Tài liệu Quy trình sản xuất xanthan gum

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Nguyễễn Thị Thu Sang Nhóm 2_lớp 11CDTP1 Nguyễễn Thị Phương Dung 3005110049 Nguyễễn Thị Thùy Dương 3005110041 Nguyễễn Thị Oanh 3005110218 Võ Lan Phương 3005110228 Huỳnh Thị Phương Dung Tp.HCM, tháng 6 năm 2014 1 3005110047 Lời mở đầầu Xanthan gum là một polysaccharide được sinh tổng hợp t ừ vi sinh v ật. Có nhiễều loại polysaccharide được sinh tổng hợp bởi vi sinh vật nh ư alginate, curlane, dextran, gellan, glucan, pullulan và xanthan. Trong sốố nh ững lo ại này thì xanthan gum có vai trò vượt trội hơn bởi có tính định h ướng, ứng d ụng nhiễều. Đốối với ngành thực phẩm, những nhu cầều vễề gum t ự nhiễn đang có xu h ướng giảm xuốống, trong khi đó xanthan lại có xu hướng tăng. Đ ể hi ểu h ơn vễề tính chầốt, ứng dụng và các cơ chễố tổng hợp nễn xanthan gum nhóm chúng em xin đ ược tìm hiểu vễề “Quy trình sản xuầốt xanthan gum”. Tuy nhiễn với sốố lượng khổng lốề các kiễốn thức đã biễốt nễn vi ệc l ựa ch ọn nh ững kiễốn thức nào phù hợp seễ khống tránh khỏi nh ững thiễốu sót. Nhóm chúnng em rầốt mong nhận được những ý kiễốn đóng góp c ủa cố, đ ể lầền sau nhóm em viễốt ti ểu luận đạt kễốt quả cao hơn. 2 Mục lục 1. Tổng quan vềầ xanthan gum................................................................................................................................................. 1 1.1. Giới thiệu vềầ xanthan gum......................................................................................................................................... 1 1.1.1. Khái niệm.............................................................................................................................................................................. 1 1.1.2. Lịch sử ra đời của xanthan gum:............................................................................................................................ 1 1.1.3. Cầấu tạo và tính chầất......................................................................................................................................................... 2 1.1.4. Tính chầất................................................................................................................................................................................. 4 1.2. Tình hình sử dụng một sốấ loại polysaccharide........................................................................................... 8 1.3. Nguyền liệu sản xuầất xanthan gum....................................................................................................................... 9 1.3.1. Vi sinh vật.............................................................................................................................................................................. 9 1.3.2. Nguyền liệu khác:.......................................................................................................................................................... 11 2. Quy trình sản xuầất xanthangum.................................................................................................................................... 15 2.1. Nhần giốấng.......................................................................................................................................................................... 16 2.2. Chuẩn bị mối trường lền men............................................................................................................................... 17 2.3. Thanh trùng mối trường lền men........................................................................................................................ 18 2.4. Lền men................................................................................................................................................................................ 19 2.5. Thanh trùng....................................................................................................................................................................... 24 2.6. Tách vi sinh vật................................................................................................................................................................ 25 2.7. Kềất tủa................................................................................................................................................................................... 27 2.8. Tách nước........................................................................................................................................................................... 28 2.9. Sầấy............................................................................................................................................................................................ 29 2.10. Nghiềần................................................................................................................................................................................... 31 2.11. Đóng gói............................................................................................................................................................................... 32 3. Sản phẩm..................................................................................................................................................................................... 32 3.1. Một sốấ sản phẩm xanthan gum có trền thị trường.................................................................................32 3.2. Chỉ tiều chầất lượng của xanthan gum............................................................................................................... 33 3.3. Ứng dụng............................................................................................................................................................................. 34 3 Quy trình sản xuầốt xanthan gum 1. nhóm 2 Tổng quan vềầ xanthan gum 1.1. Giới thiệu vềầ xanthan gum 1.1.1. Khái niệm Xanthan gum là một polysaccharide được sử dụng như là một phụ gia thực phẩm và chầốt điễều chỉnh lưu biễốn. Là sản phẩm lễn men của glucose và saccharose bởi vi khuẩn Xanthomonas campestris. Xanthomonas campestris là loại vi khuẩn gầy ra bệnh mục đen trễn cải, hoa lơ và các loại rau lá mỏng khác. 1.1.2. Lịch sử ra đời của xanthan gum: Cách đầy rầốt lầu, con người đã tìm hiểu được răềng các loài Xanthomonas có thể sản xuầốt ra những khốố i sễền sệt. Cuốối năm 1950, xanthan đã được phát minh tại Northern Reaseach Center (NRRC), Peoria, Illinois. Bà Allene Rosalind Jeanes và cộng sự của bà ở Viện Nống Nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of Agriculture) đã tổ chức cuộc kiểm tra các loài vi sinh vật có khả năng sản xuầốt ra các loại gum tan trong nước, trong sốố đó, xanthan là một polysaccharide tổng hợp băềng phương pháp sinh học mà có tiễềm năng ứng dụng rầốt lớn so với các loại gum tan trong nước được sản xuầốt băềng phương pháp tự nhiễn. Đầều những năm 1960, xanthan trở thành sản phẩm thương mại bởi cống ty Kelco với tễn thương mại là Kelzan (theo Whist ler) nhưng khống thích hợp cho thương mại mãi đễốn năm 1964. Năm 1969, xanthan đã được tổ chức FDA (the American Food and Drug Administration) cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau những nghiễn cứu và thử nghiệm trễn động vật. Nó được phép sử dụng ở các nước: Hoa Kỳ, Canada, Chầu Âu (1982). Sốố kí hiệu là E415. Các cống ty sản xuầốt xanthan nổi tiễống: Merck, Pfizer và Kelco của Mĩ, Rhốne Poulenc và Sanofi-Elf của Pháp, Jungbunzlauer của Úc. 4 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 1.1.3. Cầấu tạo và tính chầất 1.1.3.1. Cầấu tạo 1.1.3.2. Cầấu tạo phần tử Xanthan bao gốềm những cụm 5 gốốc đường được lặp lại, mốễ i cụm gốềm 2 gốốc đường D - glucose, 2 gốốc đường D - mannose, 1 gốốc đường D - glucoronate và các gốốc acetate, pyruvate với sốố lượng thay đổi. Mốễi cụm đơn vị của mạch chính trong chuốễ i polysaccharide bao gốềm các gốốc β – D – glucose, liễn kễốt với nhau băềng liễn kễốt β – 1, 4 glycoside. Yễốu tốố này giốống với cầốu trúc của cellulose. Mạch nhánh gốềm 1 gốốc glucoronate năềm ở giữa liễn kễốt với 2 gốốc mannose. Vị trí thứ nhầốt của gốốc D-glucoronate liễn kễốt với vị trí thứ hai của 1 gốốc D - mannose, còn vị trí thứ tư của gốốc D-glucoronate liễn kễốt với vị trí thứ nhầốt của một gốốc mannose khác. Mạch nhánh liễn kễốt với mạch chính tại vị trí thứ 3 trễn gốốc cellulose của mạch chính và vị trí thứ nhầốt trễn gốốc mannose của mạch nhánh. Khoảng một nửa sốố gốốc mannose ở cuốố i có nhóm acid pyruvic liễn kễốt do nhóm ketal tạo vòng tại vị trí 4 – 6 trễn gốốc mannose Gốốc mannose còn lại liễn kễốt với một acetyl tại vị trí thứ 6. Xanthan gum cũng chứa các ion dương hóa trị một như là Na, K. Mạch nhánh và mạch thẳng xoăốn chặt với nhau tạo thành hình dạng bễền chặt 5 Quy trình sản xuầốt xanthan gum 1.1.3.3. nhóm 2 Khốấi lượng phần tử: Có thể từ 0.9 triệu đễốn 1.6 triệu Dalton, nó phụ thuộc vào nguốền vi sinh vật và điễều kiện thực hiện quá trình lễn men. Đối khi khốố i lượng phần tử xanthan cũng có thể lễn đễốn 13 - 50 triệu Dalton. 1.1.3.4. Trạng thái phần tử: Xanthan là phần tử sinh học xoăốn đối nhưng khống đốối xứng nhau. Mạch nhánh và mạch thẳng xoăốn chặt với nhau tạo thành hình dạng bễền chặt. Các phần tử có thể co lại hình xoăốn ốốc kép hình thành nễn cầốu trúc đặc quánh, khi gặp một sốố điễều kiện seễ bị duốễ i mạch làm thay đổi tính chầốt. Mạch chính được mạch bễn bảo vệ nễn làm cho xanthan tương đốối bễền với acid, kiễềm và enzyme. 1.1.3.5. Thành phầần cầấu tạo Acid pyruvic là một thành phầền rầốt quan trọng do nó tác động đễốn khả năng hòa tan trong nước của polymer. Thành phầền acid pyruvic trong xanthan khác nhau phụ thuộc vào chủng Xanthomonas campestris (có những chủng sản xuầốt ra hàm lượng acid pyruvic rầốt cao, có những chủng lại sản xuầốt ra với hàm lượng rầốt thầốp), điễều kiện lễn men và điễều kiện thu hốềi sản phẩm. 6 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Bảng 1.1 Thành phầền % của D – glucose, D – mannose, D – glucuronic acid, pyruvate, acetate trong polysaccharide do một sốố chủng vi khuẩn khác nhau tạo ra. ns Vi khuẩn D - D- D – Pyruv Aceta X.campestris ose X.vasculorum Gluc Ma Glucur ate 30,1 nnose 27, onic 14,9 34,9 30, 17,9 7,1 6,6 6,5 6,3 X.faseoli X.juglandis X.gummisuda 30,9 2 33,2 34,8 28, 30, 30, 15,3 16,8 16,5 1,8 6,9 4,7 6,4 6,4 10 X.fragaria 24,6 7 26, 14 4,9 5,5 te 1.1.4. Tính chầất 1.1.4.1. Tạo dung dịch có độ nhớt Khi hòa tan trong nước, bị hidrate hóa một cách nhanh chóng, khống bị đóng cục tạo dung dịch có độ nhớt cao. Xanthan gum có độ nhớt cao. Dung dịch có nốềng độ khoảng 1% có độ nhớt xầốp xỉ 1000 cP khi đo ở 60 v/ph với thiễốt bị đo độ nhớt Brookfield model LVF ở 250C. Ảnh hưởng của muốố i: độ nhớt khống bị ảnh hưởng khi thễm một lượng lớn muốố i, như trong 250 g/l dung dịch NaCl chỉ làm tăng khống đáng kể độ nhớt của dung dịch xanthan. 1.1.4.2. Tính tương hợp của xathangum:  Với alcohol Tuy xanthan khống hòa tan trực tiễốp được trong alcohol nhưng lại có khả năng tương thích với nó. Những sản phẩm có chứa xanthan trong cống thức thành phầền thường chiễốm đễốn60% dung mối alcohol như ethanol. Ta có thể sử dụng tính chầốt này để làm cho cocktail, rượu cómùi chocolate trở nễn đặc hơn.  Với các loại enzyme 7 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Hầều hễốt các dung dịch keo đễều bị thoái hóa ở một giới hạn nào đó bới các enzyme có mặt trong thực phẩm như cellulase, pectinase, amylase, protease. Tuy nhiễn, xanthan khống bị thoái hóa bới chúng. Khả năng kháng lại tác động của enzyme là do sự xăốp xễốp các nhánh chính và nhánh phụ, sự xăốp xễốp này chốống lại tác động của enzyme lễn liễn kễốt 1,4 trong nhánh chính. Nhờ đó mà ngăn cản được sự ngưng trùng hợp do enzyme, acid và kiễềm. Ứng dụng thực tễố, khả năng xanthan chốống lại tác động của enzyme đã được sử dụng trong một sốố sản phẩm thực phẩm như bánh mứt táo, thực phẩm có chứa tinh bột, gia vị trộn… 1.1.4.3. Gel thuận nghịch vềầ nhiệt độ: Gel tạo thành khi làm nguội các hốễn hợp. Xanthan gum ở trạng thái keo có thể thực hiện sự chuyển đổi cầốu hình xoăốn ốốc đối thành chuốễ i đơn băềng cách tối luyện ở nhiệt độ 40 - 800C. Ở cầốu hình chuốễ i đơn, mạng lưới liễn kễốt yễốu đi, hình thành nễn trạng thái giả dẻo (pseudoplastic) làm giảm độ nhớt của dung dịch. Xanthan gum có khả năng kễốt hợp được với nhiễều chầốt tạo gel, tạo sệt khác nhau như locust bean gum, konjac, guar gum. 1.1.4.4. Khả năng hydrat hóa Sự hiện diện của những chuốễ i tích điện ầm trong phần tử xanthan gum làm tăng khả năng hydrate hóa và tạo nễn dung dịch xanthan trong nước lạnh. Xanthan gum là một chầốt háo nước, tan được trong nước nóng và nước lạnh. Điễều kiện lạnh đống/rã đống: nhờ khả năng liễn kễốt với nước nễn dung dịch xanthan gum rầốt bễền khi lạnh đống cũng như rã đống. 1.2. Tình hình sử dụng một sốấ loại polysaccharide Có rầốt nhiễều loại polysaccharide được sinh tổng hợp bởi vi sinh vật như alginate, curlane, dextran, gellan, glucan, pullulan và xanthan. Trong sốố những loại này thì xanthan có vai trò vượt trội hơn bởi dễễ dàng sản xuầốt và được ứng dụng nhiễều. Thực vậy, nó đang dầền được sử dụng nhiễều 8 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 trong thực phẩm và trong việc tạo ra chầốt độn cho myễ phẩm. Trong cống nghiệp polysaccharide thì xanthan là một trong những đại diện phát triển nhanh nhầốt. Đốối với ngành thực phẩm, những nhu cầều vễề gum tự nhiễn đang có xu hướng giảm xuốống, trong khi đó xanthan lại có xu hướng tăng lễn. Khoảng 20.000 tầốn xanthan được sản xuầốt theo phương pháp cống nghiệp từ giốống vi khuẩn X. campestris mốễ i năm. Nhu cầều tiễu thụ xanthan trễn toàn thễố giới là khoảng 23 triệu kg/ năm và được dự đoán là seễ tiễốp tục tăng lễn 5-10% theo hăềng năm. 1.3. Nguyền liệu sản xuầất xanthan gum. 1.3.1. Vi sinh vật 1.3.1.1. Giốấng vi sinh vật Xanthan được sản xuầốt từ vi khuẩn Xanthanmonas campestris được cố lập từ cầy cải băốp, nó chính là loại vi khuẩn gầy ra bệnh nầốm cho cầy có màu đen. Hình 2.1. Vi khuẩn Xanthomonas campestris Hình 2.2. Cải băốp nhiễễm vi khuẩn Xanthomonas campestris 9 Quy trình sản xuầốt xanthan gum 1.3.1.2. nhóm 2 Đặc điểm hình thái Vi khuẩn xanthomonas campestris  Giới: vi khuẩn  Ngành: Proteobacteria  Lớp: Gamma Proteobacteria  Bộ: Xanthomonadales  Họ: Xanthomonadaceae  Giốống: Xanthomonas Có dạng hình que đơn, thẳng, rộng 0,4-0,7 µm, dài 0,7-1,8µm  Vi khuẩn Gram ầm  Có khả năng di động nhờ có tiễn mao mọc ở cực  Là loại vi khuẩn dị dưỡng, hiễốu khí băốt buộc  Khống có khả khử nito, phản ứng catalase dương tính, oxidase ầm tính  Phát triển trễn mối trường dinh dưỡng agar, b ị ức chễố b ởi 0,1%, triphenyltetrazolium chloride. Phầền lớn chúng sốống một mình hoặc theo từng cặp X.campestris làm thành đám mucoid màu vàng, trơn nhăễn sốống trễn mối tr ường răốn, và nh ững tễố bào đ ược bao quanh bởi xanthangum ( polysaccharide ngo ại bào). Cống th ức hóa h ọc c ủa săốc tốố vàng được xác định là mốn hoặc dibromoaryl polynen. Tính khống ổn định thuộc vễề di chuyển của vi khu ẩn X. Campestris seễ ảnh hưởng đễốn chầốt lượng cũng như sốố lượng xanthan xuầốt hiện khi nuối cầốy nó. S ự đ ột biễốn gen có liễn quan đễốn việc hình thành 3 dạng khác nhau: L (large) và S ( small) và VS (very small). Trong khi dạng L sản xuầốt ra m ột l ượng lớn xathan v ới nh ững tính chầốt lưu biễốn học mong muốốn thì dạng S lại cho l ượng s ản ph ẩm ít và chầốt lượng thì kém. Còn VS khống tổng hợp xanthan. Những chức năng của xathan chưa được nhận biễốt đầềy đ ủ, nh ưng có m ột băềng chứng chăốc chăốn răềng có một lớp polysaccharide ở xung quanh màng tễố bào, 10 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 bảo vệ tễố bào tránh khỏi những tác động của mối tr ường xung quanh. Ví d ụ nh ư khả năng giữ nước của xanthan, nó seễ cung cầốp một lớp màng b ảo v ệ d ưới điễều kiện mối trường hanh khố. 1.3.1.3. Tiều chí chọn giốấng Giốống vi khuẩn sử dụng phải đạt những chuẩn mực nhầốt đ ịnh m ới đ ược phép sử dụng. Các yễốu tốố cơ bản đốối với giốống vi khuẩn s ử dụng lễn men thu nh ậ xanthan gốềm: - Giốống vi khuẩn phải có khả năng sinh tổng hợp xanthan m ạnh, s ản phẩm này có chầốt lượng và sốố lượng cao hơn hẳn các s ản ph ẩm ph ụ khác trong quá trình trao đổi chầốt của chúng. Giốống phải có khả năng sử dụng các nguyễn liệu r ẻ tiễền, dễễ kiễốm. Giốống vi khuẩn có tính thích nghi cao hơn, đ ặc bi ệt ph ải thích nghi v ới điễều kiện sản xuầốt cống nghiệp, trong đó có s ự ổn đ ịnh vễề nhi ệt đ ộ, pH,… Giốống phải có tốốc độ sinh sản và phát triển rầốt mạnh trong điễều ki ện mối trường cống nghiệp. Tính chầốt này này rầốt quan tr ọng vì khi nhiễễm vi sinh v ật lạ thì giốống dùng trong sản xuầốt phải có khả năng át chễố s ự phát tri ển c ủa vi sinh v ậ t l ạ. Giốống phải ổn định trong bảo quản và dễễ dàng bảo qu ản. 1.3.2. Nguyền liệu khác: a. Nguốần cacbon: Glucose và saccharose là hai nguốền carbon được s ử d ụng ph ổ biễốn đ ể cung cầốp cho vi khuẩn Xanthanmonas campestris trong quá trình lễn men thu nhận xanthan. Trong đó glucose là nguốền carbon vi khu ẩn Xanthanmonas campestris dễễ sử dụng. Tuy nhiễn, ở nốềng độ cao nó ảnh hưởng xầốu tới quá trình lễn men c ủa vi khuẩn, theo các nghiễn cứu thì nốềng độ glucose 2 – 4% w/w là mối tr ường lý t ưởng cho quá trình lễn men. 11 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Để thuận tiện và chủ động cho việc sản xuầốt, ta dùng syrup glucose làm nguốền cung cầốp carbon cho vi khuẩn. Syrup glucose làm nguốền cung cầốp cho vi khuẩn. Ở chầu ầu người ta dùng syrup băốp để làm nguốền nguyễn li ệu s ản xuầốt xanthan. Syrup băốp còn được gọi là high fructose corn syrup (HFCS) do có hàm lượng fuctose rầốt cao, được sử dụng phổ biễốn trong các loại k ẹo và đốề uốống. Syrup băốp khống phải là loại đường tự nhiễn như đường mía hay đ ường c ủ cải. Vì HFCS có được sau quá trình x ử lý cống nghi ệp ph ức t ạp. Ng ười ta s ử d ụng 3 loại enzym là α-amylase, glucose amylase thùy phần tinh b ột băốp thành đ ường glucose và emzym isomerase chuyển hóa glucose thành fructose, tăng đ ộ ng ọt và khả năng hòa tan. Sau đó, glucose tinh khiễốt đ ược thễm vào hốễn h ợp t ạo ra HFCS. Gía trị tỉ lệ fructose: glucose trong HFCS là 90:10, 42:43 ho ặc 55:45 b. Nguốần nitơ Vi khuẩn Xanthanmonas campestris có thể sử dụng nguốền nitơ hữu cơ và nguốền vố cơ. Vì vậy có thể dùng nước ngầm hạt ngũ cốốc, d ịch th ủy phần casein, d ịch chiễốt nầốm men, dịch chiễốt từ đậu nành, tuy nhiễn nguốền nito th ường đ ược dùng nhầốt là muốối amoni. Xathan được sản xuầốt có chầốt l ượng tốốt nễốu nh ư X.campestris đ ược nuối dưỡng trong một mối trường tổng hợp đơn giản bao gốềm NH 4Cl2, glucose và muốối. c. Nguốần khoáng và yềấu tốấ sinh trưởng Ngoài việc cung cầốp các nguyễn tốố cơ bản thì để quá trình lễn men đ ược diễễn ra tốốt nhầốt ta cũng cầền cung cầốp đầềy đủ cho vi khu ẩn các nguyễn tốố khoáng và các yễốu tốố sinh trưởng. Các muốối vố cơ là nguốền chầốt dinh dưỡng khống th ể thiễốu đốối v ới s ự sinh trưởng của vi sinh vật. Chúng có các chức năng sinh lý ch ủ yễốu là: tham gia vào 12 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 thành phầền của các hoạt tính ở các enzyme của vi sinh v ật, duy trì tính ổn đ ịnh c ủa kễốt cầốu các đại phần tử và tễố bào, điễều tiễốt và duy trì cần băềng áp suầốt th ẩm thầốu của tễố bào, khốống chễố điện thễố oxy hoá khử của tễố bào và là nguốền v ật chầốt sinh năng lượng đốối với một sốố loài vi sinh vật. Bảng 1.2: Muốối vố cơ và chức năng sinh lý của chúng Nguyền tốấ Hợp chầất sử dụng Chức năng sinh lý Là thành phầền của acid P KH2PO4, K2HPO4 nucleic, Tiều chuẩn kĩ thuật nucleoprotein, phospholipid, coenzyme, ATP... Làm nễn hệ thốống đệm giúp điễều chỉnh pH mối trường. S (NH4)2SO4, MgSO4 Là thành phầền của các aminoacid chứa S, một sốố vitamin; glutathione có tác dụng điễều chỉnh điện thễố oxy hoá khử trong tễố bào. Là thành phầền trung tầm Mg MgSO4 hoạt tính phosphoryl dehydrogenase của enzyme hoá hexose, của acid isocitric, Ca CaCO3 CaCl2, Ca(NO3)2 Tạo tính ổn định của một sốố cofactor, enzyme duy trì, cầền cho sự dựng trạng thái cảm thụ của tễố bào. 13 TCVN 3912:1984 Quy trình sản xuầốt xanthan gum Na NaCl K KH2PO4 Fe FeCl3.6H2O FeS04 nhóm 2 Thành phầền của hệ thốống chuyển vận của tễố bào, duy trì áp suầốt thẩm thầốu, duy trì tính ổn định của một sốố enzyme. Là cofactor của một sốố enzyme, duy trì áp suầốt thẩm thầốu của tễố bào, là nhần tốố ổn định của ribosome ở một sốố vi khuẩn ưa mặn. Thành phầền của săốc tốố vi khuẩn và một sốố enzyme, là vật chầốt nguốền năng lượng của một sốố vi khuẩn săốt, cầền thiễốt để tổng hợp chlorophyll và độc tốố vi khuẩn bạch hầều. 14 Quy trình sản xuầốt xanthan gum 2. nhóm 2 Quy trình sản xuầất xanthangum 15 Quy trình sản xuầốt xanthan gum 2.1. nhóm 2 Nhần giốấng Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lễn men. Quá trình nhần giốống nhăềm mục tiễu thu nhận đ ược sốố tễố bào cao hay nói cách khác sản phẩm của quá trình sinh khốối (th ường tính là t ổng l ượng tễố bào/ml). Nhần giốống còn có mục đích chuẩn bị cho quá trình lễn men tiễốp theo đ ược diễễn ra tốốt hơn. Mối trường nhần giốống: dịch mail trong ốống th ạch nghiễn ch ứa 10g/l glucose, 5g/l peptone, 3g/l dịch chiễốc nầốm men, 20g/l agar. Bảo quản ở điễều ki ện ở 4 0C. Các biễốn đổi: -Hóa sinh: Trong quá trình nhần giốống vi sinh vật xảy ra rầốt nhiễều phản ứng hóa sinh bễn trong và bễn ngoài tễố bào làm xuầốt hiện nhiễều sản phẩm trao đổi chầốt, góp phầền làm thành phầền hóa học của mối trường thay đổi liễn tục theo thời gian cầốy. -Hóa lý: Trong quá trình nhần giốống xảy ra 1 sốố biễốn đổi vễề pha. Việc nhần giốống được thực hiện trong điễều kiện hiễốu khí nễn việc sục khống khí vào canh trường seễ làm tăng nốềng độ oxy hòa tan trong pha lỏng. -Vật lý: Trong quá trình sinh trưởng, 1 phầền năng lượng seễ tỏa ra ngoài dưới dạng nhiệt năng. Hiện tượng này có thể làm tăng nhiệt độ canh trường khi nhần giốống vi sinh vật ở qui mố lớn. Do đó cầền chú ý hiệu chỉnh nhiệt độ của canh trường trong suốốt quá trình nhần giốống. -Sinh học: Các tễố bào vi sinh vật seễ thực hiện quá trình trao đổi chầốt và sản sinh ra nhiễều thễố hệ tễố bào mới. Thiễốt bị: Trong sản xuầốt, tùy thuộc vào thể tích làm việc của thiễốt bị lễn men mà lượng giốống cầốy VSV cầền cầốy seễ thay đổi ít hay nhiễều. Do đó, sốố cầốp nhần giốống cũng seễ thay đổi để các nhà sản xuầốt thu được đúng lượng giốống cầền sử dụng. 16 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Nễốu thể tích bình lễn men càng lớn thì lượng giốống cầốy càng lớn. Nhần giốống được chia làm hai giai đoạn: -Nhần giốống ở phòng thí nghiệm: sử dụng các ốống nghiệm (cầốp 1), bình tam giác hoặc erlen(cầốp 2 và 3), bình nuối cầốy(cầốp 4). -Nhần giốống ở phần xưởng: sử dụng các bình lễn men cho mối trường lỏng. Bình lễn men dùng để nuối cầốy giốống VSV có cầốu tạo tương tự như những bình lễn men dùng để nuối cầốy VSV thu nhận các sản phẩm trao đổi chầốt. Thiễốt bị có dạng hình trụ đứng, bễn trong có cánh khuầốy và bộ phần sục khí. Nhiệt độ canh trường trong quá trình nhần giốống có thể hiệu chỉnh được nhờ lớp vỏ áo xung quanh thần trụ thiễốt bị. Thống sốố cống nghệ: -Nhiệt độ: tốối ưu là 28 – 300C. -pH trung tính là tốối ưu cho sự phát triển của X. campestris. 2.2. Chuẩn bị mối trường lền men. Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lễn men. Mối tr ường đ ược phốối tr ộn theo một tỷ lệ nhầốt định đảm bảo nguốền dinh dưỡng cho vi khu ẩn lễn men. Sau khi đ ược phốối trộn, mối trường này seễ được thanh trùng để đảm b ảo cho mối tr ường đ ược vố trùng. Thành phầền mối trường dinh dường lễn men tĩnh: 17 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Lễn men tĩnh được thực hiện trong bình erlen 500ml có ch ứa 100ml mối trường lễn men được cầốy chuyễền từ mối trường 10% (v/v) tr ước khi nuối cầốy 24h. Sau đó canh trường được ủ ở 300C trong thiễốt bị khuầốy với tốốc độ 200v/p trong 96h. Mầễu seễ được lầốy ra th ường xuyễn đ ể ki ểm tra sinh khốối, nốềng đ ộ xanthan gum và đường sót. Chuẩn bị mối trường nuối cầốy bao gốềm nhiễều giai đo ạn v ới nh ững yễu cầều khác nhau. Canh trường nhần giốống ban đầều là 10L, sau đó nầng lễn 100m 3 để đưa vào sản xuầốt. Ở 2 cầốp nhần giốống liễn tiễốp, thể tích c ủa mối tr ường 10 lầền. 2.3. Thanh trùng mối trường lền men Mục đích: chuẩn bị, đảm bảo vễề mặt vi sinh c ủa mối tr ường tr ước khi đem đi lễn men. Biễốn đổi: chủ yễốu là biễốn đổi sinh học, ức chễố, tiễu diệt các vi sinh v ật nhiễễm. Thống sốố cống nghệ: Nhiệt độ thanh trùng 70 – 750C. Thời gian: 20 phút, sau đó đưa vễề 25 – 30 0C là nhiệt độ tốối thích cho quá trình lễn men xanthan gum. 18 Quy trình sản xuầốt xanthan gum nhóm 2 Thiễốt bị: sử dụng thiễốt bị thsnh trùng dạng bản mỏng Bộ phận chính của thiễốt bị là những tầốm hình ch ữ nh ật rầốt m ỏng, làm băềng thép khống gỉ. Mốễi tầốm bảng có 4 lốễ t ại 4 góc và h ệ thốống các đ ường rãnh trễn khăốp bễề mặt để tạo sự chảy rốối và tăng diện tích truyễền nhi ệt. Khi ghép các tầốm bảng mỏng lại với nhau trễn bộ khung c ủa thiễốt b ị seễ hình thành nễn những hệ thốống đường vào và ra cho chầốt l ỏng cầền thanh trùng và chầốt tải nhiệt. 2.4. Lền men Mục đích: khai thác, vì quá trình lễn men nhăềm thu nh ận s ản ph ẩm trao đ ổi bậc 1 là polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn Xanthomanas campestris. Những biễốn đổi: - Sinh học: có sự trao đổi chầốt giữa của vi khuẩn với mối tr ường trong quá trình sinh trưởng, phát triển, sốố l ượng tễố bào vi khu ẩn tăng. Vật lí: trong quá trình lễn men toả nhiệt làm tăng nhi ệt đ ộ trong bình lễn men, do đó trong quá trình trao đ ổi chầốt c ủa vi khu ẩn có th ải ra m ột phầền năng lượng ra bễn ngoài dưới dạng nhiệt. Hoá lý: độ nhớt tăng lễn do polysaccharide tạo ra ngày càng nhiễều. Hoá sinh: vi khuẩn Xanthomonas campestris sử dụng cơ chầốt để sinh tổng hợp ra xanthan gum, là một loại polysaccharide ngo ại bào. Quá trình sinh t ổng hợp xanthan gum diễễn ra như sau:  Quá trình đường phần là giai đoạn phần hu ỷ hủy phần tử glucose tạo ra acid pyruvic và NADH2. Được chia làm 2 giai  đoạn: Giai đoạn đầều là phần căốt đường glucose thành 2 phần tử đường 3C: AIPG và PDA.  Giai đoạn 2 là biễốn đổi đường 3C thành acid pyruvic. 19 Quy trình sản xuầốt xanthan gum  nhóm 2 Chu trình tricarboxylic xảy ra trong cơ chầốt ty th ể nhờ s ự xúc tác c ủa nhiễều hệ enzyme. Bản chầốt của các phản ứng xảy ra trong chu trình ch ủ yễốu là decacboxyl hoá và dehydro hoá acid pyruvic. Chu trình gốềm 2 phầền:  Phần huỷ acid pyruvic tạo CO2 và các coenzyme khử. 20