Sinh học - Chương 2: Kỹ thuật vi sinh trong sản xuất bia

11Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 2.1. Bảo quản giống nấm men 2.2. Nhân giống nấm men trong sản xuất bia 2.3. Phương pháp hoạt hóa nấm men bia CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT VI SINH TRONG SẢN XUẤT BIA Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 2 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Khái niệm • Genus (Genera) • Inoculum (inocula) • Vi sinh vật nhiễm 2Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 3 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Nguyên tắc chung • Quá trình trao đổi chất • Tế bào sinh dưỡng (vegetative cell) • Bào tử (Spore) Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 4 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp cấy chuyền định kỳ (Storage by subculturing) • Quy trình: Cấy giống trên thạch nghiêng → Nuôi trong tủ ấm → Bảo quản → Cấy chuyền • Môi trường (bổ sung thạch 2%)
Nước nha
Nước nha (3% chất khô) có bổ sung glucose (1%), peptone (5%), yeast extract (3%)
Các môi trường thương mại khác 3Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 5 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp cấy chuyền định kỳ (Storage by subculturing) • Điều kiện bảo quản
Nhiệt độ
Môi trường xung quanh • Lý do cấy chuyền • Thời gian cấy chuyền Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 6 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp cấy chuyền định kỳ (Storage by subculturing) • Ưu điểm • Nhược điểm 4Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 7 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp cấy chuyền có sử dụng dầu khoáng • Quy trình • Dầu khoáng: vaseline dùng trong y học, tỉ trọng 0.8-0.9 • Chuẩn bị dầu khoáng:
Tiệt trùng
Sấy
Làm nguội Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 8 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp cấy chuyền có sử dụng dầu khoáng • Ưu điểm • Nhược điểm 5Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 9 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 10 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) Các dạng liên kết của phân tử nước 6Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 11 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Nguyên tắc sấy thăng hoa:
Lạnh đông
Sấy thăng hoa
Sấy đối lưu Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 12 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn lạnh đông mẫu
Không khí lạnh
Môi chất lạnh
Phương pháp tiếp xúc 7Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 13 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giải pháp kỹ thuật trong giai đoạn lạnh đông mẫu:
Chế độ lạnh đông
Cryoprotectant  Nguyên lý  Một số ví dụ: protein, glycerol, saccharide, sữa gầy → Tối ưu hóa Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 14 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn sấy thăng hoa
Phương pháp truyền nhiệt
Chế độ 8Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 15 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Giai đoạn sấy đối lưu
Phương pháp truyền nhiệt
Chế độ Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 16 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) DC: drying chamber, C: condenser, CW: cold water, CC: compressor for condenser, CS: compressor for shelf, 1&2: electrical heating systems 9Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 17 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Quy trình thực hiện: Chuẩn bị sinh khối nấm men → Chuẩn bị mẫu để sấy → Sấy thăng hoa → Xử lý → Bảo quản • Môi trường thu sinh khối
Nguyên tắc
Ví dụ: glucose (1%), peptone (1%), yeast extract (0.5%), NaCl (0.5%), K2HPO4 (0.3%), agar (2.5%) → t = 2-5 ngày Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 18 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Môi trường bảo vệ
Nguyên tắc
Ví dụ: gelatin (1%), yeast extract (1%), glucose (0.5%), ascorbic acid (0.25%), pH=5.5 • Xử lý sau khi sấy 10 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 19 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Điều kiện bảo quản
Nhiệt độ
Môi trường xung quanh • Kết quả • Thời gian bảo quản Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 20 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Xử lý mẫu trước khi sử dụng
Thực trạng
Nguyên tắc
Cách thực hiện 11 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 21 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Ưu điểm • Nhược điểm • Ứng dụng Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 22 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Phương pháp sấy thăng hoa (freeze drying, lyophilisation) • Active dried yeast
Phương pháp  Sấy thăng hoa  Sấy tầng sôi
Hãng sản xuất: ví dụ Lallemand 12 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 23 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Bảo quản ở nhiệt độ thấp • Nhiệt độ bảo quản
-70oC
-196oC • Quy trình thực hiện: Chuẩn bị sinh khối nấm men → Chuẩn bị mẫu → Lạnh đông → Bảo quản Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 24 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Bảo quản ở nhiệt độ thấp • Chuẩn bị mẫu
Ampoule (0.5mL) hoặc short straw (0.2mL)
Nồng độ tế bào 108/mL
Môi trường bảo vệ → Ví dụ: glycerol (25%), glucose (2%), peptone (1%), yeast extract (1%) • Lạnh đông -30oC 13 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 25 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Bảo quản ở nhiệt độ thấp Bình chứa nitơ lỏng Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 26 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Bảo quản ở nhiệt độ thấp • Ưu điểm • Nhược điểm • Ứng dụng 14 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 27 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Các phương pháp khác • Bảo quản trên chất mang: đất, cát, kaolin, silicagel, giấy lọc • Bảo quản trong nước cất Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 28 2.1. Bảo quản giống nấm men bia Kiểm tra nấm men bia trước khi sử dụng • Hiện tượng nhiễm
Nấm men dại
Vi khuẩn • Hoạt tính lên men • Các tính chất khác 15 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 29 30Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 2.1. Bảo quản giống nấm men 2.2. Nhân giống nấm men trong sản xuất bia 2.3. Phương pháp hoạt hóa nấm men bia CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT VI SINH TRONG SẢN XUẤT BIA 16 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 31 2.2. Nhân giống nấm men bia Khái niệm • Canh trường vi sinh vật (culture) • Canh trường vi sinh vật thuần khiết (pure culture) • Ý nghĩa thực tiễn Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 32 2.2. Nhân giống nấm men bia Thu nhận canh trường nấm men thuần khiết • Sử dụng micromanipulator • Phương pháp khác 17 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 33 2.2. Nhân giống nấm men bia Mục đích • Sinh khối • Hoạt tính Nguyên tắc Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 34 2.2. Nhân giống nấm men bia Cách thực hiện • Môi trường
Cơ chất
Độ vô trùng • Điều kiện nuôi cấy
Nhiệt độ
pH
Oxy → Chọn phương pháp nuôi cấy 18 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 35 2.2. Nhân giống nấm men bia Sơ đồ nhân giống: 2 giai đoạn • Ví dụ:
Giai đoạn phòng thí nghiệm 10mL → 100mL → 1L → 10L
Giai đoạn phân xưởng 100L → 1m3 → 10m3 → • Vấn đề
Độ chênh lệch giữa 2 cấp liên tiếp
Cách cấy giống
Xác định thời gian nuôi cấy của mỗi cấp Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 36 Nhân giống phòng thí nghiệm Sử dụng • Ống nghiệm • Erlenemeyer • Bình lên men bằng thủy tinh 19 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 37 2.2. Nhân giống nấm men bia Nhân giống phân xưởng Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 38 2.2. Nhân giống nấm men bia Nhân giống phân xưởng 20 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 39 2.2. Nhân giống nấm men bia Nhân giống phân xưởng • Độ vô trùng • Vấn đề cung cấp oxy
Phương pháp  Khuấy trộn  Sục khí
Oxy  Nguồn gốc  Xử lý • Vấn đề hiệu chỉnh nhiệt độ Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 40 2.2. Nhân giống nấm men bia Kỹ thuật nhân giống • Lưu ý
Môi trường
Điều kiện nuôi cấy 21 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 41 2.2. Nhân giống nấm men bia Đánh giá chất lượng men giống • Định lượng số tế bào • Kiểm tra hoạt tính • Các chỉ tiêu khác Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 42 2.2. Nhân giống nấm men bia Hoạt hóa Active dried yeast • Mục đích • Phương pháp
Môi trường
Điều kiện nuôi cấy 22 43Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 2.1. Bảo quản giống nấm men 2.2. Nhân giống nấm men trong sản xuất bia 2.3. Phương pháp hoạt hóa nấm men bia CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT VI SINH TRONG SẢN XUẤT BIA Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 44 2.3. Hoạt hóa nấm men bia Khái niệm • Hiện tượng nấm men thoái hóa • Nguyên nhân 23 Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 45 2.3. Hoạt hóa nấm men bia Cách thực hiện • Chọn mẫu • Sử dụng môi trường lỏng • Sử dụng môi trường đặc Lê Văn Việt Mẫn (3/2009) 46 2.3. Hoạt hóa nấm men bia Cách thực hiện • Kiểm tra
Các tính chất sinh lý
Hoạt tính lên men
Gene • Bảo quản