tinhyeusieunhangao
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Vitamin B12 là một loại vitamin rất cần thiết cho cơ thể con ngƣời. Trong
cơ thể, nó tồn tại dƣới dạng bốn dẫn xuất m| ngƣời ta gọi là cobalamin và hoạt
động nhƣ c{c yếu tố enzyme. Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh tác dụng
của viatmin B12 trong việc chữa trị bệnh thiếu máu ác tính và các bệnh về viêm
dây thần kinh.
Vitamin B12 chỉ có nhiều trong các thực phẩm đi từ nguyên liệu động
vật, thực vật chứa rất ít vitamin B12. Vì thế nhu cầu tổng hợp viatmin B12 trên
quy mô công nghiệp là thiết yếu, để bổ sung vitamin B12 cho những ngƣời ăn
chay trƣờng và chữa các loại bệnh do thiếu vitamin B12. Trong công nghiệp,
vitamin B12 hoàn toàn đƣợc tổng hợp bởi các vi sinh vật.
Chúng em xin c{m ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tạo điều kiện cho chúng
em có dịp tìm hiểu và thực hiện đề tài tiểu luận Sản xuất vitamin B12 trên quy
mô công nghiệp, để chúng em đ{p ứng yêu cầu và nắm vững hơn những kiến
thức của môn học Công nghệ lên men. Trong quá trình thực hiện mặc dù
chúng em đã cố gắng hết sức nhƣng cũng không thể tránh khỏi sai sót, c{m ơn
thầy đã tận tình giúp đỡ và sửa chữa để bài làm của chúng em đƣợc hoàn
chỉnh hơn.
Nhóm thực hiệnCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
4
PHẦN I: TỔNG QUAN
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Vitamin l| chất hữu cơ không cung cấp năng lƣợng cho tế b|o trong qu{
trình ph{t triển. Tuy nhiên, vai trò của vitamin lại vô cùng quan trọng cho
hoạt động sống của tế b|o: vitamin thúc đẩy c{c qu{ trình trao đổi chất v| l|
th|nh phần không thể thiếu đƣợc trong cấu tạo của nhiều loại enzym. Do đó
việc nghiên cứu, sản xuất vitamin trở nên rất cần thiết. Vitamin đƣợc sử dụng
chủ yếu ở ba lĩnh vực:
Y học.
Thực phẩm cho ngƣời.
Thức ăn gia súc.
C{c nh| khoa học đã {p dụng nhiều phƣơng ph{p kh{c nhau trong công
nghệ sản xuất vitamin. Bao gồm c{c phƣơng ph{p sau:
Chiết rút từ nguồn nguyên liệu thực vật v| động vật.
Tổng hợp hóa học.
Tổng hợp sinh học.
Cả ba phƣơng ph{p đều có những ƣu v| nhƣợc điểm riêng, v| mỗi
phƣơng ph{p cho ra những vitamin riêng. Do đó để sản xuất vitamin từ c{c
nguồn nguyên liệu v| phƣơng ph{p kh{c nhau, ngƣời ta thƣờng nhắm v|o
hiệu quả của phƣơng ph{p, trong đó gi{ th|nh đóng vai trò quan trọng cho
việc quyết định phƣơng ph{p sản xuất.
Công nghệ sản xuất vitamin theo phƣơng ph{p sinh học chỉ tập trung
v|o một số vitamin đặc trƣng v| có hiệu quả nhất, bao gồm vitamin B12,
vitamin B2, hỗn hợp vitamin D2 và các vitamin nhóm B khác.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
5
II. VITAMIN B12
1. Giới thiệu chung
Thuật ngữ vitamin B12 rất rộng, dùng để chỉ những hợp chất có chứa
cobalamin vì trong ph}n tử của nó có chứa kim loại Coban. Tại hội nghị
quốc tế về hóa sinh năm 1961, c{c nh| b{c học đã đề nghị gọi tên nhóm
vitamin B12 là corinoit. Hiện nay ngƣời ta biết khoảng 100 loại chất tƣơng tự
vitamin B12 trong số đó có c{c chất quan trọng thƣờng gặp nhƣ
cyancobalamin (B12), hydroxycobalamin (B12 ‚b‛), nitritocobalamin (B12 ‚c‛).
Hợp chất corinoit bị loại mất coban đƣợc gọi l| corin, còn acid corinic là
corin có cả c{c nh{nh bên. Dạng tự nhiên của những hợp chất cobalamin l|
adenosylcobalamin, methylcobalamin và hydroxocobalamin.
Cyanocobalamin, đƣợc định nghĩa l| vitamin B12, l| một hợp chất
cobalamin bền vững, đƣợc sản xuất ở quy mô công nghiệp nhƣng không
tìm thấy trong tự nhiên. Vitamin B12 l| một vitamin quan trọng để chữa
bệnh thiếu m{u nguy hiểm v| bệnh viêm d}y thần kinh ngoại biên, đồng
thời nó cũng l| một vitamin quan trọng cần bổ sung trong khẩu phần ăn
động vật v| cả con ngƣời.
Bởi vì tổng hợp vitamin B12 bằng phƣơng ph{p hóa học khó khăn v|
tốn kém nên ngƣời ta thƣờng sản xuất vitamin B12 đại trà bằng phƣơng
pháp lên men vi sinh vật gi{n đoạn hay kết hợp gi{n đoạn và liên tục.
2. Tính chất của vitamin B12
Vitamin B12 có công thức hóa học là C63H90N14O14PCo.
Cấu trúc hóa học của vitamin B12 bao gồm:
- Một mặt phẳng chứa các vòng pyrol và nguyên tử coban chiếm vị
trí trung tâm của c{c vòng đó.
- Phần thứ hai của phân tử là một nhóm nucleotid thẳng góc với
mặt phẳng, trên phần nucleotid này bao gồm thành phần bazơ nitơ l| dimetyl
benzimidazol và thành phần đƣờng là -D-ribofuranoza.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
6
Hình 1: Cấu trúc phân tử vitamin
Vitamin B12 thƣờng ở dạng kết tinh, có kích thƣớc rất nhỏ, m|u đỏ
sẫm, không có mùi và vị.
Tan trong nƣớc, trong các dung dịch trung tính, cồn; không tan trong
eter, acetol, benzen, clorofoc.
Chúng bền nhiệt khi ở dạng cyamit, nhƣng khi tiếp xúc với kim loại
nặng thì rất dễ mất hoạt tính, vitamin B12 không bền trong môi trƣờng pH
kiềm.
Có thể nói vitamin B12 có ý nghĩa rất quan trọng trong qu{ trình trao đổi
chất: nếu thiếu hay không đủ vitamin B12 trong cơ thể con ngƣời v| động vật
sẽ g}y ra hiện tƣợng rối loạn trao đổi chất hydratcacbon v| axit béo. Cụ thể:
Vitamin B12 tham gia v|o việc sinh tổng hợp enzym metyl
malomye – CoA - mutase v| rất nhiều enzym quan trọng kh{c. C{c enzym
n|y tham gia v|o c{c phản ứng chuyển metyl v| qu{ trình tổng hợp
methionin, cholin, thimin.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
7
Vitamin B12 tham gia v|o việc đảm bảo hoạt động của c{c cơ quan
tạo ra m{u v| l|m tăng cƣờng c{c phản ứng bảo vệ cơ thể. Thiếu vitamin sẽ
dẫn tới sự tho{i hóa mỡ ở gan.
Cùng với methionin, vitamin B12 tham gia v|o qu{ trình trao đổi
nhóm methyl. Vitamin B12 giúp cơ thể tổng hợp methionin từ homosistein.
Hình 2. Phân tử vitamin B12
3. Sản xuất vitamin B12 trên quy mô công nghiệp
Khi vitamin B12 đƣợc sản xuất theo quy mô công nghiệp thì ta phải
quan tâm, kiểm so{t đến c{c yếu tố nhƣ giống vi sinh vật, cơ chất sử dụng,
qu{ trình phản ứng v| qu{ trình thu nhận, tinh chế sản phẩm. Bản chất của
qu{ trình sản xuất theo quy mô công nghiệp l| sản phẩm của qu{ trình có
định hƣớng rõ r|ng, qui trình sản xuất đƣợc kiểm so{t từ kh}u sản xuất
giống đến qu{ trình lên men v| cuối cùng l| qu{ trình thu nhận sản phẩm.
Nhƣ vậy qu{ trình lên men công nghiệp thực chất l| thực hiện v|
kiểm so{t những công việc sau:
Tạo giống v| n}ng cao chất lƣợng giống.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
8
Tính to{n, thiết kế, chế tạo c{c thết bị lên men phù hợp với công
nghiệp v| sản phẩm.
Thực hiện c{c kĩ thuật trong lên men.
T{ch, thu nhận v| tinh chế sản phẩm.
- Để l|m đƣợc việc đó cần giải quyết hai vấn đề sau:
a) Kỹ thuật lên men: nghiên cứu điều kiện tối ƣu trong qu{ trình lên men
nhƣ thiết bị, công nghệ…nhằm đạt đƣợc hiệu suất cao cho c{c sản phẩm mong
muốn.
b) Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men v| chế biến th|nh c{c dạng
thƣơng phẩm, nghiên cứu c{c điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu đƣợc c{c
chất có hoạt tính sinh học dạng tinh khiết. Nhiều kỹ thuật trong công nghiệp
hóa học nhƣ: lọc, kết tủa, ly t}m, kết tinh, hấp phụ, chƣng cất, sấy… đều đƣợc
sử dụng ở đ}y. Điều kiện kh{c nhau cần lƣu ý tới l| c{c chất có hoạt tính sinh
học thƣờng không bền vững với c{c điều kiện nhiệt độ, pH v| c{c yếu tố vật lý
khác.
- Điều kiện v| phƣơng ph{p nuôi cấy vi sinh vật có ảnh hƣởng đến sự hình
thành thành phần và tính chất của chất lỏng canh trƣờng. Các chế độ sinh tổng
hợp cần hƣớng tới kết quả thu nhận môi trƣờng có chất nền và những tạp chất
khác còn lại là tồi thiểu và có nồng độ các sản phẩm mong muốn là cực đại.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
9
PHẦN II: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
Sản xuất vitamin B12 trong công nghiệp đi từ nguyên liệu vi sinh vật v|
rỉ đƣờng hay hèm rƣợu, dịch whey.
I. VI SINH VẬT
1. Yêu cầu về nguyên liệu
Trong công nghệ lên men, giống vi sinh vật đóng vai trò hết sức quan
trọng, ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng v| gi{ th|nh của sản phẩm. Nhƣ
vậy, giống vi sinh vật sử dụng trong công nghệ lên men vitamin B12 phải thỏa
mãn những yêu cầu sau:
Giống vi sinh vật đó phải cho ra vitamin B12 có chất lƣợng v| số
lƣợng cao hơn hẳn c{c sản phẩm phụ kh{c.
Năng suất cao.
Phải có khả năng đồng hóa c{c nguyên liệu rẻ tiền v| dễ kiếm.
Sản phẩm của qu{ trình phải dễ d|ng t{ch ra khỏi c{c tạp chất môi
trƣờng v| sinh khối vi sinh vật giống.
Vi sinh vật phải thuần khiết.
Vi sinh vật phải có tính thích nghi cao, đặc biệt phải thích nghi với
điều kiện sản xuất công nghiệp, sự ổn định nhiệt độ, {p suất thẩm thấu, pH...
Giống phải có tốc độ sinh sản v| ph{t triển mạnh trong điều kiện
môi trƣờng công nghiệp.
Tốc độ trao đổi chất mạnh để nhanh tạo ra sản phẩm mong muốn.
Giống phải ổn định trong bảo quản v| điều kiện bảo quản dễ d|ng.
2. Vi sinh vật sản xuất vitamin B12
- Hiện nay, khoa học đã kh{m kh{ ra rất nhiều vi sinh vật có thể tham
gia qu{ trình sinh tổng hợp vitamin B12 . Một số quy trình sản xuất vitamin
đƣợc biết đến l| quy trình sản xuất vitamin từ vi khuẩn Propionic, từ xạ khuẩn
Actinomyces olivacens, v| vi khuẩn sinh khí metan.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
10
- Một số vi khuẩn có khả năng sản xuất vitamin: Agrobacterium
tumefaciens, Agrobacterium radiobacter, Bacillus megaterium, Clostridium
sticklandii, Clostridium tetanomorphum, Clostridium thermoaceticum,
Corynebacterium XG, Eubacterium limosum, Methanobacterium arbophilicum,
Methanobacterium ivanovii, Methanobacterium ruminantium, Methanobacterium
thermoautotrophicum, Methanosarcina barkeri, Propionibacterium freudenreichii,
Propionobacterium shermanii, Protaminobacter ruber, Pseudomonas denitrificans,
Pseudomonas putida, Rhizobium meliloti, Rhodopseudomonas sphaeroides, Salmonella
typhimurium, Spirulina platensis, Streptomyces antibioticus, Streptomyces
aureofaciens, Streptomyces griseus, Streptomyces olivaceus..., ngoài ra còn có các
giống thuộc xạ khuẩn Actinomyces
Hình 3: Vi khuẩn Propionibacterium freudenreichii
- Trƣớc đ}y, ngƣời ta sử dụng chủ yếu Streptomyces griseus để sản xuất
vitamin trên quy mô công nghiệp nhƣng hiện nay vi khuẩn Propionibacterium
shermanii và Pseudomonas denitrificans đã thay thế ho|n to|n vi khuẩn
Streptomyces.
- Nguyên nhân:
Vitamin B12 l| sản phẩm phụ trong sản phẩm Streptomixin nhờ
Streptomyces griseus hay l| sản phẩm phụ của qu{ trình sản xuất Clotetracyclin
nhờ Str. Aureofaciens. C{c qu{ trình n|y thƣờng tạo đƣợc lƣợng vitamin B12 là 2
mg/l dịch nuôi cấy nên rất khó t{ch.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
11
Việc sản xuất dựa v|o Propionibacterium shermanii hay P.
freudenreichii cho hiệu suất vitamin cao hơn. Tế b|o của c{c vi khuẩn n|y chứa
một lƣợng vitamin khoảng 20 mg/l.
2.1. Vi khuẩn propionic
a. Phân loại vi khuẩn propionic
- Đặc điểm chung:
Vi khuẩn propionic là loại vi khuẩn Gram dƣơng, không di
động, không sinh bào tử, kị khí không bắt buộc.
Chúng có hình cầu, xếp th|nh đôi hay chuỗi.
Nhiệt độ sinh trƣởng tối ƣu của vi khuẩn là 300C.Lƣợng
G+C trong DNA của chúng nằm trong khoảng 53-67 mol%.
- Phân loại: vi khuẩn Propionic đƣợc phân loại thành 2 nhóm:
Nhóm vi khuẩn propionic sống trong sản phẩm sữa. Chúng phát
triển trong môi trƣờng phômai và sữa. Trên cơ sở tính tƣơng đồng của DNA
trong thành phần cấu tạo của thành tế bào, nhóm vi khuẩn propionic sống
trong sản phẩm sữa đƣợc phân loại thành 6 loài: Propionibacterium
freudenreichii, P. jensenii, P.theonii, P.acidipropionici, P.coccoides và
P.cyclohexanicum.
Nhóm vi khuẩn propionic sống trên da. Môi trƣờng sống chính của
giống propionic sống trên da l| da ngƣời.Nhóm vi khuẩn sống trên da đƣợc
phân loại thành 6 loài: P.acnes, P.avidium, P.granulosum, P.lymphophilums,
P.propionicum và Propioniferax innocua. Nhóm vi khuẩn sống trên da có dạng
que, kị khí.
Tr{i ngƣợc với vi khuẩn propionic sống trên da, nhóm vi khuẩn
propionic sống trong sản phẩm sữa không sản sinh indole và không thể hóa
lỏng gelatin. Hơn thế nữa, hai nhóm này có thể đƣợc phân biệt rõ dựa vào các
đặc điểm sinh lý học của nó. Do đó, hai nhóm vi khuẩn propionic này khác
nhau chủ yếu dựa trên môi trƣờng sống tự nhiên của chúng.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
12
b. Đặc điểm của vi khuẩn Propionibacterium shermanii
Hình 4. Vi khuẩn Propionibacterium shermanii
Trong các giống vi khuẩn tham gia tổng hợp vitamin B12 có giống
Propionibacterium shermanii là giống có nhiều ƣu điểm nhất và có thể đƣa v|o
sản xuất công nghiệp. Vi khuẩn này có một số đặc điểm quan trọng đƣợc tóm
tắt nhƣ sau:
Chúng có khả năng lên men acid lactic, glycerol, glucose,
fructose, manit, lactose.
Khoảng pH hoạt động 4,5 - 7,5, pH tối ƣu cho việc sinh tổng hợp
vitamin B12 là 5,8-7,5.
Nhiệt độ thích hợp cho sinh tổng hợp vitamin B12 là 28 - 300C.
Các chất dinh dƣỡng cho sự phát triển bao gồm muối amon,
nƣớc amoniac, CoCl2 hay Co(NO3)2; các kim loại nhƣ Fe, Cu, Zn, Mn thƣờng
làm giảm quá trình sinh tổng hợp vitamin B12.
C{c vitamin l|m tăng hiệu suất tổng hợp B12 bao gồm thiamin,
biotin, acid nicotinic, acid tolic.
2.2 Xạ khuẩn Actinomyces
Trong tất cả các giống thuộc Actinomyces có giống Actinomyces
olivaceus có khả năng tổng hợp vitamin B12 cao hơn cả v| chúng đƣợc sử dụng
để sản xuất vitamin B12 theo quy mô công nghiệp. Một số đặc điểm quan trọng
của giống xạ khuẩn n|y đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
Xạ khuẩn Act. Olivacens thuộc loại hiếu khí.
ND (not detectable): không phát hiện đƣợc.
Mẫu đối chứng (không cấy bất cứ lo|i n|o trƣớc khi lên men với chất
nền dạng rắn) ngâm bằng phƣơng ph{p truyền thống (với C.freundii), và
không tiệt trùng nhƣng cũng thu đƣợc vit B12. Phân lập thu phát hiện đƣợc cả
C.freundii, B.cereus và Micrococcus luteus. Lên men tiến h|nh theo phƣơng ph{p
ngâm truyền thống và ngâm với lactate, cả 2 đƣợc tiệt trùng sau khi ngâm cho
kết quả không có vitamin B12 (chỉ cấy Rhizopus sp).
4. Thảo luận
Lƣợng vitamin B12 sản xuất bằng C.freundii hay K.pneumoniae tăng
lên khi ta tăng nhiệt độ lên men tr{i ngƣợc lại với acid amin tự do, acid γ-
linolenic trong tempeh chỉ tăng khi nhiệt độ lên men thấp (24-320C). Sản xuất
vit B12 luôn đi kèm với sự ph{t triển vi khuẩn.
Sự gia tăng vit B12 rất ít khi thêm v|o cobalt cho thấy cobalt chứa
trong đậu gần đạt điểm cực đại của h|m lƣợng vit B12 bởi C.freundii hoặc
K.pneumoniae. Mặc dù sự thêm v|o cobalt v| 5,6-dimethylbenzimidazole làm
tăng vit B12 đối với cả 2 giống vi sinh vật, nhƣng sự hợp nhất của chúng l| kém
và cho hiệu suất thấp. Bổ sung những tiền chất n|y l| không cần thiết, vì
lƣợng vit B12 tạo ra do 2 giống vi sinh vật trên đã đủ nhiều cho nhu cầu hằng
ng|y của con ngƣời.
Sự cấy v|o số tế b|o kh{c nhau của C.freundii chỉ rằng sản phẩm
vitamin B12 liên quan đến sự ph{t triển của vi sinh vật. Điều n|y cũng đƣợc
x{c nhận cho Propionibacterium freudenreichii.
Hiệu suất thấp của phƣơng ph{p ng}m truyền thống, không tiệt
trùng cấy v|o C.freundii trước khi lên men với chất nền dạng rắn đƣợc giải
thích l| do sự tồn tại của hỗn hợp c{c vi sinh vật trong môi trƣờng nuôi cấy
trong mẫu tempeh. Môi trƣờng m| có nhiều lo|i vi sinh ngo|i C.freundii thì
cho hiệu suất thấp hơn hẳn đối với môi trƣờng thuần khiết chỉ chứa C.freundii.
Sự xuất hiện của C.freundii và B.cereus trong tempeh làm theo
phƣơng ph{p ng}m truyền thống, không tiệt trùng l| hiển nhiên v| nó mô
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Vitamin B12 là một loại vitamin rất cần thiết cho cơ thể con ngƣời. Trong
cơ thể, nó tồn tại dƣới dạng bốn dẫn xuất m| ngƣời ta gọi là cobalamin và hoạt
động nhƣ c{c yếu tố enzyme. Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh tác dụng
của viatmin B12 trong việc chữa trị bệnh thiếu máu ác tính và các bệnh về viêm
dây thần kinh.
Vitamin B12 chỉ có nhiều trong các thực phẩm đi từ nguyên liệu động
vật, thực vật chứa rất ít vitamin B12. Vì thế nhu cầu tổng hợp viatmin B12 trên
quy mô công nghiệp là thiết yếu, để bổ sung vitamin B12 cho những ngƣời ăn
chay trƣờng và chữa các loại bệnh do thiếu vitamin B12. Trong công nghiệp,
vitamin B12 hoàn toàn đƣợc tổng hợp bởi các vi sinh vật.
Chúng em xin c{m ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tạo điều kiện cho chúng
em có dịp tìm hiểu và thực hiện đề tài tiểu luận Sản xuất vitamin B12 trên quy
mô công nghiệp, để chúng em đ{p ứng yêu cầu và nắm vững hơn những kiến
thức của môn học Công nghệ lên men. Trong quá trình thực hiện mặc dù
chúng em đã cố gắng hết sức nhƣng cũng không thể tránh khỏi sai sót, c{m ơn
thầy đã tận tình giúp đỡ và sửa chữa để bài làm của chúng em đƣợc hoàn
chỉnh hơn.
Nhóm thực hiệnCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
4
PHẦN I: TỔNG QUAN
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Vitamin l| chất hữu cơ không cung cấp năng lƣợng cho tế b|o trong qu{
trình ph{t triển. Tuy nhiên, vai trò của vitamin lại vô cùng quan trọng cho
hoạt động sống của tế b|o: vitamin thúc đẩy c{c qu{ trình trao đổi chất v| l|
th|nh phần không thể thiếu đƣợc trong cấu tạo của nhiều loại enzym. Do đó
việc nghiên cứu, sản xuất vitamin trở nên rất cần thiết. Vitamin đƣợc sử dụng
chủ yếu ở ba lĩnh vực:
Y học.
Thực phẩm cho ngƣời.
Thức ăn gia súc.
C{c nh| khoa học đã {p dụng nhiều phƣơng ph{p kh{c nhau trong công
nghệ sản xuất vitamin. Bao gồm c{c phƣơng ph{p sau:
Chiết rút từ nguồn nguyên liệu thực vật v| động vật.
Tổng hợp hóa học.
Tổng hợp sinh học.
Cả ba phƣơng ph{p đều có những ƣu v| nhƣợc điểm riêng, v| mỗi
phƣơng ph{p cho ra những vitamin riêng. Do đó để sản xuất vitamin từ c{c
nguồn nguyên liệu v| phƣơng ph{p kh{c nhau, ngƣời ta thƣờng nhắm v|o
hiệu quả của phƣơng ph{p, trong đó gi{ th|nh đóng vai trò quan trọng cho
việc quyết định phƣơng ph{p sản xuất.
Công nghệ sản xuất vitamin theo phƣơng ph{p sinh học chỉ tập trung
v|o một số vitamin đặc trƣng v| có hiệu quả nhất, bao gồm vitamin B12,
vitamin B2, hỗn hợp vitamin D2 và các vitamin nhóm B khác.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
5
II. VITAMIN B12
1. Giới thiệu chung
Thuật ngữ vitamin B12 rất rộng, dùng để chỉ những hợp chất có chứa
cobalamin vì trong ph}n tử của nó có chứa kim loại Coban. Tại hội nghị
quốc tế về hóa sinh năm 1961, c{c nh| b{c học đã đề nghị gọi tên nhóm
vitamin B12 là corinoit. Hiện nay ngƣời ta biết khoảng 100 loại chất tƣơng tự
vitamin B12 trong số đó có c{c chất quan trọng thƣờng gặp nhƣ
cyancobalamin (B12), hydroxycobalamin (B12 ‚b‛), nitritocobalamin (B12 ‚c‛).
Hợp chất corinoit bị loại mất coban đƣợc gọi l| corin, còn acid corinic là
corin có cả c{c nh{nh bên. Dạng tự nhiên của những hợp chất cobalamin l|
adenosylcobalamin, methylcobalamin và hydroxocobalamin.
Cyanocobalamin, đƣợc định nghĩa l| vitamin B12, l| một hợp chất
cobalamin bền vững, đƣợc sản xuất ở quy mô công nghiệp nhƣng không
tìm thấy trong tự nhiên. Vitamin B12 l| một vitamin quan trọng để chữa
bệnh thiếu m{u nguy hiểm v| bệnh viêm d}y thần kinh ngoại biên, đồng
thời nó cũng l| một vitamin quan trọng cần bổ sung trong khẩu phần ăn
động vật v| cả con ngƣời.
Bởi vì tổng hợp vitamin B12 bằng phƣơng ph{p hóa học khó khăn v|
tốn kém nên ngƣời ta thƣờng sản xuất vitamin B12 đại trà bằng phƣơng
pháp lên men vi sinh vật gi{n đoạn hay kết hợp gi{n đoạn và liên tục.
2. Tính chất của vitamin B12
Vitamin B12 có công thức hóa học là C63H90N14O14PCo.
Cấu trúc hóa học của vitamin B12 bao gồm:
- Một mặt phẳng chứa các vòng pyrol và nguyên tử coban chiếm vị
trí trung tâm của c{c vòng đó.
- Phần thứ hai của phân tử là một nhóm nucleotid thẳng góc với
mặt phẳng, trên phần nucleotid này bao gồm thành phần bazơ nitơ l| dimetyl
benzimidazol và thành phần đƣờng là -D-ribofuranoza.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
6
Hình 1: Cấu trúc phân tử vitamin
Vitamin B12 thƣờng ở dạng kết tinh, có kích thƣớc rất nhỏ, m|u đỏ
sẫm, không có mùi và vị.
Tan trong nƣớc, trong các dung dịch trung tính, cồn; không tan trong
eter, acetol, benzen, clorofoc.
Chúng bền nhiệt khi ở dạng cyamit, nhƣng khi tiếp xúc với kim loại
nặng thì rất dễ mất hoạt tính, vitamin B12 không bền trong môi trƣờng pH
kiềm.
Có thể nói vitamin B12 có ý nghĩa rất quan trọng trong qu{ trình trao đổi
chất: nếu thiếu hay không đủ vitamin B12 trong cơ thể con ngƣời v| động vật
sẽ g}y ra hiện tƣợng rối loạn trao đổi chất hydratcacbon v| axit béo. Cụ thể:
Vitamin B12 tham gia v|o việc sinh tổng hợp enzym metyl
malomye – CoA - mutase v| rất nhiều enzym quan trọng kh{c. C{c enzym
n|y tham gia v|o c{c phản ứng chuyển metyl v| qu{ trình tổng hợp
methionin, cholin, thimin.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
7
Vitamin B12 tham gia v|o việc đảm bảo hoạt động của c{c cơ quan
tạo ra m{u v| l|m tăng cƣờng c{c phản ứng bảo vệ cơ thể. Thiếu vitamin sẽ
dẫn tới sự tho{i hóa mỡ ở gan.
Cùng với methionin, vitamin B12 tham gia v|o qu{ trình trao đổi
nhóm methyl. Vitamin B12 giúp cơ thể tổng hợp methionin từ homosistein.
Hình 2. Phân tử vitamin B12
3. Sản xuất vitamin B12 trên quy mô công nghiệp
Khi vitamin B12 đƣợc sản xuất theo quy mô công nghiệp thì ta phải
quan tâm, kiểm so{t đến c{c yếu tố nhƣ giống vi sinh vật, cơ chất sử dụng,
qu{ trình phản ứng v| qu{ trình thu nhận, tinh chế sản phẩm. Bản chất của
qu{ trình sản xuất theo quy mô công nghiệp l| sản phẩm của qu{ trình có
định hƣớng rõ r|ng, qui trình sản xuất đƣợc kiểm so{t từ kh}u sản xuất
giống đến qu{ trình lên men v| cuối cùng l| qu{ trình thu nhận sản phẩm.
Nhƣ vậy qu{ trình lên men công nghiệp thực chất l| thực hiện v|
kiểm so{t những công việc sau:
Tạo giống v| n}ng cao chất lƣợng giống.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
8
Tính to{n, thiết kế, chế tạo c{c thết bị lên men phù hợp với công
nghiệp v| sản phẩm.
Thực hiện c{c kĩ thuật trong lên men.
T{ch, thu nhận v| tinh chế sản phẩm.
- Để l|m đƣợc việc đó cần giải quyết hai vấn đề sau:
a) Kỹ thuật lên men: nghiên cứu điều kiện tối ƣu trong qu{ trình lên men
nhƣ thiết bị, công nghệ…nhằm đạt đƣợc hiệu suất cao cho c{c sản phẩm mong
muốn.
b) Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men v| chế biến th|nh c{c dạng
thƣơng phẩm, nghiên cứu c{c điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu đƣợc c{c
chất có hoạt tính sinh học dạng tinh khiết. Nhiều kỹ thuật trong công nghiệp
hóa học nhƣ: lọc, kết tủa, ly t}m, kết tinh, hấp phụ, chƣng cất, sấy… đều đƣợc
sử dụng ở đ}y. Điều kiện kh{c nhau cần lƣu ý tới l| c{c chất có hoạt tính sinh
học thƣờng không bền vững với c{c điều kiện nhiệt độ, pH v| c{c yếu tố vật lý
khác.
- Điều kiện v| phƣơng ph{p nuôi cấy vi sinh vật có ảnh hƣởng đến sự hình
thành thành phần và tính chất của chất lỏng canh trƣờng. Các chế độ sinh tổng
hợp cần hƣớng tới kết quả thu nhận môi trƣờng có chất nền và những tạp chất
khác còn lại là tồi thiểu và có nồng độ các sản phẩm mong muốn là cực đại.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
9
PHẦN II: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
Sản xuất vitamin B12 trong công nghiệp đi từ nguyên liệu vi sinh vật v|
rỉ đƣờng hay hèm rƣợu, dịch whey.
I. VI SINH VẬT
1. Yêu cầu về nguyên liệu
Trong công nghệ lên men, giống vi sinh vật đóng vai trò hết sức quan
trọng, ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng v| gi{ th|nh của sản phẩm. Nhƣ
vậy, giống vi sinh vật sử dụng trong công nghệ lên men vitamin B12 phải thỏa
mãn những yêu cầu sau:
Giống vi sinh vật đó phải cho ra vitamin B12 có chất lƣợng v| số
lƣợng cao hơn hẳn c{c sản phẩm phụ kh{c.
Năng suất cao.
Phải có khả năng đồng hóa c{c nguyên liệu rẻ tiền v| dễ kiếm.
Sản phẩm của qu{ trình phải dễ d|ng t{ch ra khỏi c{c tạp chất môi
trƣờng v| sinh khối vi sinh vật giống.
Vi sinh vật phải thuần khiết.
Vi sinh vật phải có tính thích nghi cao, đặc biệt phải thích nghi với
điều kiện sản xuất công nghiệp, sự ổn định nhiệt độ, {p suất thẩm thấu, pH...
Giống phải có tốc độ sinh sản v| ph{t triển mạnh trong điều kiện
môi trƣờng công nghiệp.
Tốc độ trao đổi chất mạnh để nhanh tạo ra sản phẩm mong muốn.
Giống phải ổn định trong bảo quản v| điều kiện bảo quản dễ d|ng.
2. Vi sinh vật sản xuất vitamin B12
- Hiện nay, khoa học đã kh{m kh{ ra rất nhiều vi sinh vật có thể tham
gia qu{ trình sinh tổng hợp vitamin B12 . Một số quy trình sản xuất vitamin
đƣợc biết đến l| quy trình sản xuất vitamin từ vi khuẩn Propionic, từ xạ khuẩn
Actinomyces olivacens, v| vi khuẩn sinh khí metan.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
10
- Một số vi khuẩn có khả năng sản xuất vitamin: Agrobacterium
tumefaciens, Agrobacterium radiobacter, Bacillus megaterium, Clostridium
sticklandii, Clostridium tetanomorphum, Clostridium thermoaceticum,
Corynebacterium XG, Eubacterium limosum, Methanobacterium arbophilicum,
Methanobacterium ivanovii, Methanobacterium ruminantium, Methanobacterium
thermoautotrophicum, Methanosarcina barkeri, Propionibacterium freudenreichii,
Propionobacterium shermanii, Protaminobacter ruber, Pseudomonas denitrificans,
Pseudomonas putida, Rhizobium meliloti, Rhodopseudomonas sphaeroides, Salmonella
typhimurium, Spirulina platensis, Streptomyces antibioticus, Streptomyces
aureofaciens, Streptomyces griseus, Streptomyces olivaceus..., ngoài ra còn có các
giống thuộc xạ khuẩn Actinomyces
Hình 3: Vi khuẩn Propionibacterium freudenreichii
- Trƣớc đ}y, ngƣời ta sử dụng chủ yếu Streptomyces griseus để sản xuất
vitamin trên quy mô công nghiệp nhƣng hiện nay vi khuẩn Propionibacterium
shermanii và Pseudomonas denitrificans đã thay thế ho|n to|n vi khuẩn
Streptomyces.
- Nguyên nhân:
Vitamin B12 l| sản phẩm phụ trong sản phẩm Streptomixin nhờ
Streptomyces griseus hay l| sản phẩm phụ của qu{ trình sản xuất Clotetracyclin
nhờ Str. Aureofaciens. C{c qu{ trình n|y thƣờng tạo đƣợc lƣợng vitamin B12 là 2
mg/l dịch nuôi cấy nên rất khó t{ch.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiCông nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
11
Việc sản xuất dựa v|o Propionibacterium shermanii hay P.
freudenreichii cho hiệu suất vitamin cao hơn. Tế b|o của c{c vi khuẩn n|y chứa
một lƣợng vitamin khoảng 20 mg/l.
2.1. Vi khuẩn propionic
a. Phân loại vi khuẩn propionic
- Đặc điểm chung:
Vi khuẩn propionic là loại vi khuẩn Gram dƣơng, không di
động, không sinh bào tử, kị khí không bắt buộc.
Chúng có hình cầu, xếp th|nh đôi hay chuỗi.
Nhiệt độ sinh trƣởng tối ƣu của vi khuẩn là 300C.Lƣợng
G+C trong DNA của chúng nằm trong khoảng 53-67 mol%.
- Phân loại: vi khuẩn Propionic đƣợc phân loại thành 2 nhóm:
Nhóm vi khuẩn propionic sống trong sản phẩm sữa. Chúng phát
triển trong môi trƣờng phômai và sữa. Trên cơ sở tính tƣơng đồng của DNA
trong thành phần cấu tạo của thành tế bào, nhóm vi khuẩn propionic sống
trong sản phẩm sữa đƣợc phân loại thành 6 loài: Propionibacterium
freudenreichii, P. jensenii, P.theonii, P.acidipropionici, P.coccoides và
P.cyclohexanicum.
Nhóm vi khuẩn propionic sống trên da. Môi trƣờng sống chính của
giống propionic sống trên da l| da ngƣời.Nhóm vi khuẩn sống trên da đƣợc
phân loại thành 6 loài: P.acnes, P.avidium, P.granulosum, P.lymphophilums,
P.propionicum và Propioniferax innocua. Nhóm vi khuẩn sống trên da có dạng
que, kị khí.
Tr{i ngƣợc với vi khuẩn propionic sống trên da, nhóm vi khuẩn
propionic sống trong sản phẩm sữa không sản sinh indole và không thể hóa
lỏng gelatin. Hơn thế nữa, hai nhóm này có thể đƣợc phân biệt rõ dựa vào các
đặc điểm sinh lý học của nó. Do đó, hai nhóm vi khuẩn propionic này khác
nhau chủ yếu dựa trên môi trƣờng sống tự nhiên của chúng.Công nghệ lên men thực phẩm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
12
b. Đặc điểm của vi khuẩn Propionibacterium shermanii
Hình 4. Vi khuẩn Propionibacterium shermanii
Trong các giống vi khuẩn tham gia tổng hợp vitamin B12 có giống
Propionibacterium shermanii là giống có nhiều ƣu điểm nhất và có thể đƣa v|o
sản xuất công nghiệp. Vi khuẩn này có một số đặc điểm quan trọng đƣợc tóm
tắt nhƣ sau:
Chúng có khả năng lên men acid lactic, glycerol, glucose,
fructose, manit, lactose.
Khoảng pH hoạt động 4,5 - 7,5, pH tối ƣu cho việc sinh tổng hợp
vitamin B12 là 5,8-7,5.
Nhiệt độ thích hợp cho sinh tổng hợp vitamin B12 là 28 - 300C.
Các chất dinh dƣỡng cho sự phát triển bao gồm muối amon,
nƣớc amoniac, CoCl2 hay Co(NO3)2; các kim loại nhƣ Fe, Cu, Zn, Mn thƣờng
làm giảm quá trình sinh tổng hợp vitamin B12.
C{c vitamin l|m tăng hiệu suất tổng hợp B12 bao gồm thiamin,
biotin, acid nicotinic, acid tolic.
2.2 Xạ khuẩn Actinomyces
Trong tất cả các giống thuộc Actinomyces có giống Actinomyces
olivaceus có khả năng tổng hợp vitamin B12 cao hơn cả v| chúng đƣợc sử dụng
để sản xuất vitamin B12 theo quy mô công nghiệp. Một số đặc điểm quan trọng
của giống xạ khuẩn n|y đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
Xạ khuẩn Act. Olivacens thuộc loại hiếu khí.
ND (not detectable): không phát hiện đƣợc.
Mẫu đối chứng (không cấy bất cứ lo|i n|o trƣớc khi lên men với chất
nền dạng rắn) ngâm bằng phƣơng ph{p truyền thống (với C.freundii), và
không tiệt trùng nhƣng cũng thu đƣợc vit B12. Phân lập thu phát hiện đƣợc cả
C.freundii, B.cereus và Micrococcus luteus. Lên men tiến h|nh theo phƣơng ph{p
ngâm truyền thống và ngâm với lactate, cả 2 đƣợc tiệt trùng sau khi ngâm cho
kết quả không có vitamin B12 (chỉ cấy Rhizopus sp).
4. Thảo luận
Lƣợng vitamin B12 sản xuất bằng C.freundii hay K.pneumoniae tăng
lên khi ta tăng nhiệt độ lên men tr{i ngƣợc lại với acid amin tự do, acid γ-
linolenic trong tempeh chỉ tăng khi nhiệt độ lên men thấp (24-320C). Sản xuất
vit B12 luôn đi kèm với sự ph{t triển vi khuẩn.
Sự gia tăng vit B12 rất ít khi thêm v|o cobalt cho thấy cobalt chứa
trong đậu gần đạt điểm cực đại của h|m lƣợng vit B12 bởi C.freundii hoặc
K.pneumoniae. Mặc dù sự thêm v|o cobalt v| 5,6-dimethylbenzimidazole làm
tăng vit B12 đối với cả 2 giống vi sinh vật, nhƣng sự hợp nhất của chúng l| kém
và cho hiệu suất thấp. Bổ sung những tiền chất n|y l| không cần thiết, vì
lƣợng vit B12 tạo ra do 2 giống vi sinh vật trên đã đủ nhiều cho nhu cầu hằng
ng|y của con ngƣời.
Sự cấy v|o số tế b|o kh{c nhau của C.freundii chỉ rằng sản phẩm
vitamin B12 liên quan đến sự ph{t triển của vi sinh vật. Điều n|y cũng đƣợc
x{c nhận cho Propionibacterium freudenreichii.
Hiệu suất thấp của phƣơng ph{p ng}m truyền thống, không tiệt
trùng cấy v|o C.freundii trước khi lên men với chất nền dạng rắn đƣợc giải
thích l| do sự tồn tại của hỗn hợp c{c vi sinh vật trong môi trƣờng nuôi cấy
trong mẫu tempeh. Môi trƣờng m| có nhiều lo|i vi sinh ngo|i C.freundii thì
cho hiệu suất thấp hơn hẳn đối với môi trƣờng thuần khiết chỉ chứa C.freundii.
Sự xuất hiện của C.freundii và B.cereus trong tempeh làm theo
phƣơng ph{p ng}m truyền thống, không tiệt trùng l| hiển nhiên v| nó mô
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: