I. Giới thiệu về nấm men và bẹ chuối trong công nghệ thực phẩm
Nghiên cứu tập trung vào việc cố định nấm men Kluyveromyces marxianus trên bẹ chuối để ứng dụng trong quá trình lên men ethanol. Bẹ chuối được chọn làm chất mang do giàu cellulose, dễ tìm, giá thành thấp và thân thiện với môi trường. Nấm men cố định trên bẹ chuối thể hiện khả năng chịu stress tốt hơn so với nấm men tự do, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, pH thấp và nồng độ ethanol cao. Quá trình này không chỉ tăng hiệu suất lên men mà còn giúp tái sử dụng nấm men nhiều lần, giảm chi phí sản xuất.
1.1. Nấm men Kluyveromyces marxianus
Kluyveromyces marxianus là loài nấm men có khả năng sinh trưởng và lên men ở nhiệt độ cao (lên đến 52°C), phù hợp với các quy trình lên men không cần hệ thống điều nhiệt. Loài này cũng có khả năng chuyển hóa nhiều loại đường như glucose, sucrose và lactose, làm tăng tính linh hoạt trong công nghệ thực phẩm.
1.2. Bẹ chuối làm chất mang
Bẹ chuối được sử dụng làm chất mang do cấu trúc giàu cellulose, giúp nấm men bám dính tốt. Ngoài ra, bẹ chuối có giá thành thấp, dễ tái chế và thân thiện với môi trường, phù hợp với các ứng dụng công nghệ sinh học bền vững.
II. Quy trình lên men và sản xuất ethanol
Nghiên cứu so sánh hiệu quả lên men giữa nấm men cố định và tự do trong các điều kiện khác nhau về nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất và ethanol. Nấm men cố định trên bẹ chuối cho thấy khả năng sử dụng cơ chất và sinh tổng hợp ethanol cao hơn 15.3% so với nấm men tự do ở nhiệt độ từ 30-40°C. Quá trình lên men cũng được tối ưu hóa bằng cách tái sử dụng nấm men cố định qua nhiều chu kỳ, duy trì hoạt tính ổn định.
2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất lên men. Nấm men cố định thể hiện khả năng chịu nhiệt tốt hơn, duy trì hoạt tính lên men ở nhiệt độ cao (40-45°C), trong khi nấm men tự do giảm hiệu suất đáng kể.
2.2. Ảnh hưởng của pH
pH tối ưu cho quá trình lên men là 5.0. Nấm men cố định cho tốc độ sinh tổng hợp ethanol cao hơn 1.2 lần so với nấm men tự do ở pH này, nhờ khả năng thích nghi tốt với môi trường acid.
III. Ứng dụng lên men trong công nghệ thực phẩm
Nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng nấm men cố định trên bẹ chuối trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là sản xuất ethanol và các thực phẩm lên men. Việc tái sử dụng nấm men giúp giảm chi phí sản xuất, đồng thời tăng hiệu suất và tính bền vững của quy trình. Công nghệ lên men này cũng có thể áp dụng trong các ngành công nghiệp khác như sản xuất nhiên liệu sinh học.
3.1. Tái chế bẹ chuối
Bẹ chuối sau quá trình lên men có thể được tái chế làm nguyên liệu cho các ứng dụng khác, góp phần giảm thiểu chất thải và tăng tính bền vững trong công nghệ sinh học.
3.2. Nấm men trong thực phẩm lên men
Nấm men cố định không chỉ ứng dụng trong sản xuất ethanol mà còn có tiềm năng trong các quy trình lên men thực phẩm như sản xuất bia, rượu và các sản phẩm lên men khác.
