Giới thiệu dự án

Sự phát triển mạnh mẽ của xã hội hiện đại kéo theo những thay đổi sâu sắc trong nhận thức về dinh dưỡng và sức khỏe cộng đồng. Thống kê từ Liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế (IDF) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cho thấy tỷ lệ bệnh nhân mắc hội chứng chuyển hóa, béo phì và đái tháo đường đang gia tăng với tốc độ báo động trên phạm vi toàn cầu. Xu hướng tiêu dùng thực phẩm đã chuyển dịch mạnh mẽ từ việc ưu tiên sản phẩm giàu năng lượng sang các dòng thực phẩm chức năng có hàm lượng calo thấp, chỉ số đường huyết an toàn và hỗ trợ phòng chống bệnh tật. Trong nhóm chất tạo ngọt thế hệ mới, đường chức năng Erythritol nổi lên như một giải pháp ưu việt với vị ngọt thanh đạt 60–70% so với đường mía (sucrose), năng lượng cực thấp (chỉ $0{,}2\text{ kcal/g}$, tương đương $1/10$ so với các polyol khác như Sorbitol, Xylitol hay Maltitol là $2{,}0\text{ kcal/g}$), không làm tăng đường huyết ($\text{Chỉ số đường huyết GI} = 0$) và hoàn toàn không gây sâu răng.

Tuy nhiên, thách thức lớn trong công nghệ sản xuất sinh học Erythritol hiện nay nằm ở việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng chịu áp suất thẩm thấu cao và tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa cơ chất nhằm hạ giá thành công nghiệp. Khóa luận tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu điều kiện sinh trưởng và phát triển của các chủng nấm men Moniliella có khả năng sinh tổng hợp đường Erythritol" do sinh viên Bùi Thị Thương (Khoa Công nghệ Sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội) thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Thị Minh Khanh tại Viện Công nghiệp Thực phẩm đã giải quyết trực tiếp bài toán này.

Các mục tiêu cốt lõi của dự án bao gồm:

  1. Sàng lọc, đánh giá đặc tính hình thái và khả năng sinh trưởng của 17 chủng nấm men đen thuộc chi Moniliella từ bộ sưu tập giống của Viện Công nghiệp Thực phẩm.
  2. Tuyển chọn các chủng nấm men có khả năng chịu áp suất thẩm thấu và tích lũy đường Erythritol ngoại bào vượt trội thông qua phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) và đo mật độ quang học ($OD_{610}$).
  3. Khảo sát và tối ưu hóa thành phần dinh dưỡng môi trường nuôi cấy (nguồn carbon, nồng độ glucose, tỷ lệ cấy giống, hàm lượng cao nấm men, muối khoáng vô cơ và vitamin).
  4. Xác định các thông số công nghệ môi trường tối ưu (nhiệt độ, pH ban đầu, thời gian nuôi cấy, chế độ lắc hiếu khí) phục vụ quá trình lên men thu hồi sản phẩm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quy trình lên men chìm hiếu khí ở quy mô phòng thí nghiệm, sử dụng môi trường chuẩn hóa GYU 20 kết hợp kỹ thuật tinh sạch sơ bộ bằng than hoạt tính và bột trợ lọc diatomite.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trước khi công nghệ lên men nấm men đen được chuẩn hóa, quá trình sản xuất polyol chức năng đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật từ các hệ vi sinh vật khác nhau:

Tiêu chí kỹ thuật Vi khuẩn axit lactic (Leuconostoc) Nấm men thông thường (S. cerevisiae) Nấm men đen (Moniliella spp.)
Cơ chế chuyển hóa Phân cắt Fructose-6-P qua Phosphoketolase Con đường đường phân EMP (tạo Ethanol) Con đường Pentose Phosphate trực tiếp
Khả năng chịu đường Kém (ức chế ở nồng độ đường $> 15%$) Trung bình (tối đa $20 - 25%$ chất khô) Cực cao (chịu nồng độ đường lên tới $60%$)
Nguy cơ tạp nhiễm Cao do nồng độ cơ chất thấp Trung bình Rất thấp nhờ áp suất thẩm thấu cao
Tách chiết sinh khối Khó khăn do kích thước tế bào nhỏ Trung bình Thuận lợi (tế bào lớn $3\text{--}5 \times 5\text{--}10,\mu\text{m}$, dễ ly tâm)
Vị trí tích lũy Hỗn hợp nội/ngoại bào Nội bào Ngoại bào hoàn toàn trong dịch lên men

Trên bình diện công nghiệp quốc tế, các tập đoàn đa quốc gia như Jungbunzlauer Austria AG (bằng sáng chế $\text{USP } #8187847$) hay Nikken Chemicals Co. đã bảo hộ các quy trình lên men sử dụng Moniliella tomentosa và Moniliella pollinis. Việc khai thác các chủng bản địa Việt Nam giúp làm chủ nguồn giống và giảm phụ thuộc vào bản quyền công nghệ ngoại nhập.

Ma trận phân loại yêu cầu công nghệ (MoSCoW):

  • Must have (Bắt buộc): Chủng nấm men chịu được nồng độ glucose $\ge 20%$, tiết Erythritol ngoại bào, môi trường dinh dưỡng dễ tìm, giá thành rẻ.
  • Should have (Nên có): Khả năng sinh trưởng ở nồng độ đường $40%$, không đòi hỏi bổ sung vitamin đắt tiền, dịch lên men dễ tẩy màu.
  • Could have (Có thể mở rộng): Lên men tiếp liệu liên tục (fed-batch) để giảm đường sót.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Thiết kế bioreactor quy mô công nghiệp tự động hóa hoàn toàn.

Thiết kế hệ thống

Quy trình công nghệ sinh tổng hợp Erythritol được thiết kế theo sơ đồ dòng trạng thái đồng bộ từ khâu giữ giống đến khâu phân tích kiểm tra sản phẩm:

[Chủng nấm men Moniliella]
[Môi trường giữ giống Malt 21°Bx / Glycerol 50% ở -20°C]
[Nhân giống cấp 1 & 2 trên môi trường GYU 20 (30°C, 48h)]
[Lên men chìm hiếu khí (20-40% Glucose, 1% Yeast Extract, 1% Giống, 150 rpm, 30°C, 3-5 ngày)]
[Xử lý dịch lên men: Hấp phụ than hoạt tính 3% + Bột trợ lọc Diatomite 2% ở 80°C, 10 phút]
[Phân tích đánh giá: Đo OD610, Chuẩn độ Graxianop, Sắc ký bản mỏng TLC]

Thiết bị và công cụ phân tích chuẩn hóa:

  • Nồi hấp khử trùng: Hirayama HV Series (tiệt trùng ở $121^\circ\text{C}$, $1\text{ atm}$, 15 phút).
  • Kính hiển vi quang học: Olympus BX40 với vật kính $40\times$.
  • Máy đo mật độ quang học phổ hấp thụ: UV-Vis Model 80-2088 (bước sóng đo $\lambda = 610\text{ nm}$).
  • Cân phân tích điện tử: Sartorius độ chính xác $10^{-4}\text{ g}$.
  • Hệ thống sắc ký bản mỏng: Bản mỏng Silica Gel $60\text{ F}_{254}$ bề dày $0{,}25\text{ mm}$, bình sắc ký kín.

Thành phần môi trường chuẩn hóa:

  1. Môi trường GYU 20: Glucose ($200\text{ g/L}$), Cao nấm men/Yeast Extract ($10\text{ g/L}$), Urea ($1\text{ g/L}$).
  2. Môi trường YM Broth bổ sung $20%$ Glucose: Peptic digest of animal tissue ($5\text{ g/L}$), Yeast extract ($3\text{ g/L}$), Malt extract ($3\text{ g/L}$), Dextrose ($10\text{ g/L}$) bổ sung thêm $200\text{ g/L}$ Glucose.

Methodology

Phương pháp luận nghiên cứu áp dụng quy trình thực nghiệm đơn biến (OFAT - One-Factor-at-a-Time) để khảo sát chính xác từng thông số kỹ thuật:

Tuần 1-4:   Phân lập, định danh hình thái, lưu trữ 17 chủng Moniliella
Tuần 5-8:   Sàng lọc môi trường (GYU 20 vs YM) và tuyển chọn 2 chủng xuất sắc
Tuần 9-12:  Tối ưu hóa dinh dưỡng (Nguồn Carbon, Nồng độ Glucose, Giống, N, Muối, Vitamin)
Tuần 13-16: Tối ưu hóa thông số môi trường (Nhiệt độ, pH, Thời gian, Tốc độ lắc, Xử lý dịch)

Kiểm soát rủi ro tạp nhiễm vi sinh bằng việc duy trì môi trường cơ chất nồng độ cao và khử trùng nghiêm ngặt dụng cụ thí nghiệm bằng đèn cực tím UV cùng tủ cấy vô trùng Sanyo.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình chuyển hóa sinh hóa từ Glucose thành Erythritol ở nấm men đen Moniliella diễn ra thông qua con đường Pentose Phosphate trực tiếp. Khác với vi khuẩn dị hình lên men cần chuyển hóa qua Fructose-6-phosphate, Moniliella sử dụng trực tiếp Glucose-6-phosphate ($G6P$):

$$\text{Glucose} \xrightarrow{\text{Hexokinase}} \text{Glucose-6-P} \xrightarrow{\text{Pentose Phosphate Pathway}} \text{Erythrose-4-P}$$

$$\text{Erythrose-4-P} \xrightarrow{\text{E4P Kinase / Phosphatase}} \text{Erythrose} \xrightarrow[\text{NADPH} \to \text{NADP}^+]{\text{Erythrose Reductase (ER)}} \text{Erythritol}$$

Quy trình định lượng đường khử theo phương pháp Graxianop:

Sử dụng Kali ferixyanua $K_3[Fe(CN)_6]$ trong môi trường kiềm nóng với chất chỉ thị xanh methylene:

$$2\text{K}_3[\text{Fe}(\text{CN})_6] + 2\text{KOH} \longrightarrow 2\text{K}_4[\text{Fe}(\text{CN})_6] + \text{H}_2\text{O} + [\text{O}]$$

$$\text{CH}_2\text{OH}(\text{CHOH})_4\text{CHO} + 3[\text{O}] \longrightarrow \text{COOH}(\text{CHOH})_4\text{COOH} + \text{H}_2\text{O}$$

Hàm lượng đường dư trong dịch lên men được tính toán theo công thức chuẩn:

$$X = \frac{a}{V_b} \times n \times 1000 \quad (\text{g/L})$$

Trong đó:

  • $a = a_0 \times 0{,}005\text{ (g)}$: Lượng glucose chuẩn tiêu hao tương ứng với $20\text{ mL}$ dung dịch $K_3[Fe(CN)_6]\ 1%$.
  • $V_b$: Thể tích dịch đường pha loãng tiêu tốn trong phép chuẩn độ $(\text{mL})$.
  • $n = 10$: Hệ số pha loãng mẫu phân tích.

Kỹ thuật tách sắc ký lớp mỏng (TLC):

  • Pha động: Hệ dung môi Ethyl acetate : 2-butanol : Nước cất theo tỷ lệ thể tích $6 : 3 : 1$.
  • Dung dịch hiện màu: Hỗn hợp đồng thể tích giữa $NaIO_4\ 1%$ và $KMnO_4\ 1%$ (tỷ lệ $1:1\text{ v/v}$). Bản mỏng sau khi nhúng được sấy nhiệt $100^\circ\text{C}$ trong 5 phút để làm hiện rõ các vết polyol tương ứng với mẫu chuẩn Erythritol $1%$, Glycerol $1%$ và Glucose $1%$.

Testing và validation

1. Sàng lọc chủng giống và đánh giá khả năng sinh tổng hợp

Trong số 17 chủng nấm men phân lập từ hoa muống biển, hoa sữa, nem chua, tương Cự Đà và dầu ăn, 6 chủng tiêu biểu được khảo sát sinh trưởng trên 2 môi trường GYU 20 và YM:

Chủng vi sinh vật Môi trường GYU 20 ($OD_{610}$) Môi trường YM + 20% Glucose ($OD_{610}$) Tích lũy Erythritol (TLC)
Moniliella byzovii TBY 2038.1 4.83 3.49 Vết đậm nhất, độ tinh khiết cao
Moniliella megachileiensis TBY 3425 4.16 3.12 Vết đậm, tích lũy vượt trội
Moniliella spathulata TBY 1320.1 3.20 2.15 Trung bình
Moniliella byzovii TBY 1932 3.10 2.05 Thấp
Moniliella dehoogii KFP 211 2.85 1.90 Thấp
Moniliella carnis KFP 246 2.90 1.85 Thấp

Kết quả khẳng định TBY 2038.1 và TBY 3425 là 2 chủng tiềm năng nhất, được lựa chọn cho toàn bộ các nghiên cứu tối ưu hóa tiếp theo.

2. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn Carbon và nồng độ Glucose

Khảo sát 4 nguồn carbon ở nồng độ $200\text{ g/L}$:

  • Glucose: Sinh trưởng tối ưu tuyệt đối ($OD_{610} = 4{,}83$ với TBY 2038.1; $4{,}16$ với TBY 3425).
  • Maltose & Fructose: Sinh trưởng mức độ khá ($OD_{610} \approx 3{,}2\text{--}3{,}5$).
  • Galactose: Kém thích ứng nhất ($OD_{610} < 2{,}0$).

Khảo sát dải nồng độ Glucose từ $10%$ đến $70%$:

Nồng độ Glucose (%) Mật độ quang TBY 2038.1 ($OD_{610}$) Đường sót TBY 2038.1 (%) Mật độ quang TBY 3425 ($OD_{610}$) Đường sót TBY 3425 (%)
10 3.85 1.2 3.20 1.5
20 4.83 4.5 4.16 5.2
30 5.12 11.8 4.45 13.0
40 5.45 22.5 4.78 25.0
50 4.20 34.0 3.80 36.5
60 3.10 45.0 2.65 48.0
70 1.45 62.0 1.10 63.5

Nấm men đen duy trì khả năng sinh trưởng tốt ở nồng độ đường cực cao lên tới $60%$. Dù nồng độ $40%$ cho mật độ tế bào cao nhất, nhưng lượng đường sót sau 5 ngày còn lớn ($22{,}5\text{--}25{,}0%$). Vì vậy, nồng độ glucose ban đầu $20\text{--}30%$ được đánh giá là tối ưu về mặt kinh tế cho quá trình lên men mẻ gián đoạn.

3. Tối ưu hóa các yếu tố dinh dưỡng bổ sung

  • Tỷ lệ cấy giống: Mức $1{,}0%\text{ (v/v)}$ cho mật độ quang cao nhất ($OD = 4{,}83$), vượt trội so với mức $0{,}5%$ ($OD = 3{,}12$) và tránh lãng phí sinh khối so với các tỷ lệ cao hơn.
  • Nồng độ Yeast Extract: Nồng độ $1{,}0%\text{ (10 g/L)}$ đạt đỉnh sinh trưởng ($OD = 4{,}57$ ở TBY 2038.1), đi kèm mức giảm pH môi trường mạnh nhất ($\Delta\text{pH} = 1{,}1$), chứng minh hoạt động trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất.
  • Muối khoáng vô cơ: Khảo sát các muối $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, $CaCl_2$, $ZnSO_4$, $Na_2SO_4$ cho thấy sinh khối không có sự chênh lệch mang tính đột biến so với đối chứng không bổ sung muối, cho phép tiết kiệm chi phí hóa chất trong quy mô lớn.
  • Vitamin: Bổ sung Vitamin $B_1$, $B_2$, Biotin ($20\text{--}50\text{ mg/L}$) giúp kích thích mạnh mẽ sự phát triển của chủng M. megachileiensis TBY 3425 ($OD$ tăng từ $3{,}72$ lên $4{,}66$), trong khi chủng M. byzovii TBY 2038.1 không phụ thuộc vào vitamin ngoại sinh.

4. Tối ưu hóa các thông số công nghệ môi trường

  • Nhiệt độ lên men: Vùng nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng $28\text{--}30^\circ\text{C}$. Tại $30^\circ\text{C}$, mật độ quang của TBY 2038.1 cao gấp 4,45 lần so với tại $25^\circ\text{C}$ và cao gấp 3,12 lần ở TBY 3425. Trên $35^\circ\text{C}$ hoặc dưới $25^\circ\text{C}$, tốc độ sinh trưởng giảm sút rõ rệt.
  • Độ pH ban đầu: Khoảng pH thích hợp nhất là $5{,}0\text{--}6{,}0$ ($OD$ đạt cực đại tại $\text{pH } 6{,}0$). Khi $\text{pH} \le 3{,}0$ hoặc $\text{pH} \ge 8{,}0$, tế bào bị ức chế sinh trưởng mạnh.
  • Thời gian nuôi cấy: Quá trình sinh trưởng pha log diễn ra mạnh mẽ từ ngày thứ 2 và đạt đỉnh tích lũy sản phẩm ở ngày thứ $3\text{--}5$.

Kết quả đạt được

Dự án đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đề ra và chuẩn hóa được bộ thông số tối ưu cho quy trình sinh tổng hợp Erythritol:

Thông số công nghệ Giá trị kiểm chứng tối ưu Ghi chú kỹ thuật
Chủng giống ưu việt M. byzovii TBY 2038.1 & M. megachileiensis TBY 3425 Phân lập từ hoa muống biển và hoa trúc đào
Môi trường cơ bản GYU 20 Glucose $200\text{ g/L}$, Cao nấm men $10\text{ g/L}$, Urea $1\text{ g/L}$
Tỷ lệ cấy giống $1{,}0%\text{ (v/v)}$ Giống hoạt hóa 48h trên môi trường Malt
Nhiệt độ nuôi cấy $30^\circ\text{C} \pm 1^\circ\text{C}$ Duy trì ổn định trong tủ ấm
Độ pH ban đầu $5{,}5 - 6{,}0$ Không cần hiệu chỉnh phức tạp trong quá trình lên men
Chế độ thông khí Lắc $150\text{ vòng/phút}$ Đảm bảo lượng oxy hòa tan phân tán mịn
Thời gian lên men $3 - 5\text{ ngày}$ Đạt đỉnh tích lũy polyol ngoại bào
Hiệu quả xử lý dịch Than hoạt tính $3%$, Diatomite $2%$ Khử sạch màu và tạp chất protein ở $80^\circ\text{C}$, 10 phút

Đổi mới và đóng góp

  1. Làm chủ nguồn giống bản địa có hoạt tính cao: Đã sàng lọc thành công hai chủng Moniliella byzovii TBY 2038.1 và Moniliella megachileiensis TBY 3425 từ tự nhiên tại Việt Nam có khả năng phát triển ở môi trường nồng độ đường lên tới $60%$, tương đương các chủng thương mại của Mỹ và Áo.
  2. Cắt giảm chi phí môi trường nuôi cấy: Chứng minh việc không cần bổ sung các hệ muối vô cơ đắt tiền đối với chủng TBY 2038.1 mà vẫn đảm bảo hiệu suất sinh trưởng cao ($OD_{610} > 4{,}8$), giúp tiết kiệm ít nhất $15\text{--}20%$ chi phí hóa chất môi trường.
  3. Quy trình công nghệ đơn giản, dễ mở rộng: Sử dụng phương pháp lên men chìm hiếu khí với các điều kiện nhiệt độ ($30^\circ\text{C}$) và pH ($5{,}5\text{--}6{,}0$) hoàn toàn tương thích với điều kiện khí hậu và trang thiết bị công nghiệp hiện có tại Việt Nam.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Lộ trình triển khai bán công nghiệp (Pilot Scale):

  • Giai đoạn 1 (Lên men tiếp liệu Fed-batch): Khắc phục hiện tượng đường sót ở nồng độ cơ chất $40%$ bằng cách bắt đầu ở nồng độ glucose $20%$ và tiếp liệu liên tục để giữ nồng độ glucose trong bể lên men ở mức $5\text{--}10%$.
  • Giai đoạn 2 (Xử lý dịch và thu hồi tinh thể): Dịch lên men sau ly tâm tách sinh khối được dẫn qua hệ thống hấp phụ than hoạt tính $3%$ và lọc ép khung bản với bột trợ lọc Diatomite $2%$, sau đó cô đặc chân không ở $60^\circ\text{C}$ và kết tinh lạnh ở $4^\circ\text{C}$ để thu hồi Erythritol tinh thể độ tinh khiết $> 99{,}5%$.
  • Hiệu quả kinh tế dự kiến: Giảm giá thành sản xuất chất tạo ngọt chức năng trong nước từ $30\text{--}40%$ so với sản phẩm nhập khẩu từ Nhật Bản hoặc châu Âu.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô bình tam giác lắc ($150\text{ rpm}$), chưa khảo sát động học vận hành trên hệ thống Bioreactor tự động kiểm soát nồng độ oxy hòa tan ($DO$) và nồng độ dòng khí cấp ($vvm$).
  • Tỷ lệ đường sót còn ở mức cao ($22{,}5\text{--}25{,}0%$) khi lên men mẻ tĩnh ở nồng độ glucose ban đầu $40%$.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lên men bán liên tục hoặc tiếp giống - tiếp liệu liên tục nhằm tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa cơ chất đạt $> 50%$.
  • Đột biến phóng xạ hoặc chỉnh sửa gen nhằm nâng cao hoạt tính của enzyme then chốt Erythrose Reductase (ER) và Erythrose-4-phosphate kinase (E4PK).
  • Chuẩn hóa quy trình kết tinh thương phẩm và đánh giá độ tinh khiết sản phẩm theo tiêu chuẩn Codex Alimentarius (INS số 968).

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên CNSH: Cung cấp tài liệu thực hành chuẩn hóa về kỹ thuật vi sinh lên men, phân tích nấm men chịu áp suất thẩm thấu, chuẩn độ Graxianop và sắc ký lớp mỏng TLC.
  • Các viện nghiên cứu & trường đại học: Bổ sung dữ liệu sinh học phân loại và đặc tính trao đổi chất của chi nấm men quý Moniliella tại Việt Nam.
  • Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm & dược phẩm: Tiếp nhận quy trình công nghệ lên men sinh học giá thành thấp, chủ động nguyên liệu đường ăn kiêng chất lượng cao cho người tiểu đường và béo phì.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai quy trình lên men nấm men đen Moniliella là gì?

Hệ thống lên men cần đảm bảo cung cấp đầy đủ oxy hòa tan liên tục (tốc độ lắc tối thiểu $150\text{ rpm}$ ở quy mô bình tam giác hoặc $DO \ge 20\text{--}30%$ trên Bioreactor), duy trì nhiệt độ ổn định ở $28\text{--}30^\circ\text{C}$, pH ban đầu $5{,}5\text{--}6{,}0$ và môi trường giàu nguồn nitơ hữu cơ (cao nấm men $10\text{ g/L}$).

2. Làm thế nào để giải quyết vấn đề đường sót cao khi nồng độ Glucose ban đầu lên tới 40%?

Giải pháp kỹ thuật tối ưu là áp dụng phương pháp lên men tiếp liệu (Fed-batch fermentation). Thay vì bổ sung toàn bộ $40%$ glucose ngay từ đầu gây ức chế cơ chất, quy trình bắt đầu ở nồng độ $20%$ glucose và tiến hành bổ sung dịch đường đậm đặc theo tốc độ tiêu hao của tế bào.

3. Tại sao nấm men đen Moniliella lại ưu việt hơn vi khuẩn trong công nghệ sản xuất Erythritol?

Moniliella chuyển hóa trực tiếp Glucose-6-phosphate qua con đường Pentose Phosphate mà không qua khâu oxy hóa tạo Fructose-6-phosphate như vi khuẩn. Đồng thời, tế bào nấm men có kích thước lớn ($3\text{--}5 \times 5\text{--}10,\mu\text{m}$) và sinh trưởng dạng đơn bào trong môi trường lỏng, giúp quá trình lọc ly tâm tách sinh khối dễ dàng hơn rất nhiều.

4. Chi phí môi trường nuôi cấy có thể được cắt giảm như thế nào khi nhân rộng quy mô?

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm chứng minh chủng M. byzovii TBY 2038.1 sinh trưởng rất tốt mà không cần bổ sung các muối khoáng vi lượng phức tạp ($KH_2PO_4, MgSO_4, ZnSO_4$) hay các vitamin đắt tiền ($B_1, B_2, Biotin$). Trong công nghiệp, có thể thay thế cao nấm men tinh khiết bằng nước chiết phế phẩm nấm men bia để tối ưu hóa chi phí.

5. Quy trình tinh sạch dịch sau lên men để thu nhận Erythritol tinh thể gồm những bước nào?

Dịch lên men được bổ sung $3%$ than hoạt tính kết hợp $2%$ bột trợ lọc Diatomite, gia nhiệt ở $80^\circ\text{C}$ trong 10 phút để hấp phụ toàn bộ sắc tố và protein tạp. Sau khi lọc trong qua máy lọc ép, dịch được cô đặc chân không đến nồng độ bão hòa và hạ nhiệt độ xuống $4^\circ\text{C}$ để kết tinh đường Erythritol thương phẩm.

Kết luận

Đề tài khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Bùi Thị Thương đã nghiên cứu thành công điều kiện sinh trưởng và sinh tổng hợp đường chức năng Erythritol của các chủng nấm men đen Moniliella bản địa. Việc tuyển chọn và tối ưu hóa thành công hai chủng ưu việt Moniliella byzovii TBY 2038.1 và Moniliella megachileiensis TBY 3425 trên môi trường GYU 20 ở điều kiện nhiệt độ $30^\circ\text{C}$, $\text{pH } 5{,}5\text{--}6{,}0$, thời gian $3\text{--}5\text{ ngày}$ đã mở ra hướng đi đầy tiềm năng cho ngành công nghệ sinh học thực phẩm tại Việt Nam. Kết quả này không chỉ đóng góp cơ sở dữ liệu khoa học giá trị về nhóm vi sinh vật chịu áp suất thẩm thấu cao mà còn đặt nền móng vững chắc cho việc thương mại hóa sản xuất đường ăn kiêng chất lượng cao, phục vụ sức khỏe cộng đồng.