Đặt vấn đề Nấm men là một nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao và không cholesterol. Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 – 60%, với axit amin không thay thế gần giống protein của động vật [5,13,14]. Hệ số hấp phụ của protein này cũng rất cao. Hàm lượng vitamin trong nấm men với hoạt tính cao hơn gấp 2 -3 lần so với vitamin tổng hợp [14].
Nấm men còn cung cấp vitamin B tự nhiên phong phú, chứa nhiều enzym kích tố có ảnh hưởng tốt tới quá trình trao đổi chất, nhưng không gây độc hại cho cơ thể[13]. Trên thế giới đã có nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tận dụng nấm men bia Saccharomyces cerevisiaevào các mục đích khác nhau, sử dụng dịch chiết nấm men bia đã khử đắng được tận dụng làm thuốc bổ, sử dụng sinh khối nấm men bia được tận dụng làm thức ăn gia súc. Với sự phát triển của khoa học hiện đại ngày nay đã phát hiện ra sự phong phú về thành phần dinh dưỡng của nấm men như các vitamin, axitamin, -Glucan… Từ đó có rất nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là ở Nhật, Đức, Pháp rất quan tâm và đã tận dụng nguồn sinh khối nấm men sản xuất ra các chế phẩm giàu axitamin, cao nấm men… Để ứng dụng trong các lĩnh vực y học, dược học, công nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men. Trong công nghệ lên men, chế phẩm này là nguồn bổ sung nitơ và các chất kích thích lý tưởng cho quá trình sinh trưởng phát triển của vi sinh vật.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ, tiêu thụ bia tại Việt Nam tăng trung bình 12% giai đoạn 2006- 2010, tăng 13% giai đoạn 2011-2015[12]. Hiện cả nước có hơn 400 nhà máy bia. Như vậy với sản lượng bia sản xuất khoảng 5 tỷ lít bia sẽ thải ra một lượng nấm men vô cùng lớn, theo ước tính cứ sản xuất 1000 lít bia có thể thu được từ 12-15 kg nấm men dạng sệt. Trong thực tế thì một lượng nấm men dư tương đối lớn được bán cho các hộ gia đình chăn nuôi làm thức ăn thô cho gia súc, gia cầm, tôm, cá.
Việc sử dụng như vậy không những không tận dụng được triệt để nguồn dinh dưỡng quý giá của nấm men, mà còn có thể gây ra sự ô nhiễm môi trường. Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu tận dụng nấm men bia để tạo bột nấm men ứng dụng trong chế biến thực phẩm và bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Các dạng chế phẩm này chủ yếu dùng phương pháp tự phân hoặc có bổ sung LUAN VAN CHAT LUONG download1 : add luanvanchat@agmail.com enzyme Neutrase trong quá trình thủy phân và để nguyên cả xác tế bào nấm men, nên chất lượng sản phẩm chưa cao chưa đáp ứng được nhu cầu ngày đòi hỏi càng cao của thị trường, như ngành công nghiệp dược, công nghiệp thực phẩm đặc biệt là ngành công nghệ lên men vẫn phải nhập khẩu cao nấm men với giá rất đắt 2-2,7 triệu/kg. Sản xuất bột giàu axit amin và giàu -Glucantừ nấm men bia nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước là nhu cầu hết sức cấp thiết.
[11] Việc chiết xuất các chất có lợi từ nấm men bia để bổ sung cho thực phẩm chức năng là một đóng góp có giá trị cho đời sống xã hội. Ý nghĩa hơn nữa là việc này tận dụng được nguồn nguyên liệu khá dồi dào trong nước (hầu như địa phương nào cũng có nhà máy bia), nên sẽ giảm rất nhiều giá thành cho ngành sản xuất thực phẩm chức năng trong nước. Sản xuất bột nấm men giàu axit amin và -Glucanvào làm thức ăn cho người, quy trình sản xuất an toàn, các công đoạn trong quy trình tối ưu hóa để có thể thu hồi axit amin và -Glucanvới hiệu suất cao nhất, giá thành hợp lý, đáp ứng được nhu cầu khi ứng dụng vào sản xuất công nghiệp các sản phẩm thực phẩm khác. Chính vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm giàu axit amin và -Glucan từ tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae để làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm giàu dinh dưỡng và năng lượng cho người” với mục đích đóng góp một loại sản phẩm dành cho người sử dụng hiệu quả trong các hoạt động và điều kiện đặc biệt hiện nay.
Mục đích và yêu cầu - Sản xuất được hỗn hợp axit amin và-Glucan từ tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae. - Sản xuất được thực phẩm giàu dinh dưỡng, năng lượng cho người từ nguồn nguyên liệu axit amin vàthực phẩm chức năng chứa -Glucan.Địa điểm và thời gian nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu: Viện Hóa học Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự Việt Nam - Thời gian nghiên cứu: 06/2014-12/2015 LUAN VAN CHAT LUONG download2 : add luanvanchat@agmail.com PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae và thành phần hóa học của nấm men 2.
Giới thiệu về nấm men Saccharomycescerevisiae Không một nhóm vi sinh vật nào lại gắn liền với sự tiến bộ và phồn vinh của loài người hơn là nấm men. Đây là nhóm vi sinh vật đã được con người sử dụng rất nhiều trong sản xuất và nghiên cứu khoa học. Các sản phẩm từ nấm men chiếm gần 70% tổng số các sản phẩm sinh học trên toàn thế giới. Có thể nói nấm men là đối tượng quan trọng bậc nhất của ngành công nghệ sinh học hiện đại, nó được ứng dụng trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như: sản xuất nấm men bánh mì, lên men bia rượu, sản xuất các chế phẩm enzyme, các chế phẩm giàu axitamin, cao nấm men…[5].
Nấm men là vi sinh vật điển hình của nhóm nhân thật là một loại nấm đơn bào, sinh sản bằng phương pháp nẩy trồi hoặc tự phân đôi tế bào. Loại nấm men mà các nhà máy bia, rượu thường sử dụng là Saccharomyses cerevisiace, kích thước của tế bào nấm men rất nhỏ từ 5-10µm, nó thường có dạng hình trứng hoặc hình bầu dục. Hình thái cũng như thành phần hóa học của nấm men phụ thuộc nhiều vào điều kiện nuôi cấy, thành phần dinh dưỡng và trạng thái sinh lý của tế bào. Người ta thường chia các hợp chất trong tế bào nấm men ra thành nước và các chất khô gồm: protein, vitamin, carbonhydrat, lipit các nguyên tố vi lượng tro và một số chất có hoạt tính sinh học [5].
Thành phần hóa học của nấm men Saccharomyces cerevisiae 2. Nước Trong tế bào nấm men nước chiếm tỷ lệ khá cao khoảng 75-85% trọng lượng tế bào. Nước trong tế bào gồm 2 dạng: nước tự do và nước liên kết. Nước tự do trong tế bào có tác dụng hòa tan các chất vô cơ, hữu cơ.
Hàm lượng nước tự do có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bên ngoài, trạng thái tế bào, lứa tuổi. Sự mất nước tự do có thể làm rối loạn sự trao đổi chất của tế bào nấm men Nước ở dạng liên kết nằm trong tế bào chất, đóng vai trò quan trọng trong đời sống tế bào. Nước này liên kết với các hợp chất thể keo của tế bào bằng hấp thụ hoặc nối hóa học, còn gọi là nước cấu tạo. Nước cấu tạo khó tách khỏi tế bào và khi mất đi sẽ phá vỡ cấu tạo tế bào, tế bào nấm men sẽ bị chết.
LUAN VAN CHAT LUONG download3 : add luanvanchat@agmail. Protein và các loại axit amin Protein là thành phần quan trọng nhất trong tế bào nấm men, chiếm chủ yếu trong phần chất khô của tế bào, thường là 50-70% trọng lượng chất khô, gồm protein đơn giản và phức tạp (lipoprotein và nucleoprotein ). Protein có ở hầu hết các bộ phận tế bào nấm men trong đó tập trung ở các tế bào và ở màng nguyên sinh chất của tế bào ( chiếm 10% trọng lượng khô của vách tế bào và 50% trọng lượng khô của màng nguyên sinh chất).Vềtính chất protein của nấm men gần giống protein nguồn gốc động vật, có chứa khoảng 20 loại axitamin, trong đó có đủ các loại axitamin không thay thế với thành cân đối[50]. Carbonhydrat Carbonhydrat chiếm 10-30% chất khô tế bào nấm men, trong đó 2-3% là ribose, còn lại phấn lớn là các polisaccarit thường gặp như glucozen, trehaloza, manan, glucan, xenluloza, hemixenluloza và D-mannoza…, manan, glucan là 2 thành phần hóa học chủ yếu của các tế bào[50].
Lipit Lipit phụ thuộc vào thành phần môi trường thức ăn và các loài nấm men khác nhau. Có khoảng 1-3% lipit ở dạng trung tính như: các este phức tạp của glyxerin, lipit, photpholipit, steroid và các axit béo bậc cao. Lipit trong tế bào ở dạng tự do hay kết hợp, chúng đóng vai trò quan trọng vì trong nguyên sinh chất chúng liên kết với nhau tạo thành hệ sợi mixel hay kết hợp với protein tạo thành lipoprotein, cơ sở chính để xây dựng nên tế bào[5]. - Glucan - Glucanlà một trong những polysacharit nhiều nhất trong thành tế bào nấm men, -glucan tồn tại như một homopolymer của glucoza, liên kết với nhau qua cầu nối -(1,3) hoặc -(1,6)-D-glycosidic, chịu trách nhiệm cho hình dạng và độ bền cơ học của thành tế bào.
Thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae gồm có - (1,3)-D-glucan, -(1,6)-D-glucan, chitin và mannoprotein. Cả 4 thành phần cấu trúc của thành tế bào liên kết hoá trị với nhau. Mannoprotein (khối lượng protein khoảng 100 Kda) liên kết với -(1,6)-D-glucan qua glycosyl-phosphatidyl-inositol có chứa 5 gốc mannosyl liên kết . Đầu khử của -(1,6)-D-glucan liên kết với đầu glucoza không khử của -(1,3)-glucan.
Chitin gắn thẳng vào nhánh -(1,6)-glucan. Những LUAN VAN CHAT LUONG download4 : add luanvanchat@agmail.com năm gần đây, -glucan phân lập từ thành tế bào nấm men ngày càng được chú ý. Các hợp chất này có nhiều hoạt tính sinh học khác nhau như tăng cường miễn dịch, kháng khối u và là tác nhân bảo vệ phóng xạ, kích thích hệ thống miễn dịch [18]. Các nguyên tố khoáng và nguyên tố vi lượng Ngoài các nguyên tố hữu cơ C,H,N,O trong tế bào nấm men còn có các nguyên tố tro P,S,K,Ca, Mg,Fe, Na, Cl,Ba và các nguyên tố vi lượng B, Mo,Zn ,Cu, I.
Các nguyên tố này tuy chỉ chiếm 2-14% tổng lượng chất khô trong tế bào nấm men nhưng đóng vai trò vô cùng quan trọng [10]. Vitamin Nấm men rất giàu vitamin chủ yếu là vitamin nhóm B và vitamin nhóm D trong 1g chất khô của nấm men chứa 300µg vitamin B1, 40µg vitamin B2, 50µg vitamin B6, 600µg vitamin PP, 80µg axit pantoteic, 25µg axit foleic, 1µg biotin và 500µg inozit.Ngoài ra trong nấm men còn có vitamin E và nhiều hợp chất khác. Tất cả các chất hoạt tính sinh học này được chứa trong nấm men với 1 tỷ lệ hết sức phù hợp, chính vì thế mà tác dụng của chúng đến trạng thái sinh lý của các cơ thể sống là rất rõ nét [10].
