Đặt vấn đề Nấm men là nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao không cholesterol. Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 - 60% (tính theo chất khô), trong thành phần protein có đầy đủ các axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế [1, 8, 13]. Vitamin trong nấm men có hoạt tính cao hơn gấp 2 - 3 lần so với vitamin tổng hợp [1, 15]. Nấm men còn cung cấp vitamin B, vitamin D và các chất khoáng [8, 13], [15].
Thành phần khoáng trong nấm men rất đa dạng, có tỷ lệ phù hợp với nhu cầu và khả năng hấp thụ, chuyển hóa của cả người và động vật. Ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất bia và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản lượng bia tạo ra với số lượng lớn. Ước tính trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó có chứa 700g protein [1, 7, 15]. Năm 2005 sản lượng bia cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra.
Năm 2010 sản lượng bia của cả nước đạt 2,5 tỷ lít và nấm men thải ra là 30 triệu tấn [1, 15]. Như vậy, lượng protein có chất lượng cao của nấm men thải ra từ quá trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay các nhà máy bia vẫn chưa ứng dụng men bia thải ra ngoài một cách hiệu quả, men thải ra từ các nhà máy được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi, khả năng khai thác các thành phần có giá trị sinh học trong men bia để tạo ra các sản phẩm ứng dụng cho người còn rất hạn chế. Hơn nữa nếu không sử dụng triệt để thì nguồn bã men này còn là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.
Ở các nước đang phát triển nấm men được sử dụng tạo vị ngon tự nhiên trong ngành Thực phẩm và các chất dinh dưỡng cho việc nuôi vi khuẩn trong ngành Dược phẩm. Đồng thời nấm men còn được sử dụng như một loại thực phẩm rất được người ăn chay ưa chuộng với giá trị dinh dưỡng cung cấp cao hơn nhiều loại thực phẩm khác. Việc nghiên cứu chế biến và sử dụng cao nấm men còn rất ít và hiện nay ở Việt Nam chỉ sử dụng nấm men bia thải ra ở dạng tươi nên lượng sử dụng không được nhiều, thường sử dụng làm thức ăn gia súc mà khả năng tiêu hóa không cao [15]. Việc bảo quản khó khăn của phụ phẩm này là cản trở chính cho việc sử dụng.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên chúng tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu quy trình chế biến cao nấm men từ bã men bia”. Mục đích và yêu cầu 1. Mục đích - Xây dựng được quy trình sản xuất cao nấm men từ bã men bia. - Tạo ra được sản phẩm mới và giàu dinh dưỡng ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm.
Yêu cầu - Khảo sát và lựa chọn nguyên liệu. - Nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý nguyên liệu. - Nghiên cứu phương pháp loại bỏ chất đắng trong nấm men bia. - Nghiên cứu phương pháp và điều kiện thủy phân nấm men.
- Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp sấy thu hồi sản phẩm cao nấm men. - Thử nghiệm ứng dụng cao nấm men làm thành phần trong môi trường nuôi cấy vi sinh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại các kiến thức đã học và nghiên cứu khoa học.
- Biết được phương pháp nghiên cứu một vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bài báo cáo khoa học. Ý nghĩa thực tiễn Đề xuất được quy trình sản xuất cao nấm men từ bã men bia, tạo ra sản phẩm phục vụ đời sống và có ý nghĩa đặc biệt trong việc tận dụng phế phẩm của ngành công nghiệp sản xuất bia tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao, giảm thiểu ô nhiễm và chi phí xử lý chất thải của nhà máy bia. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về bã men bia 2.
Khái niệm và nguồn gốc Bã men bia là một phế phẩm thu được trong quá trình sản xuất bia, nằm lại trong thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia có giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt [5]. Bã nấm men bia rất dễ xảy ra hiện tượng tự phân nên các nhà sản xuất thường tách nó ra khỏi dung dịch bia non để tránh gây mùi khó chịu cho bia. Nấm men bia có màu kem lẫn các chấm nâu đen và được bảo quản ở nhiệt độ từ 2oC đến 5oC, thời gian bảo quản được tối đa là 4, quá thời gian trên sẽ xảy ra hiện tượng tự phân [2].
Nấm men bia dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Sacchromyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất nitơ (các axit amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng. qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các phản ứng hóa sinh mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành. Nấm men bia là loài hô hấp yếm khí tùy tiện.
Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng và phát triển tối ưu cho đa số các chủng này là 25 - 30oC và ngừng hoạt động ở nhiệt độ 40oC và tới 50 - 60oC thì nấm men bị chết [8, 10]. Trong sản xuất bia người ta chia nấm men bia thành hai loại căn cứ vào tính chất thể hiện qua quá trình lên men bia: nấm men nổi và nấm men chìm. * Nấm men nổi Nấm men thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Loài này chỉ phát triển để tạo quá trình lên men bia ở nhiêt độ tương đối cao ≥ 12 - 13oC.
Trong quá trình lên men, tế bào của chúng lơ lửng trong dịch lên men và tập trung ở trên bề mặt dịch. Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải có kỹ thuật lọc mới có sản phẩm bia trong suốt vì tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men ngay cả cuối thời kỳ lên men phụ. Vì nấm men nổi lơ lửng trong toàn bộ khối dịch lên men nên tế bào nấm men có điều kiện tiếp xúc rộng lớn với môi trường, tác động lên khắp mọi nơi, xúc tiến quá trình lên men mạnh mẽ. Chính vì khả năng này mà nấm men nổi hay được sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia ngắn ngày (ở những cơ sở không có điều kiện lên men khuấy trộn).
Men nổi có 4 enzym pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng trực tiếp glucose vào quá trình hô hấp, cho nên có khả năng sinh trưởng và lên men nhanh [10]. * Nấm men chìm Nấm men chìm thuộc loài S.carlsbergensis chứa các gen MEL. Các gen này tạo ra enzym ngoại bào là α - galactosidaza (melibiaza) có khả năng chuyển hóa đường melibioza. Loài này lên men ở nhiệt độ từ 7 - 15oC, khi kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị nên được tách khỏi bia bằng cách xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men [10].
Cấu tạo của tế bào nấm men Tế bào nấm men có hình dạng kích thước đa dạng, phụ thuộc vào giống, loài. Tế bào nấm men thường có hình ovan hoặc hình cầu, khi nấm men già có hình ovan dài hoặc hình sợi. Tùy thuộc vào chủng nấm men mà tế bào có kích thước khác nhau. So với các vi sinh vật khác tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7µm và chiều dài từ 8 - 12µm [8].
Cấu tạo tế bào nấm men gồm có: thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất, nhân, ribosom, ty thể, không bào, hạt glycogen và volutin.1: Cấu tạo tế bào nấm men 2. Thành tế bào Thành tế bào nấm men dày khoảng 15 - 25nm, có độ bền chắc, có nhiều lỗ nhỏ li ti đường kính khoảng 3,6nm để chất dinh dưỡng có thể đi qua. Trong thành tế bào có chứa 10% protein (tính theo khối lượng chất khô), trong số đó có một phần là các enzym. Trên thành tế bào còn thấy có một lượng lipit nhỏ [8, 10].
5 Thành tế bào được cấu tạo gồm có ba lớp: lớp trong cùng có cấu tạo từ β - glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β - glucan hòa tan, lớp ngoài cùng được cấu tạo từ mannanphophoryl, ngoài ra còn có kitin. Mannan là hợp chất cao phân tử của D - mananoza, rất phân nhánh. Thường mannan liên kết với protein theo tỷ lệ 2:1 tạo thành hợp chất polyme peptidomannan - có vai trò trong việc kết lắng của nấm men vì có khả năng gắn với ion Ca2+ nhờ nhóm phophat hoặc nhóm cacboxyl. Glucan là hợp chất cao phân tử của D - glucoza có cấu trúc phân nhánh góp phần tạo nên độ cứng của thành tế bào.
Giữa lớp vỏ ngoài cùng và lớp giữa có chứa các enzym: invertaza, phophataza, protease, β - glucosidaza. Kitin là hợp chất cao phân tử của N - acetylglucosamin rất bền vững, không bị phá hủy nên có tác dụng bảo vệ chồi khi chồi còn non. Hàm lượng của chúng trong tế bào khoảng 1% [8, 10]. Màng nguyên sinh chất Màng nguyên sinh chất nằm sát tế bào, chiều dày không quá 0,1nm, thành phần chủ yếu là protein, phospholipit, enzym permeaza [8].
Đây là một màng bán thấm điều chỉnh sự thấm qua tế bào các chất dinh dưỡng cần thiết và có lợi cho tế bào (đường đơn giản, nitrogen, phosphorous.) đồng thời thải ra ngoài các chất cặn bã (CO2, rượu, axit. Nguyên sinh chất Nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo chủ yếu từ protein, hydratcacbon, lipit, chất khoáng, nước và các hợp chất khác nữa. Nước trong tế bào chiếm tới 90% ở dang tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia các phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết. Nguyên sinh chất thường có màu xám và có thể thay đổi trong quá trình sinh trưởng, phát triển của nấm men.
Lúc tế bào còn non, nguyên sinh chất tương đối đồng nhất, càng về già nguyên sinh chất càng không đồng nhất do xuất hiện nhiều không bào, các giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipit [8]. Nguyên sinh chất có nhiệm vụ hòa tan các chất dinh dưỡng và liên kết các cơ quan với nhau, là nơi xảy ra các phản ứng hóa nội bào. Nhân Tế bào nấm men có nhân thật, nhân thường có hình bầu dục hoặc hình cầu.