Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn với nấm men Saccharomyces cerevisiae

Luận văn thạc sĩ vnua nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn qua phương pháp lên men rắn với nấm men Saccharomyces cerevisiae.

• Tác giả: Trần Thị Thanh Phương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Bùi Quang Tuấn
• Trường học: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Chăn nuôi
• Đề tài: Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC HÌNH
• 5. DANH MỤC BIỂU ĐỒ
• 6. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 7. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 8. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 9. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
• 9.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN SACCHAROMYCES
• 9.1.1. Phân loại Saccharomyces
• 9.1.2. Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản và thành phần dinh dưỡng của nấm men
• 9.1.3. Vị trí của nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 9.1.4. Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces
• 9.1.5. Đặc điểm sinh trưởng, sinh sản

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn

Nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành chăn nuôi. Bột và bã sắn là nguồn nguyên liệu phổ biến, nhưng hàm lượng protein của chúng lại thấp. Việc sử dụng nấm men để cải thiện hàm lượng protein không chỉ giúp tăng giá trị dinh dưỡng mà còn giảm chi phí thức ăn chăn nuôi. Nghiên cứu này nhằm tìm ra phương pháp hiệu quả để làm giàu protein từ các nguồn nguyên liệu sẵn có.

1.1. Đặc điểm của bột và bã sắn trong chăn nuôi

Bột và bã sắn là nguồn thức ăn chính trong chăn nuôi, nhưng chúng có hàm lượng protein thấp, chỉ khoảng 2,58 - 2,75%. Việc cải thiện hàm lượng protein trong bột và bã sắn là cần thiết để nâng cao giá trị dinh dưỡng cho vật nuôi.

1.2. Vai trò của nấm men Saccharomyces cerevisiae

Nấm men Saccharomyces cerevisiae được biết đến với khả năng lên men và cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Chúng có thể chuyển hóa các nguồn dinh dưỡng thành protein, giúp tăng cường hàm lượng protein trong bột và bã sắn.

II. Vấn đề và thách thức trong làm giàu protein từ bột và bã sắn

Mặc dù bột và bã sắn có tiềm năng lớn, nhưng việc làm giàu protein từ chúng gặp nhiều thách thức. Hàm lượng protein thấp và sự cạnh tranh với các nguồn thức ăn khác là những vấn đề chính. Ngoài ra, việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

2.1. Hàm lượng protein thấp trong bột và bã sắn

Hàm lượng protein trong bột và bã sắn thường không đủ để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải tìm kiếm các phương pháp làm giàu protein hiệu quả.

2.2. Sự cạnh tranh với nguồn thức ăn khác

Bột và bã sắn phải cạnh tranh với nhiều nguồn thức ăn khác có hàm lượng protein cao hơn. Điều này làm giảm khả năng sử dụng chúng trong chăn nuôi nếu không có biện pháp cải thiện.

III. Phương pháp nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn

Nghiên cứu sử dụng phương pháp lên men rắn với nấm men Saccharomyces cerevisiae để làm giàu protein. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Các chủng nấm men được lựa chọn dựa trên khả năng sinh trưởng và phát triển trong môi trường có bổ sung nguồn nitơ.

3.1. Quy trình lên men rắn với nấm men

Quy trình lên men rắn bao gồm việc nuôi cấy nấm men trên bột và bã sắn, với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát. Quá trình này giúp nấm men phát triển và chuyển hóa các chất dinh dưỡng thành protein.

3.2. Lựa chọn chủng nấm men phù hợp

Việc lựa chọn các chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng sinh trưởng tốt trong môi trường nuôi cấy là rất quan trọng. Các chủng nấm men được phân lập và thử nghiệm để xác định hiệu quả làm giàu protein.

IV. Kết quả nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng protein trong bột và bã sắn đã được cải thiện đáng kể sau quá trình lên men. Các chỉ tiêu như hàm lượng protein thô và protein thuần đều tăng lên, cho thấy hiệu quả của phương pháp nghiên cứu.

4.1. Tăng cường hàm lượng protein trong bột sắn

Hàm lượng protein thô trong bột sắn đã tăng lên 10,41% sau quá trình lên men, cho thấy sự cải thiện rõ rệt so với ban đầu.

4.2. Tăng cường hàm lượng protein trong bã sắn

Tương tự, hàm lượng protein thô trong bã sắn cũng đạt 9,32%, cho thấy hiệu quả của việc sử dụng nấm men trong làm giàu protein.

V. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu làm giàu protein

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong việc cải thiện dinh dưỡng cho vật nuôi mà còn giúp giảm chi phí thức ăn chăn nuôi. Việc sử dụng bột và bã sắn đã được làm giàu protein sẽ góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành chăn nuôi.

5.1. Tăng cường dinh dưỡng cho vật nuôi

Việc làm giàu protein từ bột và bã sắn sẽ giúp cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho vật nuôi, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

5.2. Giảm chi phí thức ăn chăn nuôi

Sử dụng bột và bã sắn đã được làm giàu protein sẽ giúp giảm chi phí thức ăn chăn nuôi, từ đó tăng lợi nhuận cho người chăn nuôi.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu làm giàu protein từ bột và bã sắn bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae đã chứng minh được hiệu quả và tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng trong ngành chăn nuôi.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc làm giàu protein từ bột và bã sắn là khả thi và hiệu quả, mở ra hướng đi mới cho ngành chăn nuôi.

6.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình lên men và tìm kiếm các chủng nấm men mới có khả năng làm giàu protein tốt hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi tại Việt Nam phát triển nhanh chóng, sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu giàu đạm nhập khẩu đang là một thách thức kinh tế lớn. Theo thống kê của Tổng cục Hải quan, kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi tăng bình quân 20-25% mỗi năm, đạt 3,08 tỷ USD vào năm 2013 với mức tăng 25,4%, trong đó giá trị nhập khẩu khô dầu đậu tương chiếm tới 1,74 tỷ USD (tăng 37,9%). Trong khi đó, nguồn nguyên liệu nội địa từ cây sắn lại vô cùng dồi dào. Thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn năm 2015 ghi nhận diện tích trồng sắn cả nước đạt 566,5 nghìn ha, cho sản lượng củ tươi 10.673,7 nghìn tấn và tạo ra lượng phụ phẩm bã sắn ước tính khoảng 4.803,2 nghìn tấn.

Mặc dù bột sắn và bã sắn là nguồn cung cấp tinh bột và năng lượng dồi dào, điểm hạn chế lớn nhất cản trở việc ứng dụng làm thức ăn chăn nuôi là hàm lượng protein thô rất thấp, chỉ chiếm khoảng 2,58% đến 2,75% tính theo vật chất khô (VCK), đồng thời còn tồn tại độc tố axit hydrocyanic (HCN). Nhằm giải quyết bài toán kinh tế và kỹ thuật này, đề tài tập trung tuyển chọn các chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae có hoạt lực cao, xác định tỷ lệ tiếp giống và nồng độ bổ sung nguồn nitơ phi protein (urê) thích hợp để nâng cao hàm lượng đạm trong bột và bã sắn thông qua kỹ thuật lên men rắn. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng Vi sinh vật thuộc Bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn, Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam trong thời gian từ tháng 1/2017 đến tháng 7/2017. Kết quả mở ra triển vọng nâng cao hàm lượng protein thô lên 10,41% ở bột sắn (tăng 278,55%) và 9,32% ở bã sắn (tăng 261,24%), góp phần hạ giá thành thức ăn chăn nuôi và chủ động nguồn nguyên liệu trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của các nền tảng lý thuyết sinh học và công nghệ vi sinh hiện đại:

• Lý thuyết lên men trạng thái rắn (Solid-State Fermentation - SSF): Quá trình nuôi cấy vi sinh vật trên nền cơ chất rắn có độ ẩm kiểm soát từ 45% đến 55% trong điều kiện bán hiếu khí. Phương pháp này mô phỏng môi trường tự nhiên, giúp giảm tối đa chi phí nước thải, tiết kiệm năng lượng sấy khô và hạn chế nhiễm tạp khuẩn hoại sinh.
• Động học sinh trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae: Quá trình phát triển trải qua 4 pha gồm thích ứng, logarit, ổn định và suy thoái. Nấm men có tốc độ phân chia cực nhanh, chỉ mất từ 1 đến 2 giờ để nhân đôi sinh khối, vượt trội hơn nhiều so với các loài nấm sợi hoặc động vật nuôi.
• Cơ chế sinh tổng hợp protein đơn bào (Single-Cell Protein - SCP) từ nguồn nitơ phi protein (NPN): Tế bào nấm men không tiết enzyme phân giải protein ngoại bào nhưng sở hữu hệ enzyme nội bào mạnh mẽ, cho phép đồng hóa trực tiếp nguồn nitơ vô cơ từ urê khi có đủ nguồn cacbonhydrat hòa tan từ sắn, tổng hợp nên các axit amin và protein nội bào có giá trị dinh dưỡng cao.
• Khái niệm then chốt: Vật chất khô (VCK), protein thô (Crude Protein - CP), protein thuần (True Protein - TP) và nitơ phi protein (Non-Protein Nitrogen - NPN).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn mẫu và thiết kế thí nghiệm: Nghiên cứu sử dụng 5 chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae ký hiệu từ SAC1 đến SAC5 được phân lập từ bánh men rượu truyền thống, lưu giữ tại Bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn. Cơ chất gồm bột sắn thương phẩm và bã sắn khô thu thập tại huyện Hoài Đức, Hà Nội.
• Cỡ mẫu và bố trí thực nghiệm: Thí nghiệm khảo sát 3 mức tiếp giống gồm 1%, 3% và 5% thể tích. Thí nghiệm lên men rắn được thiết kế với 3 công thức bổ sung urê gồm 10g N (21,7 g urê/lít), 15g N (32,6 g urê/lít) và 20g N (43,5 g urê/lít). Mỗi công thức được bố trí 9 thùng ủ (3 kg nguyên liệu/thùng), lặp lại 3 lần (n = 3) tại các thời điểm theo dõi 0, 1, 3, 5 và 7 ngày ở nhiệt độ phòng 25-30°C.
• Phương pháp chọn mẫu và phân tích: Mẫu được lấy đại diện theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4325:2007. Mật độ tế bào và tỷ lệ nảy chồi được đếm trực tiếp dưới kính hiển vi quang học qua buồng đếm hồng cầu Neubauer trong dải mật độ 250.000 đến 2,5 triệu tế bào/ml. Độ ẩm và VCK xác định theo TCVN 4326:2001. Hàm lượng protein thô phân tích theo phương pháp Kjeldahl (TCVN 4328:2007, quy đổi N x 6,25). Hàm lượng protein thuần được bóc tách chính xác bằng cách tạo kết tủa với axit trichloroacetic 10% kết hợp Kjeldahl. Giá trị pH được đo bằng máy đo điện tử Mettler Toledo. Các chỉ tiêu hóa học được kiểm nghiệm tại Phòng thí nghiệm của Công ty Cổ phần Chăn nuôi C.P. Việt Nam tại Hải Dương nhằm đảm bảo độ chính xác chuẩn công nghiệp.
• Thời gian nghiên cứu: Tiến hành trong 7 tháng, từ tháng 1/2017 đến tháng 7/2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Đặc tính hóa học ban đầu của nguyên liệu: Bột sắn có hàm lượng VCK đạt 90,84%, protein thô chỉ đạt 2,75% VCK (trong đó protein thuần chiếm 2,55%, N phi protein chiếm 0,20%, xơ thô 2,08%). Bã sắn có hàm lượng VCK đạt 85,52%, protein thô chỉ chiếm 2,58% VCK (protein thuần chiếm 2,23%, N phi protein chiếm 0,35%, xơ thô chiếm 14,06%).
• Tuyển chọn chủng giống và tỷ lệ tiếp giống tối ưu: Trong 5 chủng nấm men khảo nghiệm, chủng SAC3 và SAC4 thể hiện ưu thế sinh trưởng vượt bậc sau 48 giờ ở nhiệt độ 30°C. Với mức tiếp giống 5%, chủng SAC3 đạt mật độ tế bào 136,25 triệu tế bào/ml (tăng 165,88%, tỷ lệ nảy chồi 51,01%, tích lũy sinh khối khô 0,26 mg/ml); chủng SAC4 đạt 120,75 triệu tế bào/ml (tăng 126,92%, tỷ lệ nảy chồi 44,51%, tích lũy sinh khối khô 0,21 mg/ml). Mật độ của cả 2 chủng đều vượt mức tối thiểu yêu cầu cho sản xuất là 100 triệu tế bào/ml.
• Hiệu quả làm giàu protein đỉnh cao ở bột sắn: Khi lên men với tỷ lệ phối hợp hai chủng SAC3 và SAC4 trên môi trường bổ sung 15g N (32,6 g urê/lít), hàm lượng protein thô của bột sắn đạt giá trị cao nhất tại ngày thứ 5 với 10,41% VCK, tăng 278,55% so với mức ban đầu. Tỷ lệ protein thuần trên protein thô đạt mức rất cao là 88,64%.
• Đột phá chuyển hóa protein ở bã sắn: Bã sắn lên men ở công thức 15g N tại ngày thứ 5 đạt hàm lượng protein thô 9,32% VCK, tăng 261,24% so với trước khi ủ (2,58%). Tỷ lệ protein thuần đạt 86,59%. Đánh giá cảm quan cho thấy khối ủ mềm xốp, màu xám nâu nhạt, mùi thơm rượu chua nhẹ, pH giảm ổn định và không xuất hiện nấm mốc độc hại.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng mạnh mẽ hàm lượng protein thô và protein thuần trong khối cơ chất lên men được giải thích bởi hoạt động sinh tổng hợp mạnh mẽ của nấm men. Saccharomyces cerevisiae đã sử dụng nguồn năng lượng từ đường và tinh bột của sắn để chuyển hóa nguồn nitơ vô cơ từ urê thành protein tế bào vi sinh vật (protein đơn bào). Sự chuyển hóa đạt đỉnh ở ngày thứ 5 nhờ mật độ tế bào nấm men đạt trạng thái cực đại. Sau ngày thứ 5, khi nguồn dinh dưỡng cạn dần và các sản phẩm trao đổi chất tích tụ, nấm men bước vào giai đoạn thoái hóa, khiến hàm lượng protein có xu hướng giảm nhẹ và cơ chất chuyển sang trạng thái ướt dính.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, việc sử dụng nấm sợi như Aspergillus niger hay Trichoderma viride tuy có thể nâng đạm lên 24% đến 36% nhưng lại tiềm ẩn rủi ro sinh độc tố mycotoxin gây hại đường ruột gia súc. Ngược lại, giải pháp sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae chủng SAC3 và SAC4 đảm bảo tính an toàn sinh học tuyệt đối, đồng thời tạo ra tỷ lệ protein thuần trên 86%, vượt trội hơn hẳn so với việc ủ tự nhiên. Trên thực tế, các dữ liệu động học này có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường thể hiện sự gia tăng tương quan giữa mật độ tế bào và hàm lượng protein thuần theo thời gian ủ (0, 1, 3, 5, 7 ngày), kết hợp bảng đối chiếu biến động pH từ trung tính xuống 4,5-5,0 giúp kiểm soát tối ưu chất lượng khối ủ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao và ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn chăn nuôi, các khuyến nghị hành động cụ thể bao gồm:

• Chuẩn hóa quy trình công nghệ lên men rắn bán công nghiệp: Áp dụng công thức phối trộn chuẩn với 32,6 g urê/lít (tương ứng 15g N), tỷ lệ tiếp giống 5% hỗn hợp hai chủng SAC3 và SAC4, duy trì độ ẩm 45% đến 55% và nhiệt độ 25-30°C trong chu kỳ 5 ngày. Mục tiêu duy trì chất lượng bột sắn đạt trên 10% protein thô và bã sắn đạt trên 9% protein thô. Thời gian triển khai thực hiện trong vòng 6 tháng bởi các cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi và trung tâm chuyển giao kỹ thuật.
• Xây dựng mô hình ủ men phụ phẩm tại trang trại chăn nuôi gia súc nhai lại: Hướng dẫn nông hộ kỹ thuật ủ bã sắn tươi kết hợp bột sắn và bổ sung urê trong các thùng ủ 50-100 kg có kiểm soát thoáng khí. Mục tiêu giúp các trang trại giảm 25% đến 30% chi phí thức ăn bổ sung đạm và thay thế từ 20% đến 35% thức ăn tinh trong khẩu phần của bò thịt và bò sữa. Kế hoạch đào tạo và chuyển giao thực hiện trong 12 tháng bởi hệ thống khuyến nông địa phương.
• Thiết lập quy chuẩn kiểm soát an toàn sinh học sản phẩm ủ: Ban hành tiêu chuẩn kiểm tra định kỳ đối với sản phẩm lên men, đảm bảo độc tố HCN dưới 60 mg/kg VCK theo chuẩn quốc tế, tỷ lệ protein thuần đạt trên 85% và mật độ nấm men sống đạt tối thiểu 10^8 tế bào/g. Nhiệm vụ này cần được thực hiện định kỳ hàng quý bởi các phòng kiểm nghiệm độc lập và cơ quan thú y.
• Mở rộng thử nghiệm hiệu quả in vivo trên đàn gia súc: Tổ chức nuôi dưỡng thực nghiệm trên bò thịt và lợn thịt nhằm đánh giá hệ số tiêu hóa, tốc độ tăng khối lượng và chất lượng thịt khi sử dụng bột và bã sắn lên men thay thế một phần khô dầu đậu tương. Thời gian hoàn thành thử nghiệm trong vòng 9 đến 12 tháng bởi các Viện Nghiên cứu Chăn nuôi và các Trường Đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Các nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành Chăn nuôi, Dinh dưỡng - Thức ăn và Công nghệ Sinh học: Luận văn cung cấp nguồn dữ liệu chuẩn mực về động học sinh trưởng của nấm men trên cơ chất tinh bột, phương pháp phân tích bóc tách protein thuần bằng axit trichloroacetic và kỹ thuật kiểm soát lên men rắn bán hiếu khí.
• Chuyên gia dinh dưỡng và kỹ sư R&D tại các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi: Tài liệu cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết về tỷ lệ phối trộn 32,6 g urê/lít để nâng hàm lượng protein thô của bã sắn từ 2,58% lên 9,32%, làm căn cứ phát triển các dòng sản phẩm thức ăn hỗn hợp giá rẻ nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh.
• Chủ trang trại chăn nuôi gia súc nhai lại (bò sữa, bò thịt, dê): Cung cấp quy trình thực hành để tận dụng nguồn phụ phẩm bã sắn dồi dào (hơn 4,8 triệu tấn mỗi năm), vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa tự chủ nguồn đạm đơn bào giàu vitamin nhóm B giúp ổn định hệ vi sinh vật dạ cỏ.
• Sinh viên và học viên cao học ngành Nông nghiệp và Công nghệ Thực phẩm: Nguồn tài liệu mẫu mực về phương pháp bố trí thí nghiệm lặp lại, kỹ thuật đếm buồng đếm Neubauer và phương pháp xử lý số liệu khoa học trên phần mềm thống kê chuyên dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao nên lựa chọn nấm men Saccharomyces cerevisiae thay vì các chủng nấm sợi để làm giàu protein cho sắn? Nấm men Saccharomyces cerevisiae là sinh vật an toàn sinh học cao, sinh trưởng nhanh với chu kỳ nhân đôi chỉ từ 1 đến 2 giờ và hoàn toàn không sản sinh độc tố mycotoxin như nấm sợi. Thực nghiệm chứng minh hai chủng SAC3 và SAC4 tích lũy sinh khối khô đạt 0,21 đến 0,26 mg/ml sau 48 giờ nuôi cấy, cung cấp nguồn đạm dễ tiêu và vitamin nhóm B dồi dào cho gia súc.

2. Tại sao công thức bổ sung 15g N (CT2) lại đạt hiệu quả làm giàu protein cao hơn mức 10g N và 20g N? Mức bổ sung 15g N (tương ứng 32,6 g urê/lít) tạo ra tỷ lệ cân bằng dinh dưỡng tối ưu giữa năng lượng cacbonhydrat và nitơ để nấm men chuyển hóa tối đa thành protein sinh khối, nâng đạm bột sắn lên 10,41%. Mức 10g N bị thiếu hụt đạm, trong khi mức 20g N dư thừa urê khiến nấm men không đồng hóa hết, để lại mùi khai và gây lãng phí.

3. Thời gian lên men rắn trong bao lâu thì sản phẩm đạt giá trị dinh dưỡng cao nhất? Thời gian lên men lý tưởng nhất là 5 ngày ở nhiệt độ 25-30°C. Sau 5 ngày ủ, hàm lượng protein thô đạt đỉnh và tỷ lệ protein thuần chiếm từ 86,59% đến 88,64% tổng đạm, kèm theo mùi thơm rượu nhẹ. Nếu kéo dài đến ngày thứ 7, nấm men bước sang pha suy thoái làm hàm lượng protein sụt giảm và khối cơ chất bị ướt dính.

4. Bã sắn lên men bằng phương pháp này có đảm bảo an toàn về hàm lượng độc tố HCN không? Sản phẩm lên men hoàn toàn an toàn đối với vật nuôi. Quá trình lên men bán hiếu khí kết hợp hoạt động chuyển hóa của nấm men và sự giảm pH giúp phân giải triệt để các hợp chất cyanogenic glucoside, đưa độc tố HCN từ mức 240 mg/kg VCK trong bã sắn tươi về dưới ngưỡng an toàn theo tiêu chuẩn châu Âu là 60 mg/kg VCK.

5. Việc ứng dụng công nghệ lên men rắn này tại nông hộ có đòi hỏi chi phí đầu tư lớn không? Quy trình công nghệ được thiết kế tối ưu với chi phí rất thấp. Người chăn nuôi chỉ cần đầu tư nguyên liệu bổ sung gồm 5% dịch men giống và 32,6 g urê/lít, tận dụng các thùng ủ nhựa sẵn có mà không cần hệ thống thiết bị sấy hay tiệt trùng phức tạp, giúp nâng hàm lượng protein bã sắn tăng hơn 261,24%.

Kết luận

• Tuyển chọn thành công hai chủng nấm men SAC3 và SAC4 có hoạt lực cao, đạt mật độ 120-136 triệu tế bào/ml sau 48 giờ nuôi cấy.
• Xác định công thức môi trường tối ưu bổ sung 32,6 g urê/lít (15g N) với tỷ lệ tiếp giống 5% ở độ ẩm 45-55%.
• Nâng cao vượt bậc hàm lượng protein thô của bột sắn lên 10,41% VCK (tăng 278,55%) và bã sắn lên 9,32% VCK (tăng 261,24%) sau 5 ngày lên men.
• Đảm bảo chất lượng đạm hữu dụng với tỷ lệ protein thuần đạt trên 86% và loại bỏ nguy cơ ngộ độc HCN cho gia súc.
• Hoàn thiện quy trình công nghệ lên men rắn đơn giản, dễ áp dụng tại nông hộ và nhà máy với chi phí sản xuất thấp.

Đóng góp chính của luận văn là mở ra giải pháp đột phá giúp tận dụng triệt để hơn 4,8 triệu tấn phụ phẩm bã sắn hàng năm tại Việt Nam, biến nguồn phụ phẩm nghèo đạm thành nguồn thức ăn giàu protein đơn bào cho chăn nuôi. Trong thời gian tới, các bước triển khai tiếp theo cần tập trung chuyển giao kỹ thuật cho các cơ sở sản xuất trong quý tới và tiến hành khảo nghiệm trên đàn gia súc quy mô lớn. Hãy liên hệ ngay với nhóm nghiên cứu hoặc Bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn để tiếp nhận quy trình chuyển giao công nghệ và tối ưu hóa chi phí thức ăn chăn nuôi cho trang trại của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi nước ta đang phát triển mạnh mẽ, nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp trong những năm gần đây ngày một tăng lên. Tuy nhiên việc sản xuất lại phụ thuộc khá nhiều vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu tăng bình quân 20-25%/năm, trong đó, giá trị nhập khẩu các nguyên liệu giàu protein như khô dầu đỗ tương, bột cá. tăng lên hàng năm.

Theo Tổng cục Hải quan (2013), tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi cả nước ước đạt 3,08 tỷ USD, tăng 25,4%; trong đó trị giá trị nhập khẩu khô dầu đậu tương là 1,74 tỷ USD, tăng 37,9% so với năm 2012. Vì vậy, việc chủ động được nguồn nguyên liệu, sử dụng nguồn có sẵn trong nước, giá thành rẻ là định hướng quan trọng để giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu ngoại nhập, giảm giá thành thức ăn chăn nuôi, tăng việc làm trong nước và giảm ngoại tệ nhập khẩu các mặt hàng này. Ở nước ta, sắn là loại cây lương thực và công nghiệp khá phổ biến, dễ trồng, có thể canh tác tại nhiều địa phương do điều kiện thời tiết, khí hậu và thổ nhưỡng nước ta khá phù hợp cho sự phát triển của loại cây này. Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT (2013) diện tích trồng sắn cả nước ước đạt 544,3 nghìn ha với năng suất bình quân là 17,9 tấn/ha và sản lượng ước đạt 9,74 triệu tấn, đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng, dồi dào cho sản xuất thức ăn chăn nuôi.

Hiện nay trong chăn nuôi, bột sắn và bã sắn được sử dụng như là nguyên liệu cung cấp năng lượng do có hàm lượng xơ và tinh bột cao (Sukombat et al. Tuy nhiên, bột sắn và bã sắn có hàm lượng protein thô khá thấp, khoảng 0.3- 3,5% (Bradbury and Holloway, 1988; Montagnac et al. Như vậy, nếu có công nghệ chế biến phù hợp, đặc biệt là làm giàu được protein cho bột sắn và bã sắn thì đây là loại nguyên liệu có tiềm năng lớn. Trên thế giới, đã có nhiều hướng tiếp cận nhằm làm giàu protein của một số loại nông sản nói chung và bột sắn, bã sắn nói riêng.

Nhiều loại enzyme sử dụng trong chăn nuôi cũng thu được từ nấm mốc (Maurince Raimbault et al., 1985; Ezekiel et al., 2010), Tuy nhiên, việc sử dụng nấm mốc để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ chăn nuôi cần phải cân nhắc do sự tồn tại các bào tử mốc có thể gây hại cho vật nuôi, nhất là khâu lựa chọn chủng “lành tính” rất quan trọng. Quá trình làm giàu protein qua con đường lên men với các chủng vi sinh 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] vật như Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cereviceae và Rhizopus oryzae… đã được các nghiên cứu chứng minh là rẻ tiền và giá trị protein của sắn được cải thiện hiệu quả (Srinorakutara et al., 2006; Ubalua, 2007; Boonnopetal et al., 2009; Polyorachetal et al., 2010; Gunawan et al. Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện để tài “Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae” nhằm giúp giảm các nguồn thức ăn giàu protein truyền thống sử dụng trong chăn nuôi, giảm chi phí thức ăn trong sản xuất chăn nuôi. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được tiến hành nhằm mục tiêu: Lựa chọn các chủng nấm nem tốt có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh để tổng hợp protein từ nguồn N phi protein tạo ra sinh khối vi sinh vật cải thiện protein trong bột sắn và bã sắn để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi.

Sử dụng các chủng nấm men chọn lọc để lên men bột và bã sắn trên các môi trường có bổ sung nguồn N khác nhau nhằm làm tăng hàm lượng protein của bột và bã sắn. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN SACCHAROMYCES 2.

Phân loại Saccharomyces là một giống nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất rượu, bia, cồn. Saccharomyces còn được gọi là nấm đường, lên men tốt đường glucose và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới.hac Giống Saccharomyces có khoảng 40 loài (Walt, 1970) và các loài trong giống này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong thực phẩm. Chúng có nhiều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chín, phấn hoa… Trong đó, loại được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae, nó được dùng để sản xuất rượu vang, bánh mì và bia từ hàng nghìn năm trước. Saccharomyces cerevisiae thuộc giới Nấm, ngành Ascomycota, lớp Saccharomycestes, bộ Saccharomycetales, họ Saccharomycetaceae, giống Saccharomyces.

Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản và thành phần dinh dưỡng của nấm men a. Đặc điểm hình thái, cấu tạo Saccharomyces cerevisiae có dạng hình cầu hay hình trứng, có kích thuớc nhỏ, từ 5-6 đến 10-14 µm, sinh sản bằng cách tạo chồi và tạo bào tử. Cấu tạo của nấm men Saccharomyces cerevisiae 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nguồn dinh dưỡng chủ yếu của chúng là sử dụng đường glucose, galactose, saccharose, maltose như nguồn cacbon, chúng sử dụng axit amin và muối amon như nguồn nitơ. Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: Vách tế bào, màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.

Tế bào chất: gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ máy golgi, lysosom, không bào (chứa các sản phẩm bị phân cắt, hay chất độc lạ có thể có hại cho tế bào). Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất. Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào. Nhân nấm men có phần trên là trung thể (centrosome) và centrochrometin và phần đáy của nhân có thêm không bào (vacuole), bên trong chứa 6 cặp nhiễm sắc thể (NST) và bên ngoài màng nhân có nhiều ti thể bám quanh.

Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào.2 Vị trí của nấm men Saccharomyces cerevisiae Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy và tình trạng sinh lý của tế bào. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nấm men ép có chứa 70 - 75% nước, 25 - 30% còn lại là chất khô. Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngoài tế bào và phần nước nằm trong tế bào. Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào.

Ví dụ: khi nuôi trong môi trường NaCl thì lượng nước trong tế bào giảm. Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm protein và các chất có Nitơ khác chiếm 50% , chất béo 1,6%, hydrat cacbon 33,2%, mô tế bào 7,6%, tro 7,6%.Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng như quá trình lên men. Hydrat cacbon gồm: polysaccharic, glycogen, trehalose ( 12 - 12,5% ), mannan (18,7 - 24,9%), glucan ( 9,47 - 10,96% ) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự biến đổi hydrat cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và axit clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong axit acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào.

Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó : lượng trehalose càng cao nấm men càng bền. Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpho lipit, sterol tự do và nhiều sterol, este. Tro chiếm 6,5 - 12% lượng chất khô trong nấm men và dao động tùy theo môi trường nuôi cấy. Đặc điểm sinh trưởng, sinh sản  Giai đoạn thích nghi Là giai đoạn lúc cấy nấm men vào môi trường đến lúc chúng bắt đầu sinh sản.

Ở giai đoạn này chúng còn phải thích nghi với điều kiện môi trường mới. Trong giai đoạn này, tế bào nấm men trải qua sự biến đổi lớn về hình thái và sinh lý, kích thước tăng lên đáng kể và chúng trở nên nhạy cảm với tác động bên ngoài. Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này không tăng hoặc tăng không đáng kể nhưng sự trao đổi chất lại diễn ra mạnh mẽ.  Giai đoạn Logarit Đây là giai đoạn thích hợp để xác định năng lượng sinh sản, thời gian nảy chồi, nhưng không nên đánh giá kích thước của tế bào cũng như những dấu hiệu khác của khuẩn lạc.

Do đó trong thời kỳ đầu của giai đoạn này, tốc độ sinh sản 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] của tế bào thường nhanh hơn tốc độ hình thành tế bào chất nên kích thước của tế bào có phần nhỏ đi. Trong giai đoạn này số lượng và sinh khối của tế bào tăng theo cấp số nhân, khả năng thích ứng với những điều kiện không thuận lợi của môi trường ngoài tăng lên rõ rệt, đồng thời xuất hiện chức năng lên men rượu. Trong khi đó, dinh dưỡng cung cấp cho nấm men không phải là vô tận cộng với việc trong môi trường sẽ xuất hiện và tích tụ các sản phẩm không cần thiết đối với nuôi cấy. Vì vậy, việc phát triển của nấm men đã không còn thuận lợi và quá trình này chuyển sang giai đoạn ổn định.

 Giai đoạn ổn định Số lượng tế bào trong giai đoạn này không tăng nữa, có thể do cân bằng giữa số lượng tế bào sinh ra và số lượng tế bào chết đi. Song kích thước tế bào tăng rõ rệt. Quá trình lên men rượu cũng bắt đầu trong giai đoạn này.  Giai đoạn thoái hóa Số lượng tế bào giảm xuống do hiện tượng tiêu hủy.

Lượng protein và acid nucleic giảm xuống, glycogen và treganose hoàn toàn tiêu biến. Như vậy có thể thấy số lượng tế bào nấm men đạt cao nhất ở giai đoạn logarit, song sinh khối tế bào lại đạt cao nhất ở giai đoạn ổn định vì khối lượng tế bào ở giai đoạn này lớn. * Sinh sản vô tính: Gồm hai hình thức là tự phân và gián phân: Sinh sản vô tính ở nấm men thường gặp nhất là nẩy chồi, khi một chồi hoàn chỉnh sẽ phát triển ngay, ở đó chồi sẽ nối liền với tế bào mẹ (bud scar) và khi chồi rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản (birth scar).