MỞ ĐẦU 1.1 Lý do hình thành đề tài Nấm men là loại vi sinh vật đơn bào, giàu chất dinh dưỡng, hàm lượng protein chiếm 40-60%, các loại acid amin không thay thế gần tương đương với protein động vật (Lương Đức Phẩm, 2009). Trong nấm men rất dồi dào các vitamin nhóm B, ngoài ra còn chứa rất cao hàm lượng cholin cũng như inositol (Panchan, 2006). Mặc dù trong nấm men không chứa vitamin A, C, D nhưng các vitamin khác trong chúng có hoạt tính cao gấp 2-3 lần so với vitamin tổng hợp. Thành phần chất khoáng trong nấm men cũng rất đa dạng, với tỷ lệ phù hợp với khả năng chuyển hoá, hấp thu của con người và động vật (Phạm Quỳnh Anh, 2012).
Nhu cầu sử dụng chất phụ gia trong thực phẩm cũng như nhu cầu sử dụng thực phẩm ăn nhanh, chế biến sẳn ngày càng gia tăng. Con người không chỉ tận hưởng thực phẩm của mình bằng vị giác mà bằng tất cả năm giác quan trên cơ thể. Thực phẩm không những phải thơm ngon, bỗ dưỡng mà còn phải an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng. Ngày càng có nhiều người tiêu dùng hiểu rõ tác hại của việc sử dụng quá nhiều bột ngọt trong thực phẩm.
Bản chất của bột ngọt là acid glutamic, hoặc muối của nó là natri glutamate. Loại acid amin này không thiết yếu đối với cơ thể, nghĩa là cơ thể có thể tự sản sinh khi thiếu. Bột ngọt còn là chất dẫn truyền thần kinh, não của cơ thể người sẽ tiết ra khi thiếu (còn gọi là glutamate nội sinh), nếu dùng quá nhiều bột ngọt sẽ gây rối loạn chức năng dẫn đến suy thoái não, những người dị ứng với bột ngọt có dấu hiệu căng thẳng, buồn nôn, đau bụng nhẹ (Garattini, 2000). Để khắc phục những nhược điểm của bột ngọt thì bột chiết nấm men là một nguồn thay thế gần như hoàn hảo.
Bột chiết nấm men là dịch nội bào của nấm men có vị ngọt umami, sản phẩm có dạng bột qua quá trình sấy phun bán thành phẩm, rất giàu acid amin, peptid, nucleotic, và nhiều thành phần hoà tan khác. Hiện nay bột chiết nấm men là chất điều vị làm gia tăng vị ngọt thịt ngày càng được sử dụng rộng rãi, như trong nước súp, sốt, nước cốt thịt, nước chấm, snack và thực phẩm đóng hộp (Furue và cvt, 2009; Cahyanto và ctv, 2011). Bên cạnh việc đóng vai trò là chất phụ gia thực phẩm, bột chiết nấm men còn đóng vai trò là chất bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật. Theo Eddleman và HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS.
ĐẶNG QUỐC TUẤN 2 ctv (1999) thì hầu hết trong các môi trường nuôi cấy vi sinh vật đều được bổ sung bột chiết nấm men vì nó rất giàu các acid amin, vitamin, khoáng chất và các acid nucleic. Lượng bã nấm men thải ra hàng năm từ quá trình sản xuất bia ở Việt Nam rất cao, trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó chứa khoảng 700g protein (Lê Xuân Phương, 2002). Sản lượng bã nấm men bia thải ra từ các nhà máy sản xuất bia tăng dần qua các năm. Tính đến năm 2010, sản lượng bã nấm men thải ra là 30 triệu tấn sinh khối (Nguyễn Thị Hoàng Anh và cvt, 2008).
Lượng bã nấm men bia thải bỏ rất cao nhưng chỉ một phần chúng được tận dụng làm nguồn thức ăn cho gia súc (Ngô Thị Thu Hiền, 2013). Hiện nay, ở Việt Nam các hộ gia đình thường sử dụng bã nấm men bia trực tiếp ở dạng tươi để làm thức ăn cho gia súc nên khả năng tiêu hoá không cao, đồng thời việc sản xuất men chiết xuất phục vụ cho ngành công nghệ sinh học cũng như công nghệ thực phẩm từ phụ phẩm này cũng ít được chú ý đến. Xuất phát từ tình hình thực tế trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tối ưu hoá quá trình thuỷ phân nấm men bia để sản xuất bột chiết nấm men”.2 Mục đích nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ nấm men bia bằng enzyme Flavourzyme sao cho hiệu suất thu hồi protein, acid amin là cao nhất. Từ đó chọn ra quy trình thích hợp để thủy phân nấm men bia.
Cuối cùng là sản xuất thử nghiệm bột chiết nấm men sấy phun, kiểm tra một số thành phần của sản phẩm.3 Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: bã nấm men bia có nguồn gốc từ nhà máy bia Đồng Nai, Tp. Biên Hòa, Đồng Nai. Phạm vi: Đề tài được thực hiện trong qui mô phòng thí nghiệm.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung luận văn bao gồm các phần: - Tổng quan về nấm men, enzyme, mô hình quy hoạch thực nghiệm dùng trong nghiên cứu. - Xác định protein tổng của nấm men ban đầu.
HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN 3 - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân nấm men bia: nồng độ enzyme và nồng độ chất khô ban đầu. - Tối ưu hóa quá trình sản xuất dịch chiết nấm men bia bằng phương pháp bề mặt đáp ứng, với 4 thông số đầu vào: nồng độ chất khô, pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme và 3 hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi chất khô, protein hòa tan và acid amin. - Phân tích một số thành phần của sản phẩm bột sấy phun từ dịch chiết nấm men.5 Ứng dụng nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu bước đầu, tìm điều kiện thủy phân phù hợp để thủy phân protein từ nấm men nguyên liệu.
Tạo cơ sở cho việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm bột chiết nấm men: sản phẩm có lượng protein hòa tan cao, giàu acid amin, có thể dùng làm chất điều vị thay thế cho bột ngọt hoặc bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật. HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN 4 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về nấm men 2.1 Khái niệm Nấm men (Yeast, Levure) là loại vi sinh vật có nhân điển hình, thuộc giới nấm và chiếm khoảng 1%, hiện tại có khoảng 1500 loài. Hầu hết các loại nấm men ở thể đơn bào, chúng ở trạng thái đa bào khi tế bào nấm men mọc chồi và kết chuỗi lại với nhau.
Đa số nấm men sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi. Trong tự nhiên nấm men phân bố rất rộng rãi: đất, nước, lương thực, rau quả. Đặc biệt chúng có mặt nhiều ở đất trồng nho và cây ăn quả. Người ta có thể phân loại nấm men dựa trên đặc điểm tế bào dinh dưỡng, đặc điểm sinh sản và đặc điểm sinh lý, nuôi cấy.
Dựa vào cách phân loại này có 2 ngành nấm men: các chi nấm men thuộc ngành nấm túi và các chi nấm men thuộc ngành nấm đảm (Nguyễn Đức Lượng, 2010).2 Phân loại nấm men a) Các chi nấm men thuộc ngành nấm túi Dạng sinh sản hữu tính: gồm 42 chi, điển hình là các chi: + Debaryomyces (15 loài) + Dipodascus (13 loài) + Endomyces Helicogonium Myriogonium Phialoascus Trichomonacus + Kluyveromyces (15 loài) + Metschnikowia (10 loài) + Pichia (91 loài) + Saccharomyces (14 loài) + Saccharomycopsis (10 loài) + Zygosaccharomyces (9 loài) D(9 loài) s9 loài)ính: gài)14 chi, trong đó đilà các chi:m men th HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN 5 + Candida (163 loài) + Geotrichum (11 loài) + Lalaria (23 loài) b) Các chi ng đó đinh: gài)14 chi, tro D) Các chi ng đó đinh: gài)14 chi, trong đó đilà các c + Cystofilobasidium (4 loài) + Filobasidium (5 loài) + Leucosporidium (3 loài) + Rhodosporidium (10 loài) + Tremella (11 loài) D(11 loài)diumiumđinh: gài)14 chi, trong đó đilà các + Bensingtonia ( 9 loài) + Bullera (13 loài) + Cryptococcus (34 loài) + Pseudozyma (8 loài) + Rhodotorula (34 loài) Trong các chi nấm men thì chi Saccharomyces được chú ý nhiều nhất, đặc biệt là nấm men Saccharomyces cerevisiae được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất men nở bột mì, sản xuất bia rượu, thức ăn cho gia súc, sản xuất protein đơn bào và nhiều sản phẩm khác có nguồn gốc từ sinh khối nấm men.3 Đặc tính cơ bản của nấm men a) Đặc điểm hình thái và kích thƣớc Đặc điểm hình thái Nấm men có nhiều hình dáng khác nhau, như hình cầu (Candida utilis), hình ellip hay hình bầu dục (Saccharomyces) và hình dài (Pichia). Một số loài nấm men có tế bào hình dài nối với nhau thành những sợi gọi là khuẩn ty (mycelium) hay khuẩn ty giả (pseudomycelium). Hiện tượng này thường thấy ở các giống Endomyces, Endomycopsis, Candida, Trichoporon.
HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN 6 Saccharomyces sp Candida sp Torulopsis sp Pychia sp (Nguồn: http://vietsciences.fr/khaocuu/nguyenlandung/nammen) Hình 2.1: Hình dáng một số loại nấm men Tuy nhiên, hình dạng của tế bào nấm men cũng phụ thuộc vào điều kiện, thời gian, thành phần môi trường nuôi cấy. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae có rất nhiều hình dạng: hình cầu, hình trứng, hình ellip, hình trụ đến hình dài. Chúng có hình bầu dục nếu nuôi trong môi trường giàu chất dinh dưỡng, hình tròn trong điều kiện yếm khí và hình dài trong điều kiện hiếu khí (Boulton, 2008).
Kích thước tế bào nấm men Kích thước tế bào nấm men lớn gấp 5-10 lần tế bào vi khuẩn. Thông thường kích thước tế bào nấm men có 2 loại : + Loại lớn: 4,5-10,5 x 7,0-21 m (Cryptoccocus) + Loại nhỏ: 2,5-7,0 x 4,5-11 m (Candida, Rhodosporidium) Nhóm trung gian có kích thước 3,5-8,0 x 5,0-11,0 m. Một số loài nấm men ở dạng sợi do khuẩn ty kết hợp với nhau nên có chiều dài lên đến 30m. Nấm men Saccharomyces có kích thước nhỏ, từ 5-14 m.
Tế bào Schizosaccharomyces pombe sẽ tăng kích thước khi nhiệt độ nuôi cấy cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ tối ưu của chúng. Các tế bào nấm men để làm bia rượu nếu nuôi cấy trong môi trường giàu maltose ở điều kiện kỵ khí sẽ lớn hơn các tế bào nấm men cùng loại khi nuôi cấy trong môi trường chứa nhiều ethanol ở điều kiện hiếu khí rất nhiều lần (Boulton, 2008). HVTH: TRẦN THỴ MINH KIỀU CBHD: TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN 7 b) Thành phần và cấu tạo tế bào nấm men Thành phần tế bào Một số nghiên cứu về nấm men cho thấy rằng thành phần dinh dưỡng giữa các loài nấm men là khác nhau.
Giữa nấm men bánh mì và nấm men bia thì hàm lượng trehalose trong nấm men bánh mì cao hơn (nhằm tăng khả năng chịu đựng của nấm men bánh mì trong quá trình sấy khô) và hàm lượng sterol trong nấm men bánh mì cũng cao hơn nấm men bia (sản phẩm tất yếu của quá trình dị hóa) (Boulton, 2008). Dưới đây là bảng phân tích thành phần hóa học của nấm men rượu vang.
