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