Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ứng dụng nấm men vào chế biến thực phẩm giàu protein

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu ứng dụng nấm men vào chế biến thực phẩm giàu protein, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực

• Tác giả: Đàm Thị Liễu
• Người hướng dẫn: TS. Trần Quang Trung
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng nấm men vào chế biến thực phẩm giàu protein
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về nấm men
• 1.1.1. Lịch sử phát hiện và ứng dụng nấm men
• 1.1.2. Đặc điểm phân loại học
• 1.1.3. Đặc điểm phân bố tự nhiên
• 1.1.4. Đặc điểm cấu trúc tế bào và sinh lý sinh hóa
• 1.1.5. Một số chủng nấm men S. cerevisiae được sử dụng trong nghiên cứu trên thế giới
• 1.2. Đặc điểm cấu trúc tế bào và sinh lý sinh hóa (tiếp tục)
• 1.3. Vai trò của S. cerevisiae và ứng dụng nấm men trong sản xuất
• 1.3.1. Sản xuất đồ uống có cồn (ethanol)
• 1.3.2. Sản xuất thực phẩm
• 1.4. Thành phần của tế bào nấm men
• 1.5. Tình hình nghiên cứu, sản xuất nấm men và các chế phẩm có bổ sung nấm men
• 1.5.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trên thế giới
• 1.5.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trong nước
• 1.5.3. Quy trình công nghệ thu hồi sinh khối nấm men (S. cerevisiae) từ cơ sở sản xuất bia
• 1.5.4. Một số phương pháp sấy sinh khối nấm men
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2.1. Nguyên liệu
• 2.2.2. Trang thiết bị, hóa chất, dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Các phương pháp dùng trong nghiên cứu
• 2.3.2. Phương pháp lý học
• 2.3.3. Xác định độ ẩm bã nấm men bằng máy đo độ ẩm bằng hồng ngoại
• 2.3.4. Xác định hàm lượng protein thô theo phương pháp Kjeldahl
• 2.3.5. Định lượng đường tổng bằng phương pháp Phenol
• 2.3.6. Xác định lipid tổng theo phương pháp Soxhlet
• 2.3.7. Phương pháp phân tích ANOVA sử dụng phần mềm SPSS và Excel để xử lý số liệu
• 2.4. Thiết kế các thí nghiệm
• 2.4.1. Nghiên cứu điều kiện sấy sinh khối nấm men trên máy sấy vạn năng
• 2.4.2. Nghiên cứu điều kiện sấy sinh khối nấm men trên máy sấy phun
• 2.4.3. Nghiên cứu bổ sung bột nấm men vào bánh đậu xanh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu chế độ sấy nấm men trên máy sấy vạn năng
• 3.1.1. Nghiên cứu độ dày mẫu thích hợp cho bã nấm men trên máy sấy vạn năng
• 3.1.2. Nghiên cứu nhiệt độ sấy thích hợp cho bã nấm men trên máy sấy vạn năng
• 3.2. Nghiên cứu chế độ sấy nấm men trên máy sấy phun
• 3.2.1. Lựa chọn nhiệt độ đầu vào thích hợp cho sấy phun bã nấm men có độ ẩm 86%
• 3.2.2. Lựa chọn độ ẩm nguyên liệu thích hợp cho sấy phun ở nhiệt độ đầu vào thích hợp
• 3.3. Đánh giá chất lượng nấm men sau khi sấy trên máy sấy vạn năng và máy sấy phun
• 3.3.1. Đánh giá chất lượng nấm men sau khi sấy trên máy sấy vạn năng
• 3.3.2. Đánh giá chất lượng nấm men sau khi sấy trên máy sấy phun
• 3.4. Kết quả nghiên cứu quy trình phối trộn nấm men vào bánh đậu xanh
• 3.4.1. Xác định độ ẩm của nguyên liệu ban đầu
• 3.4.2. Tối ưu hóa tỉ lệ bột đậu xanh đưa vào phối trộn
• 3.4.3. Tối ưu hóa tỉ lệ đường đưa vào phối trộn
• 3.4.4. Tối ưu hóa tỉ lệ bột nấm men đưa vào phối trộn
• 3.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của bánh
• 3.4.6. Đánh giá chất lượng sản phẩm
• 3.4.6.1. Kết quả kiểm nghiệm hóa lý, vi sinh
• 3.4.6.2. Kết quả đánh giá cảm quan
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng nấm men trong chế biến thực phẩm

Nấm men, đặc biệt là loài Saccharomyces cerevisiae, đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất bia đến chế biến thực phẩm. Nghiên cứu ứng dụng nấm men trong chế biến thực phẩm giàu protein đang trở thành một xu hướng quan trọng. Nấm men không chỉ cung cấp protein mà còn chứa nhiều vitamin và khoáng chất cần thiết cho sức khỏe con người. Việc tận dụng nấm men trong chế biến thực phẩm không chỉ giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng mà còn giảm thiểu lãng phí trong ngành công nghiệp thực phẩm.

1.1. Lịch sử và sự phát triển của nấm men trong thực phẩm

Nấm men đã được con người sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Ban đầu, nấm men được dùng trong sản xuất đồ uống có cồn và bánh mì. Sự phát triển của công nghệ đã giúp phân lập và sản xuất nấm men trên quy mô công nghiệp, mở ra nhiều cơ hội mới trong chế biến thực phẩm.

1.2. Đặc điểm dinh dưỡng của nấm men

Nấm men chứa hàm lượng protein cao, từ 46-57%, cùng với các axit amin thiết yếu và không thiết yếu. Ngoài ra, nấm men còn cung cấp nhiều vitamin nhóm B và khoáng chất như Mg, Ca, Fe, P2O5, Na, giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.

II. Vấn đề và thách thức trong việc ứng dụng nấm men

Mặc dù nấm men có nhiều lợi ích, việc ứng dụng chúng trong chế biến thực phẩm vẫn gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc kiểm soát chất lượng và an toàn thực phẩm. Ngoài ra, việc phát triển quy trình công nghệ phù hợp để tận dụng tối đa giá trị dinh dưỡng của nấm men cũng là một thách thức lớn.

2.1. Các vấn đề về an toàn thực phẩm khi sử dụng nấm men

Việc sử dụng nấm men trong chế biến thực phẩm cần phải đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Các nghiên cứu cần được thực hiện để xác định các mối nguy tiềm ẩn và đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng không gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.

2.2. Thách thức trong việc phát triển quy trình công nghệ

Phát triển quy trình công nghệ để chế biến nấm men thành thực phẩm giàu protein đòi hỏi sự nghiên cứu kỹ lưỡng. Cần phải tối ưu hóa các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian sấy để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu ứng dụng nấm men trong thực phẩm

Để nghiên cứu ứng dụng nấm men trong chế biến thực phẩm, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các nghiên cứu thường tập trung vào việc xác định hàm lượng protein, vitamin và khoáng chất trong nấm men, cũng như phát triển quy trình chế biến hiệu quả.

3.1. Phương pháp xác định hàm lượng protein trong nấm men

Hàm lượng protein trong nấm men thường được xác định bằng phương pháp Kjeldahl. Phương pháp này cho phép đo lường chính xác lượng protein có trong mẫu nấm men, từ đó đánh giá giá trị dinh dưỡng của chúng.

3.2. Quy trình chế biến nấm men thành thực phẩm

Quy trình chế biến nấm men bao gồm các bước như thu hoạch, sấy khô và nghiền thành bột. Việc tối ưu hóa từng bước trong quy trình này là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nấm men trong chế biến thực phẩm giàu protein

Nấm men đã được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất bánh và đồ uống. Việc bổ sung nấm men vào thực phẩm không chỉ tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện hương vị và kết cấu của sản phẩm.

4.1. Nấm men trong sản xuất bánh đậu xanh

Bánh đậu xanh được bổ sung bột nấm men S. cerevisiae đã cho thấy sự cải thiện đáng kể về hàm lượng protein và hương vị. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nấm men giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

4.2. Ứng dụng nấm men trong sản xuất đồ uống

Nấm men cũng được sử dụng trong sản xuất đồ uống có cồn, giúp cải thiện hương vị và tăng cường giá trị dinh dưỡng. Việc sử dụng nấm men trong sản xuất đồ uống đang trở thành một xu hướng mới trong ngành công nghiệp thực phẩm.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu ứng dụng nấm men

Nghiên cứu ứng dụng nấm men trong chế biến thực phẩm giàu protein đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm. Với những lợi ích về dinh dưỡng và khả năng giảm thiểu lãng phí, nấm men sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển trong tương lai.

5.1. Tương lai của nấm men trong ngành thực phẩm

Với sự gia tăng nhu cầu về thực phẩm giàu dinh dưỡng, nấm men sẽ tiếp tục được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Các công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các sản phẩm mới từ nấm men, đồng thời đảm bảo an toàn thực phẩm và chất lượng sản phẩm. Việc hợp tác giữa các nhà nghiên cứu và ngành công nghiệp sẽ là yếu tố quan trọng để thúc đẩy sự phát triển này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu bổ sung protein chất lượng cao trong khẩu phần dinh dưỡng ngày càng trở nên cấp thiết khi các nguồn đạm truyền thống đang đối mặt với áp lực gia tăng dân số và suy thoái tài nguyên. Trong ngành công nghiệp đồ uống tại Việt Nam, sản lượng bia năm 2010 đã đạt mốc 3,0 tỷ lít, kéo theo lượng phát thải bã men bia lên đến khoảng 30 triệu tấn mỗi năm. Phần lớn khối lượng sinh khối này bị xả thẳng ra hệ thống nước thải, gây lãng phí nghiêm trọng nguồn hữu cơ và tạo áp lực nặng nề lên môi trường sinh thái.

Trong khi đó, loài nấm men Saccharomyces cerevisiae trong bã bia sở hữu giá trị sinh học vượt trội với hàm lượng protein thô chiếm từ 46% đến 57% trọng lượng chất khô, chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu như lysine chiếm 7,3%, leucine chiếm 6,3%, cùng phức hợp vitamin nhóm B phong phú với vitamin B6 đạt 28 mg/100g chất khô. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài tập trung giải quyết vấn đề thu hồi, khử đắng và sấy bảo quản sinh khối nấm men bia phế phụ phẩm nhằm tạo ra nguồn bột giàu đạm đạt chuẩn an toàn thực phẩm.

Mục tiêu cụ thể của công trình là xây dựng hoàn thiện quy trình công nghệ sấy sinh khối nấm men trên thiết bị sấy vạn năng và sấy phun, đồng thời ứng dụng bột nấm men vào quy trình phối trộn bánh đậu xanh với tỷ lệ tối ưu về mặt hóa lý và cảm quan. Nghiên cứu được thực hiện tại Hà Nội trên nguồn nguyên liệu bã bia thu gom từ Công ty Cổ phần Liên hợp Thực phẩm. Kết quả đạt được mở ra giải pháp tái chế phụ phẩm công nghiệp thành thực phẩm chức năng có giá trị gia tăng cao, giúp giảm thiểu 70% tải lượng ô nhiễm hữu cơ và nâng cao hiệu quả kinh tế cho chuỗi sản xuất thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết về protein đơn bào (Single Cell Protein - SCP), lý thuyết truyền nhiệt và truyền khối trong công nghệ sấy thực phẩm, cùng hệ thống phương pháp đánh giá cảm quan chất lượng theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79. Khái niệm cốt lõi bao gồm sinh khối nấm men Saccharomyces cerevisiae, tế bào vi sinh vật nhân thực có vách tế bào gồm phức hợp beta-glucan và mannoprotein chiếm 75% khối lượng nước ở trạng thái tươi. Nguồn sinh khối này chứa 18 loại axit amin, hàm lượng khoáng chất đa lượng và vi lượng dồi dào như sắt từ 90 đến 350 mg/kg, kẽm từ 100 đến 160 mg/kg chất khô.

Mô hình nghiên cứu kết hợp giữa quy trình xử lý tách chiết hóa lý để loại bỏ tạp chất hoa bia và các phản ứng biến tính nhiệt trong quá trình sấy khô. Cơ sở lý thuyết kiểm soát nhiệt ẩm chỉ ra rằng việc gia nhiệt không phù hợp sẽ kích hoạt phản ứng Maillard làm sẫm màu và giảm giá trị sinh học của protein, do đó việc xác lập giới hạn nhiệt độ sấy an toàn là điều kiện tiên quyết để bảo toàn hơn 50% protein nguyên vẹn trong thành phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ các mẻ bã men bia tươi với khối lượng 1,0 kg mỗi mẻ. Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên nhiều điểm từ đáy tank lên men phụ được áp dụng để đảm bảo tính đại diện. Mẫu bã men được pha loãng với nước lạnh theo tỷ lệ 2:1, lọc chân không qua màng kích thước lỗ 125 µm và khử đắng bằng dung dịch NaOH 0,1N theo tỷ lệ 2:1 trong 30 phút ở 20°C nhằm loại bỏ hoàn toàn các hợp chất polyphenol và tinh dầu hoa bia gây đắng.

Để đánh giá chất lượng, hàm lượng ẩm được đo bằng máy đo hồng ngoại độ chính xác 0,01%. Hàm lượng protein thô được xác định bằng phương pháp Kjeldahl chuẩn quốc tế thông qua quá trình vô cơ hóa mẫu với axit H2SO4 đặc cùng xúc tác CuSO4 và K2SO4 theo tỷ lệ 1:1, sau đó chưng cất đạm và chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N. Hàm lượng lipid tổng số được phân tích bằng phương pháp chiết Soxhlet qua dung môi ete ở nhiệt độ dưới 50°C, và đường tổng số được định lượng bằng phương pháp tạo màu Phenol - H2SO4 đo mật độ quang. Phương pháp phân tích phương sai ANOVA một yếu tố được thực hiện trên phần mềm SPSS 16.0 và Excel với mức ý nghĩa p < 0,05 để so sánh sự khác biệt giữa các công thức. Hội đồng cảm quan gồm 10 chuyên viên độc lập thực hiện đánh giá theo phương pháp so hàng thị hiếu và cho điểm theo hệ thang 20 điểm. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu thực nghiệm được hoàn thành liên tục trong 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát chế độ sấy trên máy sấy khay vạn năng ở nhiệt độ 70°C cho thấy độ dày lớp nguyên liệu 15 mm là thông số tối ưu nhất. Tại độ dày này, thời gian sấy đạt 12 giờ, độ ẩm thành phẩm giảm từ 75,85% xuống 8,14%, hàm lượng protein thô đạt 52,59% tính theo chất khô và tiêu hao năng lượng đạt mức thấp nhất là 0,7 kWh/kg. Khi so sánh với mẫu có độ dày 10 mm (protein đạt 44,92%, tiêu hao 0,9 kWh/kg) và mẫu 20 mm (protein đạt 46,19%, tiêu hao 0,8 kWh/kg), mẫu 15 mm bảo tồn hàm lượng đạm cao hơn từ 6,4% đến 7,67% có ý nghĩa thống kê.

Khi tiếp tục tối ưu hóa nhiệt độ sấy khay ở độ dày 15 mm giữa các mức nhiệt 70°C, 80°C và 90°C, nhiệt độ 80°C chứng minh hiệu quả vượt trội. Thời gian sấy rút ngắn từ 12 giờ xuống còn 9 giờ (giảm 25% thời gian), độ ẩm cuối đạt 8,06%, hàm lượng protein thô giữ vững ở mức 50,65% và mức tiêu thụ điện năng giảm còn 0,67 kWh/kg. Sấy ở 90°C tuy chỉ mất 7 giờ nhưng làm protein sụt giảm mạnh xuống 42,87% do bề mặt bị cháy khét và bột phân lớp màu nâu đen.

Đối với phương pháp sấy phun huyền phù bã men có độ ẩm 86%, chế độ làm việc tối ưu được xác lập tại nhiệt độ không khí đầu vào 250°C và nhiệt độ đầu ra 100°C. Bột nấm men thu được có dạng hạt mịn, màu vàng sáng, độ ẩm đạt 6,2% và hàm lượng protein thô đạt 51,20%.

Trong thử nghiệm chế biến bánh đậu xanh bổ sung nấm men, tỷ lệ phối trộn tối ưu được xác định gồm 70% bột đậu xanh (14 g), 15% bột nấm men (3 g), 15% bột đậu nành (3 g), phối trộn cùng 16 g đường bột, 10 g dầu mè và 0,004 g vanillin. Bánh sau khi định hình được sấy ở 60°C trong 3,5 giờ để đạt độ ẩm cân bằng 7,2%. Sản phẩm đạt điểm đánh giá cảm quan 18,4/20 điểm, thuộc mức chất lượng Tốt theo TCVN 3215-79, có cấu trúc mịn chắc, vị ngọt hài hòa và dậy mùi bùi thơm đặc trưng.

Thảo luận kết quả

Cơ chế động học sấy giải thích rõ rệt sự khác biệt giữa các công thức. Ở lớp nguyên liệu mỏng 10 mm, hiện tượng bốc thoát ẩm bề mặt diễn ra quá nhanh gây hiện tượng co màng, trong khi lớp dày 20 mm tạo ra gradien nhiệt ẩm lớn giữa tâm và bề mặt, kéo dài thời gian giữ nhiệt khiến chuỗi polypeptide bị biến tính nhiệt sâu sắc. Dữ liệu động học sấy có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường cong tốc độ sấy, thể hiện rõ pha bốc hơi cực đại ở khoảng thời gian 6 đến 7 giờ với tốc độ giảm ẩm đạt 12,17%/giờ ở 80°C.

Hàm lượng protein trong bột nấm men sấy phun đạt 51,20% và sấy khay đạt 50,65%, tương đương với các chỉ số dinh dưỡng của dòng sản phẩm nấm men dinh dưỡng Engevita từ Thụy Sĩ (chứa khoảng 45% protein). Điều này khẳng định việc kiểm soát nhiệt độ sấy dưới 80°C trên khay và thời gian tiếp xúc tính bằng giây trong buồng sấy phun đã bảo toàn nguyên vẹn cấu trúc axit amin, triệt tiêu vị đắng hoa bia và đáp ứng hoàn hảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn vi sinh vật.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa và chuyển giao quy trình công nghệ khử đắng và sấy sinh khối nấm men bia cho các doanh nghiệp sản xuất đồ uống có công suất trên 50 triệu lít/năm. Mục tiêu đặt ra là thu hồi ít nhất 80% lượng bã men phát sinh, giảm 65% tải lượng COD trong nước thải công nghiệp trong vòng 18 tháng, do Bộ Công Thương chủ trì phối hợp cùng các nhà máy bia thực hiện.

Thứ hai, đầu tư hệ thống thiết bị sấy phun quy mô bán công nghiệp công suất 100 đến 200 kg nguyên liệu/giờ với hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động (nhiệt độ đầu vào 250°C, đầu ra 100°C) nhằm duy trì độ ẩm bột thành phẩm dưới 7% và tỷ lệ thu hồi protein trên 50%, thực hiện trong lộ trình 12 tháng bởi các doanh nghiệp chế biến phụ phẩm nông nghiệp.

Thứ ba, mở rộng nghiên cứu ứng dụng bột nấm men Saccharomyces cerevisiae vào các dòng sản phẩm thực phẩm ăn liền khác như bột nêm dinh dưỡng, bánh quy giàu đạm, thức uống ngũ cốc và khẩu phần ăn bổ sung cho người cao tuổi, hướng tới chỉ tiêu cung cấp 15% đến 20% nhu cầu đạm hàng ngày, hoàn thành trong giai đoạn 24 tháng tới bởi các viện nghiên cứu công nghệ thực phẩm.

Thứ tư, xây dựng bộ tiêu chuẩn chất lượng cơ sở và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên liệu nấm men bia tái chế dùng trong chế biến thực phẩm, kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu kim loại nặng, độc tố vi nấm và vi sinh vật gây bệnh trong thời gian 6 tháng, dưới sự điều phối của Cục An toàn thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Vi sinh vật học và Công nghệ Thực phẩm. Luận văn cung cấp hệ thống phương pháp luận chặt chẽ về động học quá trình sấy, kỹ thuật xử lý sinh khối tế bào vi sinh vật và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm bằng ANOVA nhiều biến số.

Nhóm kỹ sư công nghệ và cán bộ quản lý môi trường tại các nhà máy sản xuất bia, cồn rượu. Tài liệu là cẩm nang thực tiễn giúp triển khai giải pháp tận thu phế phụ phẩm hữu cơ, chuyển hóa bã men thải thành sản phẩm thương mại có giá trị gia tăng, đồng thời giải quyết triệt để bài toán xử lý nước thải công nghiệp.

Nhóm chuyên gia nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) tại các tập đoàn chế biến bánh kẹo, thực phẩm chức năng và thức ăn dinh dưỡng. Công trình cung cấp công thức phối trộn chi tiết, tỷ lệ vi lượng và thông số hóa lý để phát triển các dòng sản phẩm bánh dinh dưỡng giàu protein nguồn gốc sinh học.

Nhóm chuyên gia dinh dưỡng và các nhà hoạch định chính sách an toàn vệ sinh thực phẩm. Tài liệu mang lại nguồn dữ liệu khoa học tin cậy về thành phần axit amin, vitamin nhóm B và khoáng chất của nấm men vi sinh, hỗ trợ xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho nguồn protein thay thế.

Câu hỏi thường gặp

Bã nấm men bia tươi có vị rất đắng từ hoa bia, quy trình xử lý loại bỏ vị đắng này như thế nào? Dịch bã men được xử lý khử đắng bằng dung dịch NaOH 0,1N theo tỷ lệ 2:1 ở 20°C trong 30 phút, kết hợp lọc qua màng 125 µm giúp hòa tan và rửa trôi hoàn toàn các hợp chất humulone, isohumulone và polyphenol của hoa bia, mang lại bột nấm men có vị ngọt đạm tự nhiên.

Tại sao nhiệt độ sấy khay 80°C lại vượt trội hơn mức 70°C và 90°C? Ở 80°C, thời gian sấy rút ngắn xuống 9 giờ, tiêu hao điện năng chỉ 0,67 kWh/kg và giữ hàm lượng protein ở mức cao 50,65%. Nhiệt độ 70°C kéo dài thời gian đến 12 giờ gây tốn điện, trong khi 90°C làm cháy bề mặt và phá hủy protein xuống còn 42,87%.

Bột nấm men sấy khô thu được có hàm lượng dinh dưỡng cụ thể ra sao? Bột nấm men thành phẩm chứa trên 50,65% protein thô tính theo chất khô, độ ẩm an toàn từ 6,2% đến 8,06%, giàu các axit amin thiết yếu như lysine đạt 7,3%, leucine đạt 6,3% và chứa hàm lượng vitamin B6 lên tới 28 mg/100g chất khô.

Việc bổ sung 15% bột nấm men có ảnh hưởng tiêu cực đến hương vị truyền thống của bánh đậu xanh không? Tỷ lệ 15% bột nấm men kết hợp cùng 70% bột đậu xanh, 15% bột đậu nành và 0,004 g vanillin tạo nên cấu trúc bánh mịn dẻo, giữ nguyên màu vàng tươi đặc trưng và đạt điểm cảm quan xuất sắc 18,4/20 điểm mà không để lại bất kỳ mùi vị lạ nào.

Sản phẩm bánh đậu xanh bổ sung nấm men cần điều kiện sấy và bảo quản như thế nào để đảm bảo chất lượng? Bánh sau khi định hình cần được bao gói giấy nhôm và sấy ổn định ở 60°C trong 3,5 giờ để đưa độ ẩm về mức 7,2%. Sản phẩm cần được bảo quản nơi khô ráo, kín khí để ngăn ngừa hiện tượng hút ẩm và ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi sinh vật.

Kết luận

• Hoàn thiện thành công quy trình khử đắng bã men bia bằng dung dịch NaOH 0,1N tỷ lệ 2:1 trong 30 phút ở 20°C, loại bỏ triệt để vị đắng của hoa bia.
• Xác lập chế độ sấy khay tối ưu trên máy sấy vạn năng ở nhiệt độ 80°C, độ dày lớp nguyên liệu 15 mm trong thời gian 9 giờ, tiêu hao năng lượng 0,67 kWh/kg.
• Làm chủ công nghệ sấy phun dịch huyền phù ẩm 86% tại nhiệt độ khí vào 250°C và khí ra 100°C, tạo sản phẩm bột nấm men mịn có protein thô đạt 51,20%.
• Tối ưu hóa thành công công thức phối trộn bánh đậu xanh với tỷ lệ 15% bột nấm men, đạt điểm cảm quan loại Tốt 18,4/20 điểm theo TCVN 3215-79.
• Xác định thời gian sấy bánh đậu xanh ở 60°C trong 3,5 giờ để đạt độ ẩm an toàn 7,2%, đảm bảo các chỉ tiêu vi sinh và hóa lý theo quy chuẩn an toàn thực phẩm.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là biến nguồn phế phẩm bã bia gây ô nhiễm môi trường thành nguyên liệu bột giàu đạm có giá trị thương mại cao. Kế hoạch tiếp theo là mở rộng thử nghiệm quy mô pilot 50 kg/mẻ trong 6 tháng tới và đánh giá hạn bảo quản kéo dài 12 tháng. Các doanh nghiệp và cơ sở nghiên cứu quan tâm có thể kết nối hợp tác chuyển giao công nghệ để đưa sản phẩm protein đơn bào vào thực tiễn sản xuất tiêu dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nhƣ chúng ta đã biết, nguồn thực phẩm cung cấp cho con ngƣời gồm ba loại chính là: carbonhydrate, lipid, protein. Lipid là nguồn cung cấp năng lƣợng lớn nhƣng không đƣợc lựa chọn trong tình hình hiện nay bởi nguy cơ gây bệnh cao (béo phì, tim mạch, tiểu đƣờng), carbonhydrate là nguồn cung cấp năng lƣợng chính trong khẩu phần ăn hằng ngày nhƣng nó có thể tích lớn và trọng lƣợng khá cao. Protein bên cạnh khả năng cung cấp năng lƣợng nó còn chứa một nguồn axít amin rất cần thiết cho cơ thể. Trong cơ thể con ngƣời protein đóng vai trò rất quan trọng, là nguyên liệu để xây dựng và tái tạo tổ chức trong cơ thể, protein là nguồn cung cấp nitơ cho quá trình sinh tổng hợp ADN, ARN.

Protein còn là thành phần chính của kháng thể giúp cơ thể chống lại các bệnh nhiễm khuẩn, là thành phần của các men (enzyme) và các nội tiết tố (hormon) rất quan trọng trong hoạt động chuyển hóa của cơ thể. Nguồn thực phẩm giàu protein gồm các thực phẩm có nguồn gốc động vật (thịt, cá, trứng, sữa), các thực phẩm có nguồn gốc thực vật (lạc, vừng, đậu tƣơng…) và vi sinh vật đã trở thành một nguồn cung cấp protein dồi dào đƣợc biết đến trên thế giới từ nửa sau của thế kỷ 20. Nấm men là một loại vi sinh vật với hàm lƣợng protein khá cao, trong đó loài nấm men Saccharomyces cerevisiae với hàm lƣợng protein chiếm từ 46- 57%, rất giàu các axít amin thay thế và không thay thế, giàu các nguyên tố vi lƣợng nhƣ Mg, Ca, Fe, P2O5, Na, không những thế còn chứa một nguồn vitamin nhóm B khá phong phú [9]. Hiện nay ở Việt Nam ngành sản xuất bia đang ngày càng phát triển.

Ở các nhà máy bia phần lớn lƣợng nấm men này đƣợc xả cùng nƣớc thải gây ô nhiễm môi trƣờng [4]. Trong khi đó, sinh khối nấm men có thể đƣợc sử dụng để chuyển hóa thành các sản phẩm giàu dinh dƣỡng và giàu năng lƣợng. Vì thế, tận thu sinh khối nấm men trong quá trình sản xuất bia, nghiên cứu chế biến thành các sản phẩm có giá trị là một việc làm cần thiết để tận dụng ƣu thế của nguồn lợi này, đồng thời làm giảm ô nhiễm môi trƣờng. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Vì vậy mà đề tài “nghiên cứu ứng dụng nấm men vào chế biến thực phẩm giàu protein” có tính cấp thiết và ứng dụng rất cao, đáp ứng đƣợc với nhu cầu hiện tại của con ngƣời.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Xây dựng và hoàn thiện được quy trình công nghệ sấy để tận thu sinh khối nấm men từ bã men bia. - Nghiên cứu bổ sung bột nấm men S. cerevisiae vào bánh đậu xanh với tỷ lệ thích hợp để tạo ra sản phẩm bánh đậu đạt yêu cầu về chất lượng và cảm quan. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về nấm men S.1 Lịch sử phát hiện và ứng dụng nấm men Con ngƣời đã biết đến nấm men từ hàng ngàn năm nay.

Họ đã sử dụng nấm men trong quá trình lên men nhƣ sản xuất đồ uống có cồn và lên men bánh. Sản xuất công nghiệp và thƣơng mại có sử dụng nấm men bắt đầu vào cuối thế kỷ 19 sau khi định danh và phân lập nấm men bởi Pasteur. Ngày nay, kiến thức khoa học và công nghệ cho phép phân lập và sản xuất trên quy mô công nghiệp các chủng nấm men với các đặc tính cụ thể để đáp ứng các nhu cầu của ngành công nghiệp lên men (bia, rƣợu vang, rƣợu táo và sản phẩm chƣng cất). Nấm men thực phẩm cũng đƣợc sử dụng nhƣ nguồn protein có giá trị dinh dƣỡng cao, giàu các enzyme và vitamin, với nhiều ứng dụng nhƣ bổ sung dinh dƣỡng cho thực phẩm, điều vị và các tác nhân hƣơng liệu, cũng nhƣ bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.

Nấm men đƣợc sử dụng để làm tác nhân sản xuất các loại thực phẩm lên men cụ thể nhƣ pho mát, bánh mì, sourdoughs, thịt lên men và các sản phẩm rau, giấm, v. Một phần lớn dân số thế giới đang bị suy dinh dƣỡng, do nghèo đói và sự phân phối nguồn thực phẩm không hợp lý. Các nhà khoa học quan tâm đến việc cung cấp thực phẩm để có thể theo kịp với tốc độ gia tăng dân số thế giới, với nhu cầu ngày càng tăng về năng lƣợng, trong khi nguồn nguyên liệu và tỷ lệ diện tích đất cần thiết cho sản xuất thực phẩm hoặc sản xuất năng lƣợng chỉ có hạn, mà cần đảm bảo duy trì đa dạng sinh học tự nhiên [18]. Vì vậy, việc sản xuất sinh khối vi sinh vật cho tiêu thụ thực phẩm là một mối quan tâm chính cho ngành công nghiệp và cộng đồng khoa học.

Những lợi thế ấn tƣợng của vi sinh vật cho sản xuất protein đơn bào (SCP) so với các nguồn thông thƣờng khác của protein (đậu nành hoặc thịt) cũng đƣợc biết đến. Vi sinh vật có hàm lƣợng protein cao và thời gian sinh trƣởng ngắn, dẫn đến sản xuất sinh khối nhanh chóng, có thể liên tục và độc lập trong các điều kiện môi trƣờng. Việc sử dụng các loại nấm, đặc biệt là nấm men, giúp cho sản xuất SCP thuận tiện hơn, vì chúng có 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thể dễ dàng nhân lên sử dụng nguyên liệu ban đầu rẻ và dễ dàng thu hoạch do khả năng kết bông. Hơn nữa, chúng có chứa lƣợng axit nucleic thấp hơn vi khuẩn [21].1 Đặc điểm phân loại học Loài nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc ngành Ascomycota, thuộc phân ngành Saccharomycotina, lớp Saccharomycetes, bộ Saccharomycetales, họ Saccharomycetaceae, chi Saccharomyces [9].

Saccharomyces là một chi nấm men đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm nhƣ làm bánh mì, sản xuất cồn. “Saccharomyces” có nghĩa là nấm đƣờng và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới. Chi Saccharomyces có khoảng 40 loài (van der Walt, 1970) và các loài trong chi này đƣợc biết nhiều do chúng đƣợc ứng dụng trong làm nổi bánh, bia, rƣợu,… chúng hiện diện nhiều trong sản phẩm có đƣờng, đất, trái cây chín, phấn hoa,…[9] 1.2 Đặc điểm phân bố tự nhiên Trong tự nhiên, các tế bào nấm men đƣợc tìm thấy chủ yếu ở các loại trái cây nhƣ nho chín (khi nho còn xanh hầu nhƣ không có nấm men S. cerevisiae không lơ lửng trong không khí mà cần vector để di chuyển.

Ngƣời ta tìm thấy bằng chứng chứng minh rằng ong chúa bắp cày và các con ong thợ trƣởng thành có thể nuôi dƣỡng các tế bào nấm men từ mùa thu đến mùa xuân và truyền chúng cho các thế hệ con cháu của nó. Ong bắp cày là môi trƣờng quan trọng thích hợp cho sự phát triển của các quần thể S. cerevisiae tự nhiên và phân tán của các tế bào nấm men trong môi trƣờng đồng thời chúng cũng duy trì sự đa dạng của chủng này [26].3 Đặc điểm cấu trúc tế bào và sinh lý sinh hóa S. cerevisiae là một loại vi sinh vật có nhân điển hình.

Cụ thể hơn, chúng là một loại nấm men có tế bào dạng hình cầu màu vàng - xanh. cerevisiae có thể tồn tại dƣới hai dạng khác nhau: đơn bội hoặc lƣỡng bội. Tuy vậy, chúng tồn tại chủ yếu ở 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] dạng lƣỡng bội [26]. Dạng lƣỡng bội hình elip có đƣờng kính 5 - 6µm, trong khi các dạng đơn bội hình cầu với đƣờng kính 4µm [26].1: Tế bào nấm men hình elip hay hình tròn (x 4000) [26] Trong pha tăng trƣởng theo cấp số nhân, các tế bào đơn bội sinh sản nhanh hơn các tế bào lƣỡng bội.

Các tế bào đơn bội và lƣỡng bội có thể sinh sản vô tính trong một quá trình gọi là nảy chồi, nơi mà các tế bào con nhô ra khỏi tế bào mẹ. Các chồi của các tế bào đơn bội liền kề với nhau, trong khi các chồi của các tế bào lƣỡng bội đƣợc đặt đối nhau [9, 26]. Ngoài ra, các tế bào lƣỡng bội có thể biểu hiện sinh khuẩn ty giả nếu nó đƣợc phát triển trên môi trƣờng nghèo carbon, tiếp xúc với nhiệt hoặc độ thẩm thấu cao, các tế bào mới phát triển vẫn còn gắn liền với các tế bào bố mẹ thông qua một vách ngăn [9]. Ngoài sự nảy chồi, các tế bào lƣỡng bội có thể trải qua một quá trình phân bào giảm nhiễm hình thành bào tử để sản xuất bốn bào tử đơn bội.

Bào tử đơn bội có thể là một trong hai loại giao phối, a hoặc α. Những bào tử cũng có thể trải qua nảy chồi để sản xuất nhiều hơn các tế bào đơn bội. Bào tử a và α cũng có thể giao phối và hợp nhất với nhau, tạo ra một tế bào lƣỡng bội. cerevisiae đƣợc tiếp tục phân biệt bởi sự khác biệt trong giai đoạn đơn bội.

Đối với các chủng dị tản (heterothallic), các bào 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tử hình thành từ quá trình tạo bào tử không trải qua nảy chồi, và kiểu giao phối của chúng không thay đổi. Tuy nhiên, với các chủng đồng tản, sự hiện diện của một gen HO cho phép các bào tử thay đổi kiểu giao phối khi chúng phát triển [21].cerevisiae nảy chồi dƣới kính hiển vi (x 10000) [21] Sự hình thành bào tử có thể xuất hiện nếu các tế bào nấm men đƣợc tiếp xúc với một trong hai điều kiện nghèo carbon hoặc thiếu nitơ. Bào tử cũng có khả năng chịu đựng cao hơn các điều kiện khắc nghiệt của môi trƣờng, ví dụ nhƣ nhiệt độ cao [21]. Vì là một dạng sinh vật nhân thực, S.

cerevisiae có chứa các bào quan gắn màng, nhiễm sắc thể nằm trong nhân, và sử dụng ty thể hô hấp tế bào. Giống nhƣ tất cả các loại nấm khác, hình dạng của tế bào dựa trên thành tế bào của chúng. Thành tế bào bảo vệ các tế bào từ môi trƣờng cũng nhƣ từ bất kỳ thay đổi trong áp suất thẩm thấu. Thành tế bào bên trong có nồng độ β -glucans cao, trong khi các tế bào bên ngoài có nồng độ mannoprotein cao.

Chitin thƣờng nằm trong các vách ngăn [21]. cerevisiae có thể sống trong cả điều kiện hiếu khí cũng nhƣ điều kiện yếm khí. Với sự có mặt của oxy, nấm men có thể hô hấp hiếu khí, ở đó đƣờng đƣợc phân hóa thành CO2 và ATP. Các nguồn carbon và năng lƣợng chính là glucose, và khi nồng độ 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] glucose đủ cao, gen của enzymes đƣợc sử dụng trong hô hấp đƣợc biểu hiện và quá trình lên men tiếp tục [21].

Tuy nhiên, nấm men cũng có thể sử dụng các loại đƣờng khác nhƣ một nguồn carbon.