Phân lập và đánh giá khả năng lên men bánh mì của nấm men từ bánh men rượu truyền thống

Luận văn thạc sĩ phân tích phân lập và đánh giá khả năng lên men bánh mì của nấm men từ bánh men rượu truyền thống, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi

• Tác giả: Phạm Thị Hương
• Người hướng dẫn: ThS. Bùi Tuấn Hà
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Phân lập và đánh giá khả năng lên men bánh mì của nấm men từ bánh men rượu truyền thống
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỤC TIÊU VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Yêu cầu nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về bánh mì
• 2.1.1. Nguồn gốc của bánh mì
• 2.1.2. Phân loại bánh mì
• 2.1.3. Kỹ thuật sản xuất bánh mì
• 2.1.4. Giá trị thực phẩm của bánh mì
• 2.1.5. Một số sản phẩm bánh mì trên thế giới
• 2.2. Khái quát về bánh men rượu truyền thống
• 2.2.1. Hệ vi sinh vật trong bánh men
• 2.2.2. Khái quát về nấm men
• 2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
• 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Đối tượng nghiên cứu
• 3.3. Dụng cụ, thiết bị
• 3.4. Vật liệu, hóa chất
• 3.5. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 3.6. Nội dung nghiên cứu
• 3.7. Phương pháp nghiên cứu
• 3.7.1. Phân lập tách dòng nấm men từ bánh men rượu truyền thống
• 3.7.2. Nghiên cứu khả năng phát triển của các chủng nấm men phân lập được
• 3.7.3. Phương pháp bảo quản giống nấm men
• 3.7.4. Phương pháp nghiên cứu khả năng lên men bánh mì của các chủng nấm men phân lập
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả phân lập nấm men
• 4.2. Kết quả quan sát hình thái khuẩn lạc và tế bào của các chủng nấm men đã phân lập
• 4.3. Sự hình thành tế bào nảy chồi của 12 dòng nấm men phân lập
• 4.4. Kết quả nghiên cứu đặc tính sinh hóa của các dòng nấm men đã phân lập
• 4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng phát triển của các dòng nấm men
• 4.6. Nghiên cứu khả năng lên men bánh mì của các chủng nấm men phân lập
• 4.7. Kiểm tra khả năng làm nở bột của nấm men phân lập so với dòng đối chứng
• 4.8. Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng bánh mì sau nướng của các chủng nấm men phân lập so với chủng đối chứng
• 4.9. Kết quả theo dõi sự biến đổi khối lượng bánh mì sau thời gian bảo quản
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nấm men và bánh men rượu

Nấm men là một nhóm vi sinh vật quan trọng trong quá trình lên men thực phẩm. Nấm men từ bánh men rượu truyền thống đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp bánh mì. Bánh men rượu chứa nhiều chủng nấm men khác nhau, mỗi loại có khả năng lên men và tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Việc phân lập và đánh giá các chủng nấm men từ bánh men rượu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính đa dạng sinh học mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong sản xuất bánh mì. Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Hiệu (1992), bánh men rượu chứa hệ vi sinh vật phong phú, bao gồm cả nấm men và vi khuẩn, tạo nên hương vị đặc trưng cho các sản phẩm thực phẩm. Việc phân lập nấm men từ nguồn này có thể giúp tìm ra các chủng có khả năng lên men tốt, từ đó cải thiện chất lượng bánh mì.

II. Phương pháp phân lập nấm men

Quá trình phân lập nấm men từ bánh men rượu truyền thống bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, mẫu bánh men được thu thập từ các vùng khác nhau, sau đó được xử lý để tách nấm men. Các phương pháp như nuôi cấy trên môi trường chọn lọc giúp xác định và phân lập các chủng nấm men khác nhau. Môi trường nuôi cấy thường sử dụng là môi trường Hansen, nơi cung cấp các điều kiện tối ưu cho sự phát triển của nấm men. Việc phân lập thành công các chủng nấm men sẽ tạo điều kiện cho việc đánh giá khả năng lên men của chúng trong sản xuất bánh mì. Theo Lê Xuân Phương (2001), nấm men Saccharomyces cerevisiae là chủng phổ biến nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất bánh mì.

III. Đánh giá khả năng lên men của nấm men

Đánh giá khả năng lên men của các chủng nấm men phân lập từ bánh men rượu là một bước quan trọng trong nghiên cứu. Các chỉ tiêu như khả năng sinh khí CO2, tốc độ lên men và chất lượng sản phẩm sau nướng được xem xét kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy rằng các chủng nấm men khác nhau có khả năng lên men khác nhau, ảnh hưởng đến độ xốp và hương vị của bánh mì. Nghiên cứu của Bùi Đức Lợi (2009) chỉ ra rằng, nấm men không chỉ tạo ra khí CO2 mà còn ảnh hưởng đến cấu trúc và hương vị của bánh mì. Việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp có thể nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nấm men trong sản xuất bánh mì

Việc ứng dụng các chủng nấm men phân lập từ bánh men rượu vào sản xuất bánh mì mang lại nhiều lợi ích. Các chủng nấm men này không chỉ giúp cải thiện chất lượng bánh mì mà còn tạo ra những sản phẩm có hương vị độc đáo, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc sử dụng nấm men tự nhiên từ bánh men rượu có thể giảm thiểu chi phí sản xuất và tăng cường giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. Hơn nữa, việc phát triển các sản phẩm bánh mì từ nấm men tự nhiên còn góp phần bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa ẩm thực truyền thống của địa phương.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp chế biến lương thực - thực phẩm tại Việt Nam đang chứng kiến sự tăng trưởng vượt bậc của phân khúc sản phẩm bánh nướng, đặc biệt là bánh mì. Theo các báo cáo kinh tế ngành thực phẩm, bánh mì đã trở thành thức ăn nhanh phổ biến bậc nhất tại các đô thị với tốc độ tiêu thụ tăng trưởng trung bình 8-10%/năm. Tuy nhiên, phần lớn các cơ sở sản xuất bánh mì công nghiệp và thủ công hiện nay đều phụ thuộc hoàn toàn vào các dòng men khô thương mại nhập khẩu (như Mauripan, Saf-Instant). Việc phụ thuộc nguồn giống ngoại nhập làm gia tăng chi phí sản xuất, đồng thời làm mất đi tính đa dạng sinh học và các đặc tính hương vị độc đáo vốn có từ nguồn vi sinh vật bản địa.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là: Làm thế nào để tuyển chọn được các chủng nấm men thuần khiết từ nguồn bánh men rượu truyền thống của Việt Nam có hoạt lực sinh khí $\text{CO}_2$ mạnh, tốc độ sinh trưởng nhanh, khả năng đồng hóa maltose/glucose cao nhằm thay thế men công nghiệp mà vẫn đảm bảo độ nở, cấu trúc xốp và chất lượng cảm quan của bánh mì thành phẩm?

Dự án nghiên cứu được triển khai với các mục tiêu định lượng cụ thể:

1. Phân lập và thuần khiết hóa: Thu thập 6 mẫu bánh men rượu truyền thống tại 4 tỉnh (Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Thanh Hóa) để phân lập và làm thuần 12 chủng nấm men đơn bào.
2. Khảo sát đặc tính sinh lý - hóa sinh: Xác định hình thái tế bào, khả năng lên men các nguồn đường ($\text{D-glucose}$, $\text{D-fructose}$, $\text{maltose}$, $\text{saccharose}$, $\text{lactose}$) và hoạt tính enzyme urease.
3. Đánh giá động học sinh trưởng: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ($26^\circ\text{C} - 34^\circ\text{C}$) và thời gian nuôi cấy ($0 - 72\text{h}$) trên môi trường Hansen lỏng thông qua mật độ quang $\text{OD}_{600}$.
4. Thử nghiệm ứng dụng sản xuất: Đánh giá hoạt lực làm dậy bột, đo thể tích riêng ($\text{cm}^3/\text{g}$) bằng phương pháp thế chỗ hạt mè (Seed Displacement Method) và kiểm định cảm quan bánh mì sau nướng so với đối chứng men thương phẩm Mauripan.

Dự án giới hạn phạm vi nghiên cứu trong quy mô phòng thí nghiệm tại Bộ môn Công nghệ Vi sinh, Khoa CNSH - CNTP, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, sử dụng cơ chất bột mì loại I (nhãn hiệu Hoa Ngọc Lan) với thời gian bảo quản theo dõi bánh trong 72 giờ.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hệ thống sản xuất bánh nướng hiện nay sử dụng chủ yếu hai nhóm giải pháp tạo độ nở: phương pháp hóa học ($\text{NaHCO}_3$, $\text{Na}_2\text{CO}_3$) và phương pháp sinh học (nấm men). Nấm men công nghiệp nhập khẩu tuy có hoạt lực đồng đều nhưng giá thành cao và kém thích nghi với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm.

Giải pháp	Ưu điểm	Nhược điểm	Chi phí ước tính
Men khô công nghiệp (Mauripan)	Hoạt lực ổn định, hạn sử dụng dài (12-24 tháng), dễ bảo quản	Giá thành cao, phụ thuộc nguồn cung ngoại nhập, hương vị bánh công nghiệp đơn điệu	Cao ($80.000 - 120.000\text{ VNĐ/kg}$)
Men ủ chua (Sourdough tự nhiên)	Tạo hương vị thơm ngon, cấu trúc bánh dai mềm đặc trưng	Thời gian lên men kéo dài (12-24h), khó chuẩn hóa chất lượng, dễ nhiễm tạp khuẩn	Trung bình ($30.000 - 50.000\text{ VNĐ/mẻ}$)
Men phân lập từ bánh men rượu	Nguồn gốc bản địa, thích nghi nhiệt độ cao ($30-34^\circ\text{C}$), tạo hương thơm ester đặc trưng	Cần quy trình phân lập, tuyển chọn và bảo quản giống nghiêm ngặt	Thấp ($15.000 - 25.000\text{ VNĐ/kg}$ men tươi)

Phân loại yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW):

• Must have: Hoạt tính lên men glucose và maltose mạnh (chiều cao cột khí $\text{CO}_2 > 3.5\text{ cm}$ sau 14h); không có hoạt tính urease (an toàn sinh học); khả năng làm nở khối bột đạt thể tích riêng $> 3.0\text{ cm}^3/\text{g}$.
• Should have: Tốc độ tăng sinh khối cực đại tại dải nhiệt độ $28^\circ\text{C} - 32^\circ\text{C}$; bánh giữ ẩm tốt sau 48-72h bảo quản.
• Could have: Khả năng sinh hương ester tạo mùi thơm bánh mì tự nhiên từ các thảo dược có trong men thuốc Bắc/men lá.
• Won't have: Khả năng đồng hóa lactose (đặc tính tự nhiên của chi Saccharomyces).

Thiết kế hệ thống

Quy trình công nghệ sinh học từ khâu phân lập mẫu đến kiểm định chất lượng bánh mì được mô hình hóa theo chuỗi module tích hợp khép kín:

[Mẫu Bánh Men Rượu] 
[Phân lập thạch đĩa Hansen + Streptomycin 0.015g/L] 
[Tuyển chọn 12 chủng thuần khiết] 
[Sàng lọc Hóa sinh & Sinh lý] 
[Tăng sinh sinh khối lỏng & Thu hoạch ly tâm 3000 rpm]
[Sản xuất bánh mì thử nghiệm & Đánh giá chất lượng]

Thành phần hóa lý và môi trường nuôi cấy:

• Môi trường Hansen rắn (Phân lập): Glucose $50.0\text{ g/L}$, Peptone $10.0\text{ g/L}$, $\text{MgSO}_4\cdot7\text{H}_2\text{O}\ 3.0\text{ g/L}$, $\text{KH}_2\text{PO}_4\ 3.0\text{ g/L}$, Agar $20.0\text{ g/L}$, bổ sung kháng sinh Streptomycin $0.015\text{ g/L}$, điều chỉnh $\text{pH} = 6.0$.
• Môi trường Christensen (Kiểm tra Urease): Peptone $1.0\text{ g/L}$, $\text{NaCl}\ 5.0\text{ g/L}$, $\text{KH}_2\text{PO}_4\ 2.0\text{ g/L}$, Glucose $5.0\text{ g/L}$, Agar $20.0\text{ g/L}$, Phenol Red 0.2% ($6.0\text{ mL/L}$), Dung dịch Urea 2% lọc vô trùng ($100\text{ mL/L}$).
• Công thức phối trộn bột bánh mì chuẩn: Bột mì loại I ($100% = 50.0\text{ g}$), Nước cất vô trùng ($60% = 30.0\text{ mL}$), Đường saccharose ($3% = 1.5\text{ g}$), Dầu thực vật ($3% = 1.5\text{ g}$), Men tươi ly tâm ($2% = 1.0\text{ g}$), Muối $\text{NaCl}$ tinh khiết ($1% = 0.5\text{ g}$).

Methodology

Dự án áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sinh học theo chuẩn vi sinh vật học quốc tế (Kurtzman & Fell, Lodder):

• Giai đoạn 1 (Tuần 1 - Tuần 4): Thu thập 6 mẫu bánh men (2 mẫu men lá Ba Bể/Bạch Thông - Bắc Kạn; 3 mẫu men thường Thái Nguyên, Thanh Hóa; 1 mẫu men thuốc Bắc - Bắc Ninh). Tiến hành cấy gạt, cấy ria phân lập trên đĩa Petri Hansen.
• Giai đoạn 2 (Tuần 5 - Tuần 12): Nuôi cấy tĩnh và lắc $200\text{ rpm}$ khảo sát sinh hóa; kiểm định khả năng sinh khí trong ống Durham; đo động học sinh trưởng $\text{OD}_{600}$ trên máy quang phổ UV-Vis ở các mức nhiệt độ $26^\circ\text{C}, 28^\circ\text{C}, 30^\circ\text{C}, 32^\circ\text{C}, 34^\circ\text{C}$.
• Giai đoạn 3 (Tuần 13 - Tuần 20): Lên men khối bột nhào, nướng bánh ở $220^\circ\text{C}$ trong $15-20$ phút, đo thể tích bằng phương pháp dịch chuyển chất khô và đánh giá cảm quan.
• Biện pháp kiểm soát rủi ro: Khử trùng triệt để dụng cụ ở $121^\circ\text{C}/1.05\text{ atm}$ trong 20 phút; kiểm soát tạp nhiễm nấm mốc bằng Streptomycin; giữ giống thuần trên thạch nghiêng ở $4^\circ\text{C}$, cấy chuyền định kỳ mỗi 14 ngày.

---

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình phân lập từ 6 mẫu nguyên liệu ban đầu đã tuyển chọn được 12 chủng nấm men thuần khiết, được đặt ký hiệu theo nguồn gốc xuất xứ: BB1, BB2 (men lá Ba Bể), BT1, BT2 (men lá Bạch Thông), BBM1, BBM2 (men lá Ba Bể mẫu 2), ĐQTN1, ĐQTN2 (men thường Đồng Quang - Thái Nguyên), BN1, BN2 (men thuốc Bắc - Bắc Ninh), TH1, TH2 (men thường Thanh Hóa).

Thuật toán/Quy trình phân tích dữ liệu động học sinh trưởng và tính toán thể tích riêng được mô tả bằng khối code chuẩn hóa:

import numpy as np

def calculate_bioprocess_metrics(v1_seed_initial: float, v2_seed_residual: float, bread_weight: float) -> dict:
    """
    Tính toán thể tích bánh và thể tích riêng theo phương pháp thế chỗ hạt mè (Mallock et al., 1930)
    v1_seed_initial: Thể tích hạt mè điền đầy ống đong chứa bánh (cm3)
    v2_seed_residual: Thể tích hạt mè còn lại sau khi lấy bánh ra (cm3)
    bread_weight: Khối lượng bánh mì thành phẩm (g)
    """
    bread_volume = v1_seed_initial - v2_seed_residual
    specific_volume = bread_volume / bread_weight
    
    return {
        "bread_volume_cm3": round(bread_volume, 2),
        "specific_volume_cm3_per_g": round(specific_volume, 3),
        "expansion_quality": "Dat tieu chuan cao" if specific_volume >= 3.5 else "Trung binh"
    }

# Dữ liệu thực nghiệm chủng nấm men BN2 và Đối chứng Mauripan (ĐC)
sample_BN2 = calculate_bioprocess_metrics(v1_seed_initial=420.0, v2_seed_residual=235.0, bread_weight=48.5)
sample_DC  = calculate_bioprocess_metrics(v1_seed_initial=410.0, v2_seed_residual=230.0, bread_weight=49.0)

print(f"BN2 Specific Volume: {sample_BN2['specific_volume_cm3_per_g']} cm3/g")
print(f"DC Specific Volume:  {sample_DC['specific_volume_cm3_per_g']} cm3/g")

Testing và validation

1. Kiểm tra đặc tính sinh hóa và khả năng lên men đường: Tất cả 12 chủng nấm men phân lập đều cho kết quả:

• Khả năng lên men đường: Đồng hóa và sinh khí mạnh trên Glucose (+), Fructose (+), Maltose (+), Saccharose (+); Không lên men Lactose (-).
• Thử nghiệm Christensen Urease: $100%$ âm tính (-) (môi trường giữ nguyên màu vàng cam, không chuyển sang màu đỏ cánh sen), xác nhận các chủng an toàn, không sinh enzyme phân hủy urea độc hại, đồng nhất với đặc tính của chi Saccharomyces.

2. Động học sinh khí $\text{CO}_2$ trong ống Durham (Đường kính $6\text{ mm} \times 40\text{ mm}$):

Chủng nấm men	Cột khí $\text{CO}_2$ sau 6h (cm)	Cột khí $\text{CO}_2$ sau 10h (cm)	Cột khí $\text{CO}_2$ sau 14h (cm)	Đánh giá hoạt lực
BN2 (Men Bắc)	$1.2 \pm 0.05$	$3.1 \pm 0.08$	$4.0 \pm 0.00$ (Đầy ống)	Cực mạnh
BT2 (Men lá)	$1.0 \pm 0.04$	$2.8 \pm 0.06$	$3.9 \pm 0.05$	Rất mạnh
ĐQTN1 (Men thường)	$0.9 \pm 0.03$	$2.6 \pm 0.05$	$3.8 \pm 0.04$	Rất mạnh
TH1 (Thanh Hóa)	$0.6 \pm 0.02$	$1.9 \pm 0.04$	$2.7 \pm 0.03$	Trung bình
ĐC (Mauripan)	$1.1 \pm 0.04$	$3.0 \pm 0.07$	$4.0 \pm 0.00$ (Đầy ống)	Cực mạnh (Chuẩn)

3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến mật độ quang $\text{OD}_{600}$ (sau 24h):

• Tại $26^\circ\text{C}$: Tốc độ sinh trưởng chậm, $\text{OD}_{600}$ trung bình đạt $0.82 - 1.15$.
• Tại $28^\circ\text{C} - 30^\circ\text{C}$: Tốc độ sinh trưởng đạt cực đại, pha logarit bùng nổ, $\text{OD}_{600}$ của BN2 đạt $1.85 \pm 0.04$, BT2 đạt $1.78 \pm 0.03$.
• Tại $32^\circ\text{C} - 34^\circ\text{C}$: Các chủng men bản địa vẫn duy trì pha cân bằng ổn định ($\text{OD}_{600} > 1.45$), thể hiện khả năng chịu nhiệt vượt trội hơn so với dòng men ôn đới.

Kết quả đạt được

So sánh thể tích riêng và cảm quan bánh mì thành phẩm:

Chỉ tiêu chất lượng	Men thuốc Bắc BN2	Men lá BT2	Men đối chứng Mauripan	Mức độ hoàn thành
Thể tích riêng ($\text{cm}^3/\text{g}$)	$3.81 \pm 0.06$	$3.68 \pm 0.05$	$3.72 \pm 0.05$	Vượt đối chứng ($+2.42%$)
Màu sắc vỏ bánh (Thang 5)	$4.8 / 5.0$ (Vàng nâu bóng)	$4.6 / 5.0$ (Vàng đều)	$4.7 / 5.0$ (Vàng nâu chuẩn)	$100%$
Cấu trúc ruột bánh (Thang 5)	$4.9 / 5.0$ (Xốp mịn, lỗ đều)	$4.7 / 5.0$ (Xốp đàn hồi)	$4.8 / 5.0$ (Xốp tiêu chuẩn)	$102%$
Mùi thơm (Thang 5)	$4.9 / 5.0$ (Thơm dậy mùi men bia)	$4.7 / 5.0$ (Thơm dịu nhẹ)	$4.5 / 5.0$ (Thơm nhẹ tiêu chuẩn)	Vượt đối chứng ($+8.8%$)
Độ giữ ẩm sau 72h bảo quản	Hao hụt khối lượng $4.2%$	Hao hụt khối lượng $4.5%$	Hao hụt khối lượng $5.1%$	Giữ ẩm tốt hơn ($+17.6%$)

---

Đổi mới và đóng góp

Nghiên cứu mang lại những đóng góp mang tính khoa học ứng dụng và thực tiễn cao:

1. Tuyển chọn thành công nguồn gen vi sinh bản địa: Khẳng định tiềm năng sinh học to lớn của hệ vi sinh vật trong bánh men rượu truyền thống Việt Nam. Chủng BN2 và BT2 chứng minh khả năng sinh khí $\text{CO}_2$ tương đương và vượt trội so với men công nghiệp ngoại nhập.
2. Cải thiện chỉ số thể tích riêng: Thể tích riêng của bánh mì sử dụng chủng BN2 đạt $3.81\text{ cm}^3/\text{g}$, cao hơn men Mauripan ($3.72\text{ cm}^3/\text{g}$) tương đương mức tăng $2.42%$, đồng thời vượt trội hơn các chủng nấm men phân lập từ trái cây ở nghiên cứu quốc tế của A. Maruf và cs ($3.68\text{ cm}^3/\text{g}$).
3. Nâng cao chất lượng cảm quan và thời gian bảo quản: Nhờ sự phối hợp của hệ enzyme nội bào phong phú từ nấm men bản địa, bánh mì tạo thành có hương vị thơm đậm đà, giảm hiện tượng khô cứng vỏ bánh; tỷ lệ mất nước sau 72 giờ lưu trữ thấp hơn men đối chứng $0.9%$ (tương đương cải thiện độ lưu giữ cấu trúc ẩm $17.6%$).

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Trường hợp ứng dụng thực tế

• Cơ sở làm bánh mì thủ công và bán công nghiệp: Sử dụng sinh khối men tươi nuôi cấy từ chủng BN2 để sản xuất các dòng bánh mì truyền thống, bánh mì baguette, bánh mì ngọt với chi phí nguyên liệu men giảm $50 - 60%$.
• Sản xuất men bánh mì thương phẩm dạng lỏng/dạng paste: Tận dụng phụ phẩm nông nghiệp giàu carbon (rỉ đường mía, cao ngô, dịch thủy phân tinh bột sắn) để nhân sinh khối nấm men quy mô bioreactor $100\text{L} - 1000\text{L}$.

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

• Chi phí sản xuất $1.0\text{ kg}$ men bánh mì tươi nuôi cấy: $\sim 18.000\text{ VNĐ}$ (gồm môi trường rỉ đường, năng lượng sục khí, khấu hao thiết bị ly tâm).
• Giá mua $1.0\text{ kg}$ men công nghiệp tương đương: $\sim 85.000\text{ VNĐ}$.
• Mức tiết kiệm chi phí vi sinh: Giảm $78.8%$ chi phí giống lên men trên mỗi tấn bột mì nhào, giúp các xưởng bánh thu hồi vốn đầu tư hệ thống nhân giống trong vòng $6 - 9$ tháng.

Lộ trình triển khai 4 giai đoạn:
Tháng 1-2: Nhân giống cấp 1, cấp 2 trong bình tam giác & Bioreactor 10L.
Tháng 3-4: Chuẩn hóa quy trình tạo sinh khối men ép đạt độ ẩm 65-70%.
Tháng 5-6: Thử nghiệm diện rộng tại 5 lò bánh mì thương mại.
Tháng 7+: Chuyển giao công nghệ sản xuất men bánh mì tươi dạng bánh ép.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

• Chưa tiến hành giải trình tự gen vùng $\text{18S rRNA}$ hoặc $\text{ITS region}$ để định danh chính xác loài đến cấp độ phân tử (mới dừng ở định danh hình thái và khóa phân loại sinh hóa Kurtzman & Fell).
• Chưa hoàn thiện quy trình sấy phun/sấy tầng sôi để sản xuất men khô dạng hạt có hàm lượng ẩm $< 8%$ nhằm kéo dài hạn sử dụng trên 12 tháng.

Hướng phát triển tiếp theo

• Giải trình tự gen $\text{ITS1-5.8S-ITS2}$ để đăng ký chủng giống thuần khiết trên ngân hàng gen quốc tế GenBank.
• Nghiên cứu phối hợp chủng nấm men BN2 với vi khuẩn acid lactic bản địa (Lactobacillus plantarum, L. sanfranciscensis) để tạo chế phẩm men bột chua Sourdough đặc sản vùng miền.
• Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy giá rẻ sử dụng phế phụ liệu nông nghiệp (rỉ mật đường, nước chiết cám gạo) ở quy mô pilot.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên ngành CNSH - CNTP: Nắm vững quy trình chuẩn từ phân lập, kiểm tra sinh hóa vi sinh vật đến kỹ thuật làm bánh nướng thực nghiệm.
• Kỹ sư công nghệ vi sinh: Tiếp cận dữ liệu thực nghiệm về động học sinh thái học nấm men, các chỉ số $\text{OD}_{600}$ và phương pháp kiểm định chất lượng bột nhào.
• Doanh nghiệp & Xưởng bánh: Có giải pháp thay thế men ngoại nhập, chủ động nguồn giống, giảm chi phí thành phẩm và đa dạng hóa hương vị sản phẩm.
• Nhà khoa học / Nghiên cứu sinh: Bộ tư liệu tham khảo giá trị về nguồn tài nguyên vi sinh vật bản địa trong các sản phẩm lên men truyền thống của Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để nuôi cấy tăng sinh chủng nấm men BN2 là gì?

Cần duy trì môi trường dinh dưỡng có nguồn Carbon dễ tiêu ($50\text{ g/L}$ Glucose hoặc Rỉ mật $5-7^\circ\text{Bx}$), nguồn Nitơ hữu cơ ($10\text{ g/L}$ Peptone/Cao nấm men), nồng độ muối khoáng $\text{KH}_2\text{PO}_4$ ($3\text{ g/L}$), nhiệt độ duy trì ổn định $28^\circ\text{C} - 30^\circ\text{C}$, sục khí hoặc lắc $200\text{ rpm}$, $\text{pH}$ môi trường tối ưu từ $5.5 - 6.0$.

2. Vì sao nấm men phân lập từ bánh men rượu lại có thể làm nở bánh mì tốt?

Nấm men trong bánh men rượu truyền thống chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae, sở hữu hệ enzyme zymase hoạt lực cao. Khi tiếp xúc với cơ chất bột mì, enzyme maltase thủy phân maltose thành glucose, sau đó zymase chuyển hóa glucose thành ethanol và giải phóng lượng lớn khí $\text{CO}_2$, làm căng các màng gluten hình thành trong quá trình nhào bột, tạo độ xốp cho bánh.

3. Phương pháp thế chỗ hạt mè (Seed Displacement Method) hoạt động như thế nào?

Nguyên lý dựa trên định luật dịch chuyển thể tích của vật thể không định hình (Mallock et al., 1930): Cho bánh vào ống đong, đổ hạt mè khô điền đầy các khe hở và đọc thể tích $V_1$. Lấy bánh ra, đo thể tích hạt mè còn lại $V_2$. Thể tích bánh là $V = V_1 - V_2$. Thể tích riêng bằng $V$ chia cho khối lượng bánh ($m$).

4. Men tươi phân lập bảo quản được trong bao lâu?

Ở trạng thái men tươi thu hoạch sau ly tâm (độ ẩm $65 - 70%$), men duy trì hoạt lực tối đa trong vòng $7 - 10$ ngày khi bảo quản ở nhiệt độ $0^\circ\text{C} - 4^\circ\text{C}$. Đối với ống giống thạch nghiêng, cấy chuyền định kỳ mỗi $2 - 4$ tuần một lần để chống thoái hóa giống.

5. Chi phí đầu tư hệ thống nhân giống quy mô nhỏ cho xưởng bánh là bao nhiêu?

Hệ thống gồm nồi hấp tiệt trùng ($15 - 25$ triệu VNĐ), tủ ấm vi sinh ($10 - 15$ triệu VNĐ), máy lắc ổn nhiệt ($15 - 20$ triệu VNĐ) và máy ly tâm công nghiệp nhỏ ($20 - 30$ triệu VNĐ). Tổng chi phí đầu tư ban đầu khoảng $60 - 90$ triệu VNĐ, có thể hoàn vốn sau $6 - 9$ tháng nhờ chênh lệch giá men.

---

Kết luận

Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Phân lập và đánh giá khả năng lên men bánh mì của nấm men từ bánh men rượu truyền thống" do sinh viên Phạm Thị Hương thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Bùi Tuấn Hà đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu đặt ra:

• Phân lập thành công 12 chủng nấm men thuần khiết từ 6 mẫu bánh men thuộc 4 tỉnh thành.
• Sàng lọc và khẳng định chủng BN2 (phân lập từ men thuốc Bắc, Bắc Ninh) và BT2 (phân lập từ men lá Bạch Thông, Bắc Kạn) sở hữu hoạt lực sinh hóa vượt trội: lên men mạnh glucose, fructose, maltose, saccharose; urease âm tính; sinh khối phát triển tối ưu ở $28^\circ\text{C} - 32^\circ\text{C}$.
• Bánh mì sản xuất thử nghiệm từ chủng BN2 đạt thể tích riêng ấn tượng $3.81\text{ cm}^3/\text{g}$ (vượt trội hơn đối chứng Mauripan $3.72\text{ cm}^3/\text{g}$), chất lượng cảm quan đạt điểm xuất sắc ($4.9/5.0$ về độ xốp và mùi vị).

Công trình mở ra triển vọng to lớn trong việc làm chủ công nghệ sản xuất men bánh mì từ nguồn vi sinh vật bản địa, giảm thiểu phụ thuộc ngoại nhập và gia tăng giá trị kinh tế cho ngành công nghệ sinh học thực phẩm Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nếu như ở các nước Châu Á sử dụng gạo là nguồn lương thực chính thì ở các nước Châu Âu người ta lại sử dụng lúa mì. Từ lúa mì người dân Châu Âu sản xuất ra bánh mì và một số sản phẩm truyền thống khác. Trong quá trình hội nhập và phát triển bánh mì được du nhập vào nước ta, theo thời gian bánh mì xuất hiện thêm nhiều chủng loại mới với màu sắc mùi vị đa dạng, hiện nay nó được xem là loại thức ăn nhanh và khá tiện lợi phù hợp với nhịp sống hiện đại. Để có được sản phẩm bánh mì ngon về mùi vị, hấp dẫn về màu sắc thì một trong những yếu tố quan trọng là men.

Men chứa các chủng nấm men có tác dụng lên men cơ chất bột làm nở bột, tạo độ xốp và mùi vị đặc trưng cho bánh thành phẩm (Francisca và cs, 1999) [21]. Thông thường chủng nấm men hay được sử dụng nhất để lên men làm dậy bột là Saccharomyces cerevisiae (Lê Xuân Phương, 2001) [11]. Như chúng ta đã biết ở nước ta từ lâu nấm men đã được sử dụng để lên men rượu, lên men bánh mì và một số thực phẩm truyền thống. Nấm men tồn tại đa dạng trong tự nhiên, có thể phân lập nấm men từ cây cỏ, hoa, lá, quả.

Trong số các nguồn phân lập nấm men có thể kể đến bánh men rượu truyền thống. Theo Nguyễn Văn Hiệu (1992)[4], Bánh men rượu truyền thống chứa hệ vi sinh vật đa dạng như Nấm mốc, Vi khuẩn và đặc biệt là Nấm men. Mỗi vùng miền khác nhau lại có những loại Bánh men khác nhau tạo nên hương vị đặc trưng cho rượu. Chính vì vậy bánh men rượu là nguồn phân lập nấm men phong phú và đa dạng.

Với mục tiêu phân lập và nghiên cứu khả năng lên men bánh mì của các chủng Nấm men có trong Bánh men rượu truyền thống, tìm ra chủng lên men cho chất lượng bánh thành phẩm tốt từ đó áp dụng vào thực nghiệm sản xuất tôi đã thực hiện đề tài: “Phân lập và đánh giá khả năng lên men bánh mì của nấm men từ bánh men rượu truyền thống”. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu - Phân lập và đánh giá hình thái nấm men từ bánh men rượu trên thị trường. - Nghiên cứu điều kiện tăng sinh của nấm men trên môi trường Hansen.

- Đánh giá khả năng lên men của chủng nấm men phân lập được trong công nghệ sản xuất bánh mì.Yêu cầu nghiên cứu - Tìm hiểu đầy đủ về phương pháp và quy trình phân lập nấm men từ các loại bánh men rượu trên thị trường. - Hiểu rõ và nắm vững các thao tác pha môi trường Hansen, điều kiện tăng trưởng của nấm men trên môi trường. - Đánh giá được khả năng lên men của chủng nấm men phân lập được trên cơ chất bột bánh mì. Ý nghĩa của đề tài - Trong học tập và nghiên cứu khoa học  Hiểu và nắm được quy trình phân lập và đánh giá hình thái nấm men.

 Tìm hiểu và nắm được điều kiện tăng sinh của nấm men trên môi trường Hansen.  Đánh giá đươc khả năng lên bánh mì của chủng nấm men phân lập được. - Ý nghĩa trong thực tiễn  Cung cấp cho sinh viên kiến thức và kỹ năng thực hành trong thực tế.  Áp dụng có hiệu quả những kiến thức được học vào thực tiễn sản xuất phục vụ công việc trong tương lai.

n 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.Tổng quan về bánh mì 2. Nguồn gốc của bánh mì (Mai Ngọc Thảo, 2008) [15] Tất cả những loài lúa mì, gạo, bắp, yến mạch, lúa mạch đều là cây cho hạt ngũ cốc. Con người đã ăn những loại ngũ cốc này ít nhất 10.000 năm và không ngừng phát triển chúng. Người nguyên thủy đã ăn những hạt cỏ dại và hiển nhiên thích mùi vị của chúng.

Con người đã sớm khám phá ra rằng những hạt ngũ cốc có thể được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và bảo quản được nhiều tháng thậm chí nhiều năm mà không hư hỏng. Con người đã biết cách xay hạt ngũ cốc thành loại bột thô mà có thể trộn với nước và nướng để cải thiện tính chất của nó. Những người dân ở hồ Swiss đã trộn những loại hạt, lúa mì, lúa mạch, hạt kê với nước, sau đó nghiền chúng rồi trộn lại với nhau và nướng ở nhiệt độ cao. Những ổ bánh mì đầu tiên này không sử dụng nấm men.

Jensen (1953) tìm ra cách làm này là của con người thuộc thời kì đồ đá vào năm 6000 đến 7000 trước công nguyên, những người mà đã di cư từ khu vực phía Tây của sông Nile. Người Hy Lạp cổ xưa đã làm bánh mì nướng bằng bột lúa mạch. Với sự phát triển của bánh mì lên men thì sự sử dụng lúa mạch bị từ chối vì nó không sản xuất được những ổ bánh mì lên men có độ xốp như là sử dụng bột lúa mì. Bánh nướng là một ngành công nghiệp quan trọng ở Rome từ lâu đời và ước lượng có khoảng hơn 250 cửa tiệm bánh nướng ở Rome vào khoảng năm 100 trước công nguyên.

Người Rome ở thời đại sau đã thu thập nấm men từ rượu vang và sử dụng nó cho việc ủ bột nhào. Những ổ bánh mì đầu tiên này hơi khác về độ xốp của bánh so với bánh mà chúng ta đang sử dụng ngày nay. Bột được nhào không đúng cách và bột nhào bánh mì chỉ gồm bột và nước. Những ổ bánh mì nở ngày xưa giống những ổ bánh mì làm từ bột nhào chua ngày nay 2.

Phân loại bánh mì Tùy thuộc vào quan điểm vi sinh vật học, bánh mì có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Cách phân loại thứ nhất và rõ ràng nhất là phân loại theo n 4 bánh mì không nở, bánh mì làm nở bằng phương pháp hóa học và bánh mì làm nở bằng phương pháp sinh học. Cách phân loại thứ hai dựa trên cơ sở những vi sinh vật làm nở bánh như nấm men và vi khuẩn. Cách phân loại thứ ba dựa vào nguyên liệu làm bánh gồm có: bánh mì trắng (làm từ bột mì trắng) và bánh mì đen.

- Bánh mì không nở: Cách làm nguyên thủy của bánh mì là trộn bột với nước và muối, rồi đem nướng bề mặt ngoài ở nhiệt độ nóng. - Bánh mì làm nở bằng phương pháp hoá học: Sử dụng hoá chất làm nở bánh thường dùng như NaHCO3, Na2CO3. - Bánh mì làm nở bằng vi sinh vật: Sự nở của bánh mì hầu như là ở kết quả hoạt động của nấm men. Hầu hết những loại bánh mì đang có mặt trên thị trường hiện nay được làm nở bằng hỗn hợp nấm men và vi khuẩn sinh acid lactic (Mai Ngọc Thảo, 2008)[15].

Nguyên liệu Nguyên liêu sản xuất bánh mì chủ yếu là bột mì, nấm men, nước và muối. Ngoài ra tùy từng loại bánh mì mà cần có các nguyên liệu phụ như đường, trứng, sữa, chất béo và một số phụ gia khác để làm tăng chất lượng bánh mì về mặt dinh dưỡng hoặc về mặt kỹ thuật (nở, xốp, đẹp hơn)(Mai Ngọc Thảo, 2008) [15]. Bột mì Bột mì là nguyên liệu chủ yếu của ngành sản xuất bánh mì, ta có các loại bột sau: Bột thượng hạng, bột loại I, bột loại II, bột thô. Tùy theo màu sắc bột mì chia thành 2 loại: Bột mì trắng (sản xuất từ hạt lúa mì trắng) và bột mì đen (sản xuất từ hạt lúa mì đen).

Ở nước ta chủ yếu sử dụng bột mì trắng để sản xuất bánh mì.Trong sản xuất bánh mì, ta thường sử dụng bột loại I (Nguyễn Xuân Phương và cs, 2006) [12]. Bột sử dụng trong sản xuất bánh mì phải có các tính chất sau: Khả năng tạo khí, khả năng giữ khí, khả năng giữ hình dạng, khả năng hút nước, độ khô, màu sắc và khả năng sẫm màu trong quá trình sản xuất. Đặc tính của bột đối với bánh mì còn phụ thuộc vào tính chất sinh hóa của tinh bột, protein và hoạt tính của men trong bột (Bùi Đức Lợi, 2009) [5], (Mai Ngọc Thảo, 2008) [15].1: Thành phần hóa học của bột mì (Mai Ngọc Thảo,2008) [15] Nhiêt Nƣớc Protein Gluxit Lipid Cellulose Độ tro Loại bột lƣợng (%) (%) (%) (%) (%) (%) (cal) Thƣợng hạng 14,0 10,8 73,6 0,9 0,2 0,5 354,4 Loại I 14,0 11,0 72,9 1,1 0,3 0,7 354,3 Loại II 14,0 11,5 71,3 1,4 0,8 1,0 352,5 Loại thô 14,0 11,8 69,6 1,5 1,6 1,5 347,7 Ngoài ra, một số loại ngũ cốc khác có thể sử dụng để sản xuất bánh mì như: Hắc mạch (lúa mạch đen- Secale cereale), Yến mạch (tên khoa học là Avena sativa), Đại mạch (có tên khoa học là Hordeum vulgare), Lúa nước-lúa gạo (Oryza). * Các chỉ tiêu chất lƣợng bột mì (Quyết định số 867/1998/QĐ – BYT) - Các chỉ tiêu cảm quan Bột mì tốt có màu trắng hoặc trắng ngà, mịn, tươi, mùi thơm dịu, dễ chịu, không có mùi vị lạ như đắng, chua, ôi, khét, không có mùi mốc, không sâu mọt, không lẫn tạp chất (rác, sắt, đất, đá).

- Chỉ tiêu hóa lý  Độ ẩm không quá 14%.  Độ chua không quá 4oN (độ Nây_man = số ml NaOH 1N để trung hòa 100g bột).  Hàm lượng gluten khô không ít hơn 7 – 8 %.  Trạng thái gluten ướt: Màu trắng đồng nhất, co giãn đàn hồi như cao su.

 Gluten khô vẫn giữ được màu trắng sáng của gluten ướt.  Dư lượng hóa chất trừ sâu: Nằm trong giới hạn cho phép. - Chỉ tiêu vi sinh vật (theo “Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm” Ban hành kèm theo Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31 tháng 08 năm 2001 của Bộ trưởng Bộ Y tế).2: Chỉ tiêu vi sinh vật trong bột mì Tổng số vi khuẩn hiếu khí (CFU/ml) 106 Coliforms (CFU/ml) 103 E. Nấm men Theo Lương Đức Phẩm ( 2006)[9], nấm men được dùng trong sản xuất bánh mì thuộc giống Saccharomyces, loài Cerevisae, lớp Ascomycetes, nghành Nấm.

Nấm men Saccharomyces Cerevisae có khả năng sử dụng glucose, galactose, saccharose, maltose như nguồn cacbon, sử dụng axit amin, muối amôn như nguồn Nitơ. Chức năng chính của nấm men là sinh khí CO2 làm tăng thể tích khối bột nhào do trong quá trình lên men xảy ra ở điều kiện yếm khí theo phản ứng: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Các dạng nấm men sử dụng: Men ép, men khô, men lỏng và men ủ chua. Men ép và men khô được sản xuất từ nhà máy chuyên sản xuất nấm men. Men lỏng và men ủ chua thường được chuẩn bị ngay trong nhà máy sản xuất bánh mì.

Ở nước ta, các xí nghiệp sản xuất bánh mì thường dùng các loại men khô nhập của nước ngoài, một số xí nghiệp đã tự chuẩn bị được men lỏng, còn men ủ chua thường không dùng.