ứng diễn ra trong tế bào. Phản ứng biểu diễn nhƣ vậy chỉ có thể diễn ra cho đến khi dữ trữ NAD, NADPH2 và ATP có hạn của tế bào bị cạn kiệt hoàn toàn. Các phản ứng về sinh trƣởng đƣa ra đây phải nằm trong mối tƣơng quan với các phản ứng khác trong tế bào khi mà NAD dạng khử thì bị oxi hóa , NADP thì bị khử và ATP đƣợc tạo thành. Các hệ thống NAD và NADP phải đƣợc xem xet một cách tách biệt vì rằng chƣa có tài liệu nào nói về sự có mặt của phản ứng transhidrogennaza ở Sacchromyces (phản ứng mà qua đó hai hệ thống coenzim này có thể chuyển từ chất nọ sang chất kia). NADP dạng khử không phải là cơ chất cho chỗi vận chuyển điện tử và nấm men dƣờng nhƣ chỉ sản sinh ra NADPH2 nhờ con đƣờng PP minh họa bằng phƣơng trình (3.8b). 732 glucoza+831 NADPH2 +17O2+230CO2 =>100g chất khô MN+1408 NADPH2 -1986ATP+471 CO2 (3.8a) 69 glucoza-831 NADPH2 => -69ATP+414 CO2 (3.8b) 740 O2 => -1408 NADPH2+2816ATP (3.8c) 310 glucoza+1860 O2 =>1860 CO2 +8680ATP (3.8d) 1111 glucoza 2581 O2 => 100g chất khô NM + 9441ATP +1860CO2 (3.8d) Sự tái sinh NAD từ NADPH2 trong chuỗi vận chuyển điện tử đƣợc chỉ ra trong phƣơng trình (3.8c) cho thấy rằng 2 mol ATP đƣợc tạo thành từ mỗi mol NADH2 là giá trị thƣờng gặp nhất trong sự photphoryl hóa oxi hóa ở Saccharomyces. Số lƣợng tƣơng tự NADH2 đã đƣợc tạo ra trong sinh trƣởng kị khí và vì rằng oxi háo qua chuỗi vận chuyển điện tử là không thể xcay3 ra , nên NADPH2 chủ yếu đƣợc sử dụng cho 10 sự sinh sản glixerol. Theo phƣơng trình (3.8a) khoảng 1400 mmol glixerol sẽ đƣợc tạo thành trên 100g nguyên liệu nấm men đƣợc sinh ra trong sinh trƣởng khị khí. Kết hợp phƣơng trình (3.8a) và (3.9c) ta có phƣơng trình 3.9: 801 glucoza+721O2=>100g sinh khối khô Nm+ 761 ATP+655CO2 .(3.9). Ở đây , các hệ thống NAP và NADP đƣợc cân bằng và ATP đƣợc tạo thành hơi thừa , phần thừa này có thể đƣợc nấm men chuyển hóa thành ADP nhờ hoạt động của một số ATPaza. Song trong thực tế không thể thu đƣợc 100 g nấm men khô từ 801 mmol (khoảng 145g) glucoza. Mặt dầu phản ứng này biểu diễn sự tổng hợp thực tế nguyên liệu tế bào , song để thu đƣợc các tế bào hoạt động mạnh , giàu sức sống hơn thì cần nhiều năng lƣợng hơn. Do vậy còn một số glucoza cần phải tính đến trong loạt caac1 phƣơng trình nhƣ đã chỉ ra trong phƣơng trình (3.8d)với sự sinh sản đồng thời 28 mol ATP trên mỗi mol glucoza. Lƣợng ATP ngoại lệ này đƣợc dùng cho việc duy trì trạng thái sống còn của tế bào, cho sự vận chuyển cơ chất vào và ra khỏi tế bào và bên trong tế bào, và rất có thể một phần thất thoát dƣới dạng nhiệt, tuy nhiên bằng cách nào thì còn chƣa rõ. Theo phƣơng trình (3.8e), và không có sự tham gia của các muối vô cơ, thì 100 g chất khô nấm men sẽ đƣợc tạo thành từ 200 g glucoza. CO2 đƣợc tạo thành ít hơn một chút so với lƣợng oxi tiêu bị thụ, điều này có nghĩa là hệ thống hô hấp nhỏ hơn 1. Có thể giải thích rằng một phần CO2 đƣợc tái đồng hóa cho các phản ứng bổ sung chẳng hạn.(Kiều Hữu Cảnh, NXB khoa học và kĩ thuật Hà Nội) 2.1.5 Sinh sản của nấm men Nấm men có thể sinh sản bằng bào tƣ̉ . Báo tử ra ngoài khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế bào nấm men mới . Nấm men sinh sản chủ yếu bằng cách nảy chồi . Tế bào mẹ nảy sinh ra một chồi nhỏ rồi lớn dần lên và tách ra . Đây là cách sinh sản tƣ ̣dƣỡng. Ngoài ra còn có cách sinh sản tiếp hợp . Hai tế bào nấm men tiếp hơp̣ dính sát nhau . Tế bào chất và nhân sẽ trộn lẫn trong giây l át rồi phân làm 4 tế bào nhỏ giống nhƣ nhân đôi ở tế bào thƣc̣ vâṭ. 11 a b a c a d a e a f a Đầu tiên hai tế bào dinh dƣỡng sẽ kết hợp với nhau (a). Xảy ra quá trình chất giao và nhân giao để tạo ra tế bào dinh dƣỡng lƣỡng bội 2n (b). Tế bào này nảy chồi và sinh ra những tế bào lƣỡng bội khác (c). Tế bào lƣỡng bội chuyển thành túi bào tử (d). Nhân bên trong túi bào tử phân chia hai lần để tạo thành 4 bào tử túi 1n (e). Khi túi vở, các bào tử túi đơn bội chuyển thành tế bào dinh dƣỡng 1n và tiếp tục sinh sản theo lối nảy chồi (f) (Vƣơng Thị Việt Hoa, 1999). Hình 2.1.5 : Chu trình phát triển của Saccharomyces cerevisiae 2.2 Sản xuất men bánh mì 2.2.1 Tình hình sản xuất men bánh mì ở Việt Nam Ở Việt Nam nói chung và nhất là ở các tỉnh phía nam nói riêng thì nhu cầu về men bánh mì ngày càng tăng và hiện đang ở mức khá cao: khoảng 4 – 5 tấn/ngày. Trong khi đó, chỉ có khoảng 15 cơ sở đang sản xuất men bánh mì, chủ yếu là tƣ nhân với trang thiết bị còn thô sơ, quy trình công nghệ lạc hậu. Do vậy, việc sản xuất men bánh mì còn nhiều nhƣợc điểm, trong đó phải kể đến: hiệu suất men thấp, chất lƣợng không ổn định, bảo quản phức tạp và tốn kém (Nguyễn Đăng Diệp, 1995). 2.2.2 Vai trò của nấm men trong sản xuất bánh mì Trong công nghệ sản xuất bánh mì, giai đoạn lên men bột mì đóng vai trò quyết định đến chất lƣợng bánh mì. Quá trình lên men đƣợc thực hiện bởi nấm men. Khi đó nấm men sẽ chuyển hóa đƣờng có trong bột mì thành cồn và CO2 theo phƣơng trình phản ứng sau: nấm men C6H12O6 2C2H5OH +2CO2 ccc2CO2 12 Chính CO2 sẽ là tác nhân làm bánh mì nở. Khi CO2 đƣợc tạo thành sẽ bị giữ lại trong các mạng gluten. Gluten trong bột mì là loại protein rất đặt biệt, chúng có tính chất đàn hồi và tạo mạng. Các protein khác không có đặc tính này. Khi nƣớng bánh mì ở nhiệt độ cao, CO2 sẽ tăng thể tích, mạng gluten sẽ căng ra và tạo thành những túi chứa CO2. Khi nhiệt độ cao hơn, CO2 sẽ thoát ra khỏi túi chứa đó và tạo ra những lỗ xốp trong bánh, kết quả là bánh có độ xốp. Khả năng lên men càng mạnh, độ xốp của bánh càng nhiều, bánh càng nở và thể tích bánh càng tăng. Tuy nhiên, không phải thể tích bánh lớn quyết định đến chất lƣợng của bánh mì. Mức độ tăng thể tích của bánh chỉ nói lên khả năng lên men bột mì của nấm men. Các nƣớc sản xuất bánh mì có yêu cầu mức tăng thể tích rất khác nhau. Điều này phụ thuộc vào thói quen khi sử dụng bánh mì. Trong sản xuất bánh mì hiện nay ở các nƣớc Châu Âu, ngƣời ta sử dụng ba dạng nấm men để làm nở bánh: - Dạng nấm men lỏng. - Dạng nấm men nhão (paste). - Dạng nấm men khô. 2.3 Các dạng nấm men thƣơng phẩm 2.3.1 Nấm men dạng lỏng Nấm men dạng lỏng có ƣu điểm là dễ sử dụng và hoạt lực làm nở bánh rất cao. Tuy nhiên, nấm men lỏng cũng có nhƣợc điểm rất lớn là khó bảo quản: thời gian sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất. Chính vì thế, việc sản xuất và sử dụng nấm men dạng lỏng thƣờng đƣợc tổ chức nhƣ một phân xƣởng riêng trong những cơ sở sản xuất bánh mì mang tính chất tự cung tự cấp mà không mang tính chất thƣơng phẩm bán trên thị trƣờng. Nấm men lỏng là một dạng sản phẩm thu nhận đƣợc ngay sau khi quá trình lên men hiếu khí kết thúc. Ngƣời ta thu nhận dịch lên men có chứa sinh khối nấm men đang phát triển này để sản xuất bánh mì. Khi sử dụng dịch nấm men này làm bánh mì, ngƣời ta thƣờng phải sử dụng với khối lƣợng lớn ( thƣờng từ 1 – 10% so với khối lƣợng bột mì đem sử dụng ). Khi sử dụng nấm men lỏng cần lƣu ý đến chất lƣợng dịch nấm men. Trong 13 trƣờng hợp dịch nấm men này bị nhiễm các vi sinh vật lạ sẽ gây ra nhiều quá trình lên men khác nhau khi ta tiến hành ủ bột mì. Mặt khác, ta sử dụng toàn bộ dịch sau lên men cũng có nghĩa sử dụng cả sản phẩm trao đổi chất của quá trình lên men này. Nhƣ thế nếu dịch lên men bị lẫn quá nhiều các sản phẩm khác nhau từ quá trình lên men thu sinh khối sẽ làm giảm chất lƣợng cảm quan của bánh mì. Hiện nay nhiều cơ sở sản xuất bánh mì ở các nƣớc Châu Âu và Châu Mỹ không sử dụng nấm men lỏng mà sử dụng chủ yếu nấm men dạng paste và dạng khô. 2.3.2 Nấm men dạng paste Nấm men paste là khối nấm men thu đƣợc sau khi ly tâm nấm men lỏng. Nấm men paste thƣờng có độ ẩm khoảng 70 – 75%. Nấm men paste thƣờng có hoạt lực làm nở bánh kém hơn nấm men lỏng do trong quá trình ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men bị chết. Nếu đƣợc bảo quản lạnh ở 4 – 7oC, ta có thể sử dụng nấm men paste trong khoảng 10 ngày. Nhƣ vậy, nếu chuyển nấm men lỏng sang nấm men paste ta kéo dài đƣợc thời gian sử dụng và thuận lợi trong vận chuyển. Ở nhiều nƣớc nhiều cơ sở sản xuất bánh mì cũng thƣờng sử dụng nấm men paste. Liều lƣợng sử dụng nấm men paste thƣờng 1 – 5%, tùy theo chất lƣợng nấm men. 2.3.3 Nấm men khô Nấm men khô đƣợc sản xuất từ nấm men paste. Ngƣời ta sấy nấm men paste ở nhiệt độ < 40oC hoặc sử dụng phƣơng pháp sấy thăng hoa. Nấm men khô thƣờng có lực nở không cao nhƣng có ƣu điểm rất lớn là thời gian sử dụng rất lâu và dễ dàng vận chuyển. Men khô không đòi hỏi phải có nƣớc đƣờng để chúng hoạt hóa trở lại mà có thể phục hồi hoạt tính ngay tức khắc chỉ với nƣớc (nếu ẩm độ <= 5%). Vì thế, sử dụng men khô, bánh mì có vị ngon có thể đƣợc sản xuất trong một thời gian rất ngắn. Nấm men khô thƣơng mại có thể đƣợc phân chia thành hai loại, tùy thuộc vào phƣơng pháp sản xuất và thành phần của chúng. Một loại không đòi hỏi bất kỳ điều kiện đặc biệt nào để sản xuất chúng gọi là men khô hoạt tính. Ẩm độ của men này dao động xung quanh 10% và ở dạng hạt thông thƣờng, nhƣng chỉ bảo quản đƣợc trong thời gian ngắn. Loại còn lại đƣợc gọi là men khô tác dụng nhanh. Loại này có ẩm độ khoảng 4% và thời 14 gian tồn trữ dài khoảng một đến vài năm trong bao bì chân không (Nguyễn Đức Lƣợng,2000) 2.4 Công nghệ sản xuất 2.4.1 Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì Để sản xuất nấm men bánh mì chất lƣợng cao, ngƣời ta sử dụng các loại nguyên liệu sau: Nƣớc: Nƣớc sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì là nƣớc sử dụng trong sinh hoạt (nƣớc máy). Trƣờng hợp sử dụng nƣớc giếng hoặc nƣớc bề mặt khác, phải xử lý chúng để chất lƣợng các loại nƣớc này đạt chất lƣợng nƣớc máy dùng cho sinh hoạt. Nƣớc đƣợc coi nhƣ nguyên liệu chính dùng trong sản xuất vì đây là công nghệ lên men chìm hiếu khí. Nguồn hydratcacbon: Hydratcacbon sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì là đƣờng có trong mật rỉ. Nhƣ vậy mật rỉ là nguyên liệu chính thứ hai dùng trong sản xuất nấm men bánh mì. Mật rỉ có hai loại: mật rỉ từ quá trình sản xuất đƣờng từ củ cải đƣờng và từ cây mía. Mật rỉ từ cả hai nguồn nguyên liệu khác nhau này có rất nhiều đặc điểm vật lý và hóa học giống nhau. Trong sản xuất nấm men bánh mì, ngoài hàm lƣợng đƣờng ra, ngƣời ta còn quan tâm đến ba vấn đề có ảnh hƣởng quyết định đến chất lƣợng nấm men bánh mì: - Hàm lƣợng biotin ( vitamin H ). - Hệ keo. - Màu sẫm của mật rỉ Nguồn phospho và nitơ: Trong sản xuất nấm men bánh mì ngƣời ta thƣờng sử dụng urea nhƣ nguồn chứa nitơ và diamonphotphat nhƣ nguồn chứa nitơ và photpho. Ngoài ra, có rất nhiều hợp chất vô cơ khác của photpho và nitơ đều có thể sử dụng để nuôi cấy nấm men bánh mì. Tuy nhiên, hai nguồn nitơ và diamonphotpho (DAP) là những loại phân vô cơ đƣợc sử dụng nhiều trong nông nghiệp, dễ mua và rẻ hơn rất nhiều so với các chất khác nên chúng đƣợc sử dụng nhiều trong sản xuất nấm men bánh mì. Lƣợng DAP sử dụng là 0,15 – 0,3%. 15 Nguồn kali và magie: Trong sản xuất sinh khối nấm men, ngƣời ta sử dụng K2CO3 và KCl nhƣ những nguồn kali và MgSO4.7H2O hoặc MgCl2 nhƣ nguồn cung cấp magie (Nguyễn Đức Lƣợng, 2002). 2.4.2 Công nghệ sản xuất Hình 2.4.2 Công nghệ sản xuất. Rỉ đƣờng Xử lý rỉ đƣờng Nấm men giống Nuôi cấy men giống Nuôi cấy men thƣơng phẩm Ly tâm tách rửa men Ép Định hình Sấy Bao gói Bảo quản nhiệt độ thƣờng Men khô Đóng gói men ép Bảo quản lạnh Men ép 16 2.5 Chất phụ gia Phụ gia thực phẩm là những chất không đƣợc đƣợc coi là thực phẩm hay là một phần chủ yếu của thực phẩm, có ít hoặc không có giá trị dinh dƣỡng. Mặc dù vậy, chất phụ gia thực phẩm đƣợc thêm vào thực phẩm một lƣợng nhỏ an toàn cho sức khỏe , nhằm duy trì chất lƣợng thực phẩm trong thời gian bảo quản. 2.5.1 Polysaccharic Polysaccharic đóng vai trò quan trọng nhƣ là tác nhân làm dầy, ổn định và tạo gel trong nhiều thực phẩm. Bên cạnh đó , nó còn đƣợc sử dụng nhƣ là vật liệu xây dựng để tạo màng bao bên ngoài các lipid hoặc các hƣơng liệu dễ bay hơi mà dễ bị oxi hóa hoặc giảm phẩm chất. Mặc dù protein cũng đƣợc biết đến nhƣ là một vật liệu tốt, nhƣng các polysaccharic hầu nhƣ đƣợc sử dụng thƣờng xuyên bởi vì tính năng của chúng, giá thấp và sự an toàn bề mặt nhƣ là một miễn dịch. 2.5.2 Trehalo Trehalo là 1 đƣờng đôi không khử gồm 2 phân tử glucose gắn với nhau bởi liên kết glycosidic. Điểm nóng chảy bột khô 130oC, giảm hoạt lực khi sấy 130oC. Theo Adriano Sebollela et ctv, 2003, sự tích lũy trehalose sẽ diễn ra tích cực khi tế bào nấm men chịu những tác động của những yếu tố bất lợi từ môi trƣờng nhƣ bị sốc nhiệt, nồng độ cồn cao. Theo Gaber Zayed và Yrjo H.roos, 2003, hỗn hợp trehalose, succrose và bột sữa có môi trƣờng có khả năng làm mức độ sống sót của lactobacillus salivarius đạt từ 83-85% ngay sau sấy thăng hoa và tăng cƣờng sự ổn định của chúng trong suốt quá trình tồn trữ. Một vài bằng chứng cho thấy rằng trehalo có ít nhất hai vai trò trao đổi chất quan trọng trong tế bào nấm men Saccharomyce cerevisiae:vừa là nguồn dự trữ cacbon, vừa bảo vệ hệ thống cytosol chống lại những điều kiện sống bất lợi nhƣ sốc nhiệt, sốc thấm lọc hoặc khi môi trƣờng không có thức ăn. Hai chức năng này thực sự cho phép cải thiện khả năng sống sót của nấm men trong quá trình sản xuất nấm men thƣơng mại. (Juan S. Aranda, Edgar. S et Patricia. T, 2004). 17 2.5.3 Mật ong. Mật ong là sản phẩm đƣợc biết đến từ rất lâu trong xã hội. Tên gọi này là do nó đƣợc các loài ong tạo ra, dự trữ trong tổ của chúng. Con ngƣời đã sản xuất mật ong số lƣợng lớn bằng cách nuôi ong. Từ đó, nghề nuôi ong đƣợc phát triển và mật ong ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống khác nhau. Mật ong đƣợc biết nhƣ là một chất lỏng có độ nhớt cao (đặt sệt), rất dễ dính vào các bề mặt tiếp xúc. Màu mật ong thƣờng là vàng nâu. Vị mật ong ngọt và có mùi đặc trƣng. Thành phần của mật ong chứa 65% đƣờng khử ( fuctoza furnnoza) 5% là saccharose. Trong đó fructoza furanaza có độ ngọt rất cao, nó dễ dàng bị lên men bởi nấm men.(Lê Ngọc Tú,1997). 2.6 Quá trình sấy. 2.6.1 Bản chất của quá trình sấy Sấy là sự bốc hơi nƣớc cùa sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ bất kì, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do cênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung quanh (Lê Bạch Tuyết, 1996). 2.6.2 Hệ thống sấy tầng sôi. 2.6.2.1 Nguyên lý chung. Bộ phận chính của hệ thống sấy tầng sôi là buồng sấy, phía dƣới buồn sáy là bộ phận gia nhiệt. Không khí có áp suất lớn và nhiệt độ thích hơp đƣợc thổi từ bộ phận gia nhiệt làm cho hạt giao động nhƣ là “sôi”. Do đó gọi là hệ thống sấy tầng sôi. Vật liệu sấy ở trạng thái sôi nhận nhiệt và nhả ẩm cho tác nhân trở lên nhẹ hơn theo tác nhân đi lên lớp trên và đƣợc lấy ra ngoài ở một độ cao thích hợp đảm bảo đúng độ khô yêu cầu. 2.6.2.2 Vận tốc tác nhân sấy. Trong chế độ sấy đối lƣu bình thƣờng với 1 chiều cao lớp hạt không đổi nếu tốc độ tác nhân tăng thì trở lực qua lớp hạt củng tăng và gần nhƣ tuyến tính. Hình vẽ dƣới đây mô tả đơn giản mối liên hệ đó. 18 Hình 2.6.2.2 Vận tốc tác nhân sấy. Khi tốc độ tác nhân sấy đạt đến tốc độ nào đó thì hạt trở lên linh động và chiều cao lớp hạt tăng dần và chế độ sôi bắt đầu. Với chế độ sôi ổn định, tốc độ của dòng tác nhân sấy chƣa đủ cuốn hạt theo nhƣng đủ duy trì một chế độ sôi ở một bộ phận phía trên lớp hạt. Lớp phái dƣới vẫn ở chế độ tĩnh. Vì vậy tính chiều cao lóp sôi và chiều cao lớp tĩnh là một trong những đặt trƣng khi tính toán hệ thống sấy tầng sôi. Đối với từng loại hạt, trong một khoảng tốc độ nhất định chiều cao lớp tĩnh cũng nhƣ chiều cao lớp sôi là không đổi nên trở lực của dòng tác nhân sấy trong khoảng tốc độ đó cũng không đổi. Trên hình quan hệ Δp=f(w) của chế độ sôi biểu diễn bằng hình BC Nếu tốc độ tác nhân sấy tiếp tục tăng và vƣợt quá một giá trị giới hạn W2 nào đó tƣơng ứng với điểm C trên hình thì chế độ sôi chấm dứt và trong túi hạt hình thành các túi khí. Đó là chế độ chuyển tiếp giữa chế độ sấy tầng sôi và chế độ sấy khí động. Trong giai đoạn này trở lực của hạt bắt đầu giảm. Thực nghiệm chứng tỏ quan hệ này cũng là tuyến tính. Trên hình quan hệ Δp=f(w) đƣợc biểu diễn bởi đƣờng CD. Tốc độ đạt đến giá trị Wc thì toàn bộ khối hạt hòa lẫn với dòng tác nhân sấy và bị cuốn theo. Từ đây chuyển sang chế độ sấy khí động. Có thể thấy tốc độ W2 là tốc độ mà tại đó trọng lƣợng của hạt vừa đủ cân bằng với sức cản của dòng tác nhân sấy. Do đó chỉ cần tốc độ vƣợt quá w2 đƣợc gợi là tốc độ lơ lửng. Do đó tính tốc độ làm việc tối ƣu w1 để tạo ra chế độ sôi ổn định và trở lực Δp mà quạt phải khắc phục ở chế độ đó là đặt trƣng thứ hai khi tính toán nhiệt của hệ thống sấy tầng sôi. Rõ ràng tốc độ làm việc tối ƣu trong hệ thống sấy tầng sôi thỏa mãn điều kiện: W1<Wt<W2. 19 2.6.2.3 Hệ thống sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu. Sau đây là mô hình máy sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu, cấu tạo các bộ phận về cơ bản thỏa mãn các yêu cầu đặt trƣng của phƣơng pháp sấy tầng sôi. Tuy nhiên lƣợng mẫu sử lý ít hơn thực tế rất nhiều. Hình 2.6.2.3 Hệ thống sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu. Giải thích sơ đồ : Số 1: bộ phận đẩy khí vào máy sấy. Ở đây, không khí đƣợc nén để tạo 1 tốc độ nào đó. Số 2, số 3: Đó là 2 điện trở sẽ làm nóng dòng khí qua ống khi có dòng điện đi qua. Số 4: Ghi buồng sấy. Hình dáng là 1 cái đĩa kim loại đƣợc đục các lỗ trên bề mặt để dòng khí có thể đi qua. Số 5: Buồng sấy: là ống hình trụ rỗng. Bên trong ống là vật liệu đƣợc sấy. Đƣờng kính ống càng bé thì tốc độ khí thoát ra càng lớn. 5 4 2 3 1 20 Chƣơng 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 3.1 Vật liệu thí nghiệm Men bánh mì tƣơi dạng ép mua của công ty Saf-Việt. Mật ong có ẩm độ 18%. Hóa chất phân tích trong quá trình thí nghiệm gồm nƣớc muối sinh lý, xanh mylen, muối tinh khiết. Bột mì Đƣờng tinh khiết. 3.2 Thiết bị thí nghiệm Máy sấy tầng sôi Tủ sấy Tủ sấy Memmert Bình cách ẩm. Cân điện tử 2 số. Máy đóng gói chân không. Tủ lạnh. Nhiệt kế. Tủ điều nhiệt. Các thiết bị phòng vi sinh. Các dụng cụ nhà bếp. 3.3 Phƣơng pháp thí nghiệm. 3.3.1 Thí nghiệm 1 Mục đích: Khảo nghiệm sự tác động của tác nhân nhiệt độ cao lên men bánh mì. Khảo nghiệm sự tác động của mật ong lên số lƣợng tế bào nấm men sống. Mô tả qui trình. Men tƣơi đƣợc phối trộn với mật ong theo tỷ lệ lần lƣợt là 0%,3%,5%,7%. 21 Viên men đƣợc tạo ra có đƣờng kính từ 5 đến 10 mm áp dụng cho cả 3 nồng độ. Cân 10 gam mỗi tỷ lệ theo công thức. Chỉnh nhiệt độ máy sấy đến nhiệt độ mong muốn. Cho 10 gam men với các tỷ lệ mật ong khác nhau nhƣ trên vào máy sấy. Sấy đến khi viên men khô có thể bóp vụn, lấy ra đo độ ẩm. Ghi nhận thời gian xấy trung bình ở cả 3 nhiệt độ để đƣợc ẩm độ trung bình từ 5% đến 10%. Bố trí thí nghiệm nhƣ bảng dƣới đây để xác định ảnh hƣởng của nhiệt độ và tỷ lệ mật ong lên số tế bào sống nấm men. Buồng sấy đƣợc chia làm 4 khoang nhỏ bằng bìa cacton. Mỗi khoang chứa 10g men có tỷ lệ mật ong khác nhau. Nhiệt độ Tỷ lệ mật ong Số tế bào sống 40 0% .3% 5% 7% 45 0% .3% 5% 7% 50 0% 3% 5% 7% Bảng 3.3.1 Thí nghiệm 1 Chỉ tiêu kiểm tra: -số tế bào nấm men sống. Kết quả: ở mỗi nhiệt độ xấy chọn nghiệm thức tốt nhất. 22 3.3.2 Thí nghiệm 2 Mục đích: Khảo sát thời gian và nhiệt độ cho phép lƣợng nấm men thay đổi không đáng kể khi tăng dần nhiệt độ. Mô tả qui trình: 1.Chuẩn bị mẫu: +Mẫu mua về có dạng ép khối, đƣợc bảo quản 2 ngày ở nhiệt độ 4oC. +Xác định ẩm độ mật ong. +Phối trộn men với mật ong, tạo viên men lần lƣợt có nồng độ mật ong là :3% , 5% , 7%. +Viên men đƣợc tạo ra có đƣờng kính từ 5 đến 10 mm áp dụng cho cả 3 nồng độ. +Kiểm tra ẩm độ men nguyên liệu, điều chỉnh ẩm độ men đúng ẩm độ men yêu cầu. +Kiểm tra số tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu. +Cân 10 gam viên men miếng đặt vào đĩa petri khác nhau cho cả 3 nồng độ. 2.Xử lý nhiệt: +Dùng tủ Memmert đặt ở nhiệt độ yêu cầu. +Cho tủ ổn định 20 phút. +Cho mẫu vào xử lý đúng thời gian đã bố trí. +Mẫu sau xử lý lấy ra đếm số tế bào sống và chết bằng buồng đếm hồng cầu và hóa chất chuyên dùng. +Mỗi nghiệm thức lập lại 3 lần. 23 Bố trí thí nghiệm: Nồng độ Nhiệt độ Thời gian (phút) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 3% 40 45 50 5% 40 45 50 7% 40 45 50 Bảng 3.3.2a Thí nghiệm 2 Chỉ tiêu kiểm tra: -Kiểm tra số nấm men sau khoảng thời gian yêu cầu. -Đo thời gian nhƣ bố trí thí nghiệm, tính thời gian số lƣợng men ít thay đổi. Kết quả: Thời gian Nhiệt độ Số men Kí hiệu t1(trb) 40 O C A S1 kết quả tốt nhất t2(trb) 45 O C B S2 kết quả tốt nhất t3(trb) 50 O C C S3 kết quả tốt nhất Bảng 3.3.2b Thí nghiệm 2 24 3.3.3 Thí nghiệm 3 Mục đích: -Nghiên cứu ảnh hƣởng của việc huấn luyện men lên khả năng chống nhiệt khi sấy. Mô tả qui trình: Mẫu ban đầu Ép viên Xử lý nhiệt ( S1,S2,S3,không) Sấy tầng sôi Để 24 giờ nhiệt độ 4oC Đếm hồng cầu Thuyết minh qui trình: 1.Chuẩn bị mẫu: +Mẫu mua về khối lƣợng 1kg, chỉnh ẩm độ 70%, đếm số lƣợng men. +Mẫu đƣợc trích ngẫu nhiên (đại diện) tại các vị trí khác nhau (3 vị trí). + Đếm số men trên phần trích bằng buồng đếm hồng cầu. +Ép men, có trộn 3% mật ong, lấy 50 gram cho một nghiệm thức. +Kích thƣớc viên là : dày 2-3 mm x đƣờng kính 5-10 mm 2. Sấy tầng sôi: +Thí nghiệm một yếu tố kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ. +Tất cả nghiệm thức đƣợc sấy đến ẩm độ bảo quản ( 5%-9%). +Nghiệm thức 1: xử lý nhiệt theo S1 thí nghiệm 1, sau đó sấy tầng sôi nhiệt độ 45 o C. +Nghiệm thức 2: xử lý nhiệt theo S2 thí nghiệm 1, sau đó sấy tầng sôi nhiệt độ 50 o C. + Đếm số men sau khi sấy của mỗi nghiệm thức bằng buồng đếm hồng cầu. +Mỗi nghiệm thức thực hiện 3 lần. 25 Bố trí thí nghiệm: Thời gian xử lý Nhiệt độ xử lý Nhiệt độ xấy Số tế bào S1 40 O C 45 O C S2 45 O C 50 o C 3.3.3 Thí nghiệm 3. Chỉ tiêu đo đạc: -Số tế bào nấm men sống. -Hoạt tính nấm men. Kết quả: -Số nấm men có huấn luyện chịu nhiệt tốt hơn ? -Xác định kết quả thí nghiệm tốt nhất. 3.4 Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu 3.4.1. Xác định ẩm độ men Nguyên tắc: Cân chính xác m (gam) mẫu, sấy ở nhiệt độ 105oC trong 4 giờ, đƣợc giá trị m’ (gam). Ẩm độ đƣợc tính theo công thức 100 ' (%) x m mm W Cách tiến hành: Sử dụng tủ sấy, chỉnh ở nhiệt độ 105oC. Khối lƣợng mẫu sử dụng tốt nhất trong khoảng 2 – 5 gam, mẫu phải đƣợc nghiền nhỏ và đƣợc trải đều trên cốc. 2. Phƣơng pháp xác định trực tiếp số lƣợng tế bào bằng buồng đếm hồng cầu  Cấu tạo buồng đếm hồng cầu: Buồng đếm hồng cầu là một phiến kính dày hình chữ nhật, giữa là phần lõm phẳng, tại đây có kẻ một lƣới gồm 400 hình vuông nhỏ có diện tích tổng cộng là 1 mm2. Ô trung tâm có 25 ô vuông lớn, mỗi ô vuông lớn này có 16 ô vuông nhỏ. Vì thế diện tích một hình vuông nhỏ là 1/400 mm2 và một hình vuông lớn hơn là 1/25 mm2. 26  Vật liệu - Lọ đựng dịch huyền phù nấm men. - Ống nghiệm. - Phiến kính và lá kính. - Pipet Pasteur. - Kính hiển vi. - Buồng đếm hồng cầu. - Cân điện tử. - Đèn cồn , que cấy vòng. - Máy Vortex. - Xanh methylen.  Cách tiến hành - Tiến hành pha loãng mẫu ở các nồng độ khác nhau. - Đặt lá kính lên khu vực buồng đếm. - Lắc đều dịch tế bào nấm men và dùng pipet Pasteur để lấy một ít dịch cho vào khe ở mép giữa buồng đếm. Tránh tạo bọt khí. - Đặt buồng đếm vào bàn kính hiển vi và để yên vài phút. - Chỉnh kính hiển vi, với vật kính x40, tìm mạng ô đếm ở khu vực buồng đếm. Chỉnh thị trƣờng sao cho một thị trƣờng chứa trọn một ô lớn (4x4 = 16 ô nhỏ). - Đối với nấm men, quan sát dịch men đã đƣợc nhuộm xanh methylen 0,1%. Tế bào chết sẽ bắt màu xanh. - Đếm số tế bào và tính toán. 27  Cách tính: Thể tích dịch chứa trên ô trung tâm (gồm 25 ô vuông lớn hay 400 ô vuông nhỏ) là 1 x 0,1 = 0,1 mm 3 (vì diện tích tổng cộng của ô trung tâm là 1 mm2). Tuy nhiên, chỉ cần đếm số tế bào trên 5 ô vuông lớn đại diện cho 25 ô vuông lớn trên ô trung tâm. Khi đó, số lƣợng tế bào trong 1 ml (1 gam) mẫu nghiên cứu đƣợc tính bằng công thức sau: N = [(a/b) x 400/0,1] x 10 3 x 10 n Trong đó: N: số lƣợng tế bào trong 1 ml mẫu nghiên cứu. a: số tế bào trong 5 ô vuông lớn ( 80 ô vuông nhỏ). b: số ô vuông nhỏ trong 5 ô vuông lớn (16 x 5 = 80 ô vuông nhỏ). 400: tổng số ô vuông nhỏ trong ô trung tâm. 0,1: thể tích dịch tế bào (tính bằng mm3) chứa trên ô trung tâm. 10 3: số chuyển mm3 thành ml (1000 mm3 = 1 ml). 10 n: độ pha loãng mẫu. 3.4.2. Xác định lực nở Hoạt tính men đƣợc xác định bằng cách tính độ nở tƣơng đối của khối bột nhào trộn bột men. Độ nở tƣơng đối của khối bột đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo thể tích. Cách tiến hành: - Hòa men với nƣớc muối NaCl 2,5% nếu ẩm độ của men < 5% (hoặc ngâm với nƣớc đƣờng 10% để phục hồi hoạt tính nếu ẩm độ của men >= 5%) và khuấy đều. - Ngâm dịch này trong nƣớc ấm (khoảng 50oC) trong 10 phút. - Trộn với bột mì, nhào trộn trong 10 phút. - Bao khối bột bằng màng film bao gói thực phẩm, đo thể tích ban đầu của khối bột. - Ủ khối bột ở nhiệt độ phòng (phủ lên khối bột khăn ẩm mỏng, tránh khô bề mặt khối bột, gây ảnh hƣởng đến lực nở) trong vòng 2 giờ. - Đo thể tích cuối của khối bột. 28 Chỉ số lực nở của men đƣợc tính bằng % thể tích nở tƣơng đối của khối bột, đƣợc tính theo công thức: %100% 1 12 x V VV Vn Trong đó: V1: thể tích ban đầu của khối bột. V2: thể tích sau 2 giờ ủ của khối bột. Việc xác định thể tích khối bột đƣợc tiến hành bằng cách đo khối lƣợng nƣớc tràn ra khi nhúng ngập khối bột vào bình chứa đầy nƣớc. 3.5 .Xử lý số liệu: Xử lý số liệu bằng phần mềm Excel và thống kê Stapraphic.