ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành chăn nuôi của Việt Nam đã và đang phát triển nhanh chóng và đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Trong đó ngành chăn nuôi lợn giữ vai trò chủ đạo với tỷ lệ thịt lợn chiếm gần 80% tổng lượng thịt tiêu thụ. Tuy nhiên hiện nay, ngành chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn nói riêng đang phải đối mặt với nhiều thách thức như giá nguyên liệu thức ăn cao, dịch bệnh, giá thị trường thấp… Trong đó, giá thành thức ăn cao làm cho người chăn nuôi không có lãi. Các nhà sản xuất thức ăn cũng như các nhà chăn nuôi đang tìm kiếm các giải pháp để hạ giá thành thức ăn như sử dụng các phụ phẩm nông công nghiệp, sử dụng enzyme, tự phối trộn thức ăn.
Một trong những biện pháp giúp các nhà chăn nuôi giảm chi phí thức ăn/kg tăng trọng đó là sử dụng phương pháp ủ men với nấm men đối với thức ăn giàu bột đường. Về cơ bản nấm men là nhóm giống nấm đơn bào phân bố rất tộng rãi trong tự nhiên. Nấm men là nguồn protein đơn bào có nhiều ưu thế so với protein truyền thống như đỗ tương, thịt và cá. Nó không những giàu protein, thời gian tạo sinh khối nhanh, liên tục, không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mà còn có thể phát triển trên những nguyên liệu rẻ tiền như phụ phẩm của các ngành công nghiệp.
Để thu được những chủng nấm men có chất lượng tốt đáp ứng được các nhu cầu sản xuất thì việc phân lập và chọn lọc đóng một vai trò hết sức quan trọng. Tuy nhiên, công việc chọn lọc cần rất nhiều công sức và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Vì vậy, để có thể chọn lọc được những chủng nấm men có khả năng sử dụng nhiều nguồn cơ chất khác nhau, đặc biệt là nguồn phụ phẩm nông nghiệp sẵn có và rẻ tiền tại nhiều địa phương ở Việt Nam, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài ““Chọn lọc một số chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae và Saccharomycopsis fibuligera sử dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi”. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Lựa chọn các chủng giống Saccharomyces cerevisiae và Saccharomycopsis fibuligera có khả năng sinh trưởng khả năng sinh trưởng, khả năng tạo sinh khối, khả năng phân giải tinh bột tốt nhất để sản xuất chế phẩm men vi sinh sử dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN 2. Phân loại nấm men Thuật ngữ nấm men (yeast, levure) chỉ là tên chung để chỉ nhóm vi khuẩn nấm thường có cấu tạo đơn bào và thường sinh sôi nảy nở bằng phương pháp nảy chồi ( budding). Nấm men không thuộc về một taxon phân loại nào nhất định, chúng có thể thuộc ngành Nấm túi ( Ascomycota ) hoặc ngành Nấm đảm (Basidioomycota).
Những căn cứ để phân loại nấm men Muốn phân loại nấm men người ta thường dựa vào đặc điểm hình thái và đặc tính sinh lý của nấm men. Căn cứ vào đặc điểm hình thái học có thể xác định được giống nấm men, còn muốn phân loại chi tiết hơn cần căn cứ vào đặc tính sinh lý. (1971) nấm men được chia thành 39 giống thuộc ba họ. Bao gồm : - 22 giống trong họ Endomycetdaceae ( Lớp nang khuẩn bao gồm các nấm men sinh bào tử ).
Một số giống phổ biến như Endomycopsis, Saccharomyces, Pichia, Saccharomycopsis, Schizosacharomyces. - 5 giống trong họ Sporobolomycetaceae ( Lớp nấm bất toàn sinh bào tử bắn). Một số giống phổ biến như Rhdosponnidium, Sporoblomyces. - 12 giống trong họ Criptococcaceae ( Lớp nấm bất toàn không sinh bào tử bắn ) trong đó có một số giống phổ biến như Torulopsis, Candida, Pityrosporon, Trigonopsis, Cryptococcus.
Cách phân loại này đã được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay vì nó đã tổng kết lại một cách khá hoàn thiện vấn đề phân loại nấm men của các tác giả trước. Đặc điểm hình thái, cấu tạo, và sinh sản của nấm men a. Hình thái,kích thước Nấm men có cấu tạo đơn bào, hình thái thay đổi tùy vào từng loại, điều kiện nuôi cấy và giai đoạn nuôi cấy của tế bào. Do đó nấm men có hình dạng rất đa dạng, từ hình cầu, hình trứng, hình bầu dục cho tới hình ovan.Một số nấm men có tế bào hình dài nối tiếp nhau thành những sợi nấm gọi là khuẩn ty thể (mycelium) hoặc khuẩn ty giả (pseudomycelium).
Kích thước trung bình của nấm men là 3-5 x 5-10µm. Cấu tạo Cấu tạo tế bào của nấm men gồm : Vỏ tế bào, màng nguyên sinh chất, nguyên sinh chất, ty thể, nhân tế bào, không bào và ribosome. *Vỏ tế bào: Vỏ thế bào bao bọc xung quanh tế bào, có độ bền chắc cao, có độ dày khoảng 1500 – 2500nm. Khi còn non vỏ tế bào thường khá mỏng.
Nhiệm vụ bảo vệ tế bào trước các tác động của bên ngoài, khống chế quá trình trao dổi chất và áp xuất thẩm thấu ở trong tế bào. Vỏ còn tạo nên hình dáng của tế bào và thường chiếm khoảng 20-30% trọng lượng tế bào. *Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất có chiều dày khoảng 7-8µm cấu tạo chủ yếu là protein, chiếm khoảng 50% khối lượng khô của tế bào, còn lại là 40 % lipit và một ít polysaccharide. Màng nguyên sinh chất đóng một vai trò hết sức quang trọng đó là vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào và bào thải các chất không cần thiết ra ngoài tế bào.
*Nguyên sinh chất: Nguyên sinh chất được phân bố đều khắp trong tế bào, cấu tạo chủ yếu từ protein với một lượng nước lớn, ở dạng dung dịch keo. Tất cả các hoạt động sống của tế bào đều xảy ra trong nguyên sinh chất. Nguyên sinh chất là môi trường cần thiết để tế bào hoà tan các chất dinh dưỡng, là nơi thực hiện các phản ứng sinh hoá và liên kết chặt chẽ các thành phần trong tế bào. 4 *Ty thể: Là những thể hình cầu, hình que, hình sợi, kích thƣớc khoảng 0,2- 0,5 x 0,4- 1µm.
Ty thể gồm hai lớp màng: màng trong và màng ngoài. Màng trong có hình lượn sóng hay hình răng lược để tăng diện tích tiếp xúc, giữa hai màng có các hạt nhỏ gọi là hạt cơ bản, bên trong ti thể là chất dịch hữu cơ. Chức năng của ti thể là tham gia thực hiện các phản ứng oxy hóa giải phóng năng lượng khỏi cơ chất, làm cho năng lượng được tích luỹ dưới dạng ATP. Giải phóng năng lượng khỏi ATP và chuyển dạng năng lượng đó thành dạng năng lượng có ích cho hoạt động sống của tế bào.
Tham gia vào việc tổng hợp lên một số hợp chất protein, lipit, carbohydrat, những hợp chất này tham gia vào cấu tạo màng tế bào. *Nhân tế bào: Khác với tế bào vi khuẩn, tế bào nấm men đã có nhân thật. Nhân tế bào có hình dạng cầu hoặc ovan và được bao bọc bởi một lớp màng, bên trong có dịch nhân. Trong đó có một thể rắn gọi là hạch nhân hay nhân con.
Kích thước của nhân tế bào thường bằng 1-3µm. Trên bề mặt của màng nhân có các hạt ribosome. Trong nhân có chứa AND, ARN, nucleprotein và các gen, do đó nhân đóng vai trò quan trọng trong sinh sản di truyền các tính trạng cho thế hệ sau. *Không bào: Không bào chứa các enzyme thuỷ phân, polyphosphate, lipit, ion kim loại, các sản phẩm trao đổi chất, ngoài tác dụng làm kho dự trữ, không bào còn tham gia quá trình trao đổi chất và điều hoà quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men.
Ngoài ra còn chứa các hạt dự trữ khác: Hạt lipit dưới dạng các hạt nhỏ, hạt glucogen, một ít hạt tinh bột. *Ribosome: Số lượng Riboxom thay đổi tuỳ thuộc từng loài, từng gai đoạn phát triển và từng điều kiện nuôi cấy. Có hai loại riboxom: loại ribosome 70S và ribosome 80S.Ribosome là một bộ máy phân tử lớn là nơi xảy ra quá trình sinh tổng hợp protein. Sinh sản của nấm men Tế bào nấm men rượu sinh sản rất nhanh, chỉ trong thời gian ngắn đã sinh ra trong môi trường một lượng sinh khối lớn.
Chính vì vậy tốc độ sinh trưởng và tổng lượng tế bào là những chỉ tiêu cần thiết để đánh giá, chọn giống nấm men. *Sinh sản vô tính -Sinh sản bằng phương pháp nảy chồi: Phương pháp nảy chồi là hình thức sinh sản phổ biến của nấm men. Khi nấm men trưởng thành sẽ nảy ra một chồi nhỏ, chồi sẽ lớn dần lên, một phần nhân của tế bào mẹ được chuyển sang chồi sau đó tách ra một nhân mới rồi hình thành vách ngăn để ngăn cách với tế bào mẹ hoặc đính trên tế bào mẹ và tiếp tục nảy sinh tế bào mới. Hình thành sinh sản này xảy ra đối với tất cả nấm men.
Sinh sản bằng phân cắt: một số ít nấm men như Sporobolomyces sinh sản bằng phương pháp cắt ngang như vi khuẩn, tế bào dài ra rồi sau đó sinh ra những vách ngăn đặc biệt và phân cắt thành nhiều tế bào. -Sinh sản bằng bào tử: gồm bào tử đốt: ở chi Geotrichum; Bào tử bắn: ở chi Sporobolomyces và bào tử áo ở nấm Candida albicans. *Sinh sản hữu tính Tế bào nấm men có thể sinh sản bằng nang hay túi bào tử, trong mỗi túi có 2-4 hoặc 8 bào tử. Túi bào tử được sinh ra do sự tiếp hợp của hai tế bào nấm men.
Khi tế bào khác giới đứng gần nhau, ở mỗi đầu của hai tế bào sẽ hình thành mấu lồi và tiến sát nhau, hai tế bào sẽ tiếp hợp với nhau và hình thành một hợp tử, sau đó sẽ có quá trinh phân phối nguyên sinh chất và nhân. Nhân của hợp tử phân chia thành 2,4,8 nhân mới, mỗi nhân con cùng với một phần nguyên sinh chất tạo thành một túi bào tử. Túi bào tử gặp điều kiện thích hợp sẽ phát triển thành một tế bào nấm men mới.Các enzyme của nấm men Để sinh trưởng và phát triển, nấm men phải sử dụng enzyme phân giải các nguồn dinh dưỡng phức tạp như tinh bột, rỉ đường, dầu mỏ… thành đường và chuyển hóa vào trong cơ thể dưới dạng cacbon và năng lượng duy trì sự sống, đồng thời tạo ra sản phẩm sinh học trong sản xuất. *Enzyme Protease Protease là một nhóm enzyme gồm hai loại peptidase và proteinase, chúng phân hủy các liên kết phân tử protein thành polypeptide, pepton.
Sau đó peptide phân tử nhỏ này thủy phân thành các acid amin tự do có dưới tác dụng của peptidase. Các peptidase có đặc hiệu hơn proteinase, chúng chỉ tác dụng lên peptide ở những vị trí nhất định. *Enzyme Amylase Là hệ enzyme được chiết ra sớm nhất và được nghiên cứu nhiều từ trước đến nay.