Môi trường lên men

Khái quát

 

Trước khi đưa vào thùng lên men, môi trường cần được chuẩn bị và xử lý kỹ lưỡng. Một cách khái quát, môi trường gồm có:

  • Dưỡng chất : là những thành phần dùng để duy trì sự sống cho vi sinh vật và giúp chúng phát triển cũng như duy trì hoạt tính.
  • Cơ chất : là các thành phần sẽ bị biến đổi trong quá trình lên men để tạo ra sản phẩm. Nếu sản phẩm là sinh khối vi sinh vật thì cơ chất cũng là dưỡng chất.
  • Chất mang : khi lên men trong môi trường lỏng, chất mang chủ yếu là nước. Khi lên men trên môi trường rắn, chất mang là các giá thể rắn như rơm rạ, bã mía, mạt cưa.
  • Phụ gia : là các thành phần giúp quá trình lên men đạt hiệu quả hơn, xúc tiến một số quá trình có lợi, ngăn ngừa hay hạn chế các quá trình có hại.

Yêu cầu đối với môi trường lên men

Khi xây dựng công thức phối chế cũng như khi thực hiện chuẩn bi môi trường lên men, ta cần lưu ý các điểm sau:

  • Đối với dưỡng chất, phải có đầy đủ các thành phần cần thiết cho sự sinh trưởng của vi sinh vật. Các thành phần này phải cân đối, hài hòa và phải dễ hấp thu, dễ chuyển hóa.
  • Cần có tính công nghệ cao : dễ tìm, dễ vận chuyển, dễ bảo quản, dễ tiệt trùng, dễ tinh chế.
  • Không hay ít có ảnh hưởng đến sinh trưởng và hoạt tính của vi sinh vật.
  • Không hay ít có ảnh hưởng đến sản phẩm và quá trình xử lý sau lên men.
  • Giá thành hợp lý. Điều này đặc biệt quan trọng khi sản xuất những sản phẩm thông dụng (như bột ngọt).

Các loại môi trường

 

Về cơ bản ta có hai loại môi trường là môi trường tổng hợp và môi trường tự nhiên. Tuy nhiên ta có thể kết hợp hai loại này để tận dụng ưu thế của mỗi loại.

Môi trường tổng hợp

Để chuẩn bị môi trường thuộc loại này, ta phối trộn các thành phần đơn giản (thường là các loại hóa chất) theo đúng liều lượng, sau đó kết hợp với chất mang rồi xử lý tiếp. Môi trường loại này có các tính chất sau:

  • đơn giản, dễ thực hiện, không đòi hỏi nhiều công sức để chuẩn bị,
  • thành phần xác định đúng như yêu cầu đã đề ra, và ổn định,
  • chất lượng cao,
  • do đó làm việc tiến hành quá trình lên men tương đổi dễ dàng hơn, chất lượng sản phẩm cũng ổn định.

Tuy nhiên loại môi trường này có giá thành cao nên chỉ phù hợp cho quy mô nhỏ, pilot, giai đoạn nhân giống hay dùng để sản xuất các sản phẩm cao cấp, có giá trị cao như dược phẩm.

Môi trường tự nhiên

Môi trường loại này sử dụng các nguyên liệu tự nhiên, thường lá các sản phẩm hay phụ phẩm của sản xuất nông lâm ngư nghiệp, thực phẩm như bột ngũ cốc, mật rỉ đường, bánh dầu. Môi trường tự nhiên có các tính chất sau:

  • là hỗn hợp của nhiều thành phần nên có thể đáp ứng nhiều yêu cầu về dưỡng chất như nguồn C, nguồn N, vitamin, khoáng.
  • giá thành hạ.

Tuy nhiên thành phần của môi trường tự nhiên thường không cân đối, hài hòa theo yêu cầu sinh trưởng của vi sinh vật. Thành phần và chât lượng cũng không ổn định gây khó khăn cho sản xuất. Khi sử dụng môi trường tự nhiên, ta thường phải bổ xung thêm các thành phần còn khiếm khuyết.

Môi trường tự nhiên thích hợp cho sản xuất với số lượng lớn, sản phẩm có yêu cầu không quá nghiêm ngặt, đặc biệt cho thực phẩm.


Thành phần của môi trường

 

Khi xem xét về mặt chức năng, môi trường gồm nguồn C, nguồn N, vitamin, khoáng, chất mang và thành phần công nghệ.

Nguồn C

Ta có thể dùng các loại đường như glucoz hay saccaroz, maoltoz, lactoz, các loại polysaccarit như tinh bột, xelluloz, hay chất béo để làm nguồn C cho quá trình lên men.

Nguồn N

Thông thường, các muối amôn, các muối nitrat hay urê được sử dụng làm nguồn N. Ta cũng có thể dùng các nguyên liệu tự nhiên giàu đạm như bánh dầu các cây họ đậu, dịch chiết nấm men. Trong một số trường hợp sục NH3 cũng là một giải pháp để cung cấp nitơ cho vi sinh vật.

Thành phần công nghệ

Các thành phần công nghệ để hỗ trợ cho quá trình lên men xẩy ra dễ dàng hơn, theo chiều hướng thuận lợi hay ngăn cản một số hiện tượng, tiến trình có hại. Một số thành phần công nghệ chính là:

  • Chất đệm : giữ cho pH của môi trường lên men được ổn định; thường dùng CaCO3 hoặc các muối phốt phát.
  • Chất chống tạo bọt : silicon, polyether, các loại dầu thực vật có thể dùng cho mục đích này.
  • Chất tạo phức : ngăn ngừa sự kết tủa của các ion kim loại, đặc biệt là khi tiệt trùng. Ta có thể dùng axit xitric, các poly phốt phát, etylendiamn tetraaxetic (EDTA).
  • Các chất định hướng : làm quá trình lên men chuyển biến theo một chiều hường phù hợp với mục đích sản xuất.
  • Các chất cảm ứng : để thúc đẩy tiến trình lên men tạo ra một sản phẩm nào đó; thí dụ dùng tinh bột để sản xuất amylaz, dùng pectin để sản xuất pectinaz.
  • Các chất xúc tiến : dùng để rút ngắn thời gian của pha tiềm phát (pha lag), qua đó làm tăng năng suất của thiết bị.



Trang web này được cập nhật lần cuối ngày 07/01/2019