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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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).