Bài giảng Vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi - TS. Nguyễn Thị Tuyết Lê

4/15/2017

TÀI LIỆU THAM KHẢO

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CHĂN NI

Giáo trình chính:
Vi sinh vật ứng dụng trong chăn ni. NXB. Đại học
Nơng nghiệp, 2017
Giáo trình tham khảo:
Giáo trình vi sinh vật (dùng cho chuyên ngành chăn
nuôi & CNTY) T.S. Nguyễn Khắc Tuấn, NXBNN
1996
website:
/>
Vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi
Giáo viên: TS. Nguyễn Thị Tuyết Lê
Bộ môn: Dinh dưỡng & Thức ăn
Tel. 0912 563 942
Email:

4/15/2017

1

- Bài giảng
- Lịch thực hành
- Điểm thi và các thông báo

4/15/2017

2

Nội dung môn học
 Giới thiệu
 Chương I. Ứng dụng vi sinh vật trong bảo quản và
chế biến thức ăn trong chăn nuôi
 Chương II. Ứng dụng vi sinh vật trong sinh tổng
hợp các sản phẩm dùng trong chăn nuôi
 Chương III. Vi sinh vật trong cơ thể động vật bình
thường - Vai trị của vsv trong đường tiêu hố
 Chương IV. Vi sinh vật trong các sản phẩm chăn
nuôi
 Chương V. Khử trùng, tiêu độc trong chăn nuôi

4/15/2017

3

Giới thiệu môn học
Đối tượng nghiên cứu:
- VSV có liên quan đến bảo quản, chế biến, sản xuất TA
chăn nuôi: vi khuẩn lactic (Lactobacillus sp.), nấm men
(Saccharomyces sp….)
- VSV liên quan đến sinh tổng hợp các chất, sản phẩm sử
dụng trong chăn nuôi: Nấm men, nấm mốc
- VSV trong cơ thể động vật và các sản phẩm chăn nuôi:
hệ vi sinh vật đường ruột, hệ vi sinh vật trong thịt,
trứng, sữa..
- VSV liên quan đến xử lý chất thải chăn ni

4/15/2017

5

4/15/2017

4

Mục đích:
• Sử dụng vsv một cách có hiệu quả trong chế biến,
bảo quản thức ăn và các sản phẩm chăn ni
• Tạo ra các chế phẩm sinh học có giá trị sử dụng cao
trong ni dưỡng và phịng bệnh cho vật ni
• Thiết lập các biện pháp quản lý, nuôi dưỡng hợp lý
để nâng cao khả năng kháng bệnh, sinh trưởng phát
triển của vật ni
• Sử dụng vi sinh vật như là một biện pháp sinh học
để xử lý chất thải chăn nuôi, làm giảm ô nhiễm môi
trường
4/15/2017

6

1


4/15/2017

Chương I
ỨNG DỤNG VSV TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ

BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Nội dung chương I:
 Sử dụng vi sinh vật trong bảo quản thức ăn
chăn nuôi
 Sử dụng vi sinh vật trong chế biến thức ăn
chăn nuôi
 Tác dụng và hiệu quả của thức ăn lên men

4/15/2017

7

Mở đầu
Giá trị của thức ăn không chỉ được đánh giá theo số
lượng và thành phần các chất dinh dưỡng chứa trong
đó mà cịn theo phẩm chất sinh học thực sự của nó.

4/15/2017

8

1.1. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG BẢO QUẢN
THỨC ĂN CHĂN NI

 Có nghĩa là khi đưa vào sử dụng
Giá trị dinh dưỡng của thức ăn vẫn giữ nguyên
hoặc tăng hơn giá trị ban đầu.
Không gây độc cho động vật sử dụng
Điều này phụ thuộc vào: công tác bảo quản và chế

biến.
4/15/2017

9

4/15/2017

10

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN TĂCN

Nguyên lý:
- Tiêu diệt/ức chế sự sinh trưởng của các vsv có hại
- Hạn chế hoặc ngăn ngừa tác động tự phân hủy của
enzyme TB
Nguyên tắc:
- Nguyên tắc sống (Bioza): bảo đảm quá trình hoạt động
sinh lý của thức ăn bình thường chỉ ngăn cản sự hoạt
động của VSV.
- Nguyên tắc hạn chế sự sống (Anabioza): hạn chế sự
hoạt động của enzyme tế bào và VSV
- Nguyên tắc tiêu diệt sự sống (Abioza): đình chỉ hoàn
toàn sự hoạt động của hệ thống enzyme và VSV.
4/15/2017

12

2

4/15/2017

1.1.1. Phươn pháp lên men vi sinh vật

PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC:

Bảo quản thức ăn chăn nuôi bằng vi sinh vật

Khái niệm: Là phương pháp sử dụng các VSV có lợi lên men
trực tiếp thức ăn cần bảo quản để tạo ra một môi trường không
thuận lợi cho VSV gây thối hỏng hoạt động.

1.1.1. PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

Biến đổi sau lên men:
- Các VSV phát triển mạnh đạt số lượng tế bào lớn
- Sự tích luỹ với nồng độ cao các chất gây ức chế VSV thối
rữa như rượu, axit hữu cơ...

a. Phương pháp làm khô sinh học
b. Phương pháp lên men lactic (ủ chua/ủ xanh)

Thức ăn sau khi lên men đã chuyển sang dạng "chín sinh
học“:
- Khơng cịn ngun được trạng thái và mùi vị ban đầu.
- Thức ăn trên cơ bản vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng vốn có.
- Mang một hương vị rất đặc trưng mà gia súc thích ăn, dễ
tiêu hố hấp thu và hồn tồn không độc hại .

1.1.2. SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC:

Bacteriocin, enzyme…

4/15/2017

13

a. Phương pháp làm khô sinh học

14

Cách tiến hành

Nguyên lý: Lợi dụng sự sinh nhiệt của VSV trong quá trình TĐC

để làm khô thức ăn.
 VSV ưa nhiệt trong thức ăn có phạm vi nhiệt độ thích ứng từ 25 45o C đến 70 - 90o C. Chúng là các nhóm vi khuẩn có nha bào ở
trong đất và nước như:
- Streptococcus thermophilus có thể duy trì ở nhiệt độ 7075o C/15phút
- Lactobacillus bungaricus ở 71o C/ 30 phút
- Bacillus subtilis ở 100o C/ 15 - 20 phút.
 Quá trình lên men sinh nhiệt: là kết quả của ba yếu tố tác động:
- Tác dụng hô hấp của tế bào thực vật
- Tác dụng phân giải của enzyme tế bào
- Tác dụng lên men của VSV
Trong đó tác dụng lên men của VSV đóng vai trị hết sức quan
trọng. Nhiệt độ khi lên men có thể đạt tới 70o C.
4/15/2017

4/15/2017

15

Ví dụ: Áp dụng ủ cỏ khơ:
• Mục đích của việc ủ cỏ khô là làm giảm hàm lượng nước của cỏ
từ 70-80% xuống cịn 14-15%. Cỏ khơ đạt chất lượng tốt là một
trong những nguồn dự trữ thức ăn chủ yếu cho gia súc nhai lại
trong vụ đông –xuân.
Phương pháp có thể được tiến hành theo hai cách:
• Cách 1: Cỏ sau khi thu hoạch, được chất cao đường kính 6 - 7 m.
Nhiệt độ trong đống cỏ tăng cao dần sẽ làm bay dần hơi nước và
làm cho cỏ khơ. Cỏ khơ có trạng thái biến đổi như: cứng khơ, màu
nâu nhạt hoặc sẫm, có mùi thơm dễ bay hơi như mùi bánh nướng.
Trong thức ăn có chứa các sản phẩm lên men là axit lactic 8%,
axit axetic 2%. Sau khi cỏ khơ, lượng dinh dưỡng như đường,
đạm có thể bị mất đi khoảng từ 20-30%.
Cách 2: Chất đống cỏ và làm như trên nhưng đến khi nhiệt độ
trong đống cỏ tăng cao thì tãi cỏ ra thành các lớp mỏng vừa phải
để làm bay hơi nước nhanh.
4/15/2017

16

• Ưu điểm: Kinh tế (chi phí thấp, đơn giản dễ thực hiện) và là
một biện pháp quan trọng trong chăn nuôi gia súc ăn cỏ.

Cách sử dụng cho gia súc nhai lại:

• Nhược điểm:

• Trong thực tế chăn ni cỏ khơ là nguồn thức ăn dự trữ

quan trọng trong mùa khô.

- Một phần chất dinh dưỡng bị mất đi như chất tiền vitamin A
và caroten bị phá huỷ bởi ánh sáng mặt trời và giảm đi hàng
chục lần. Q trình hơ hấp của cây cỏ lúc chưa khô làm hao
hụt hàm lượng đường và một phần protein. Bên cạnh đó, khi
phơi khô lá cỏ thường dễ bị rụng và mất đi. Trong khi đó lá lại
là thức ăn dễ tiêu và chứa nhiều chất dinh dưỡng nhất.
- Cách bảo quản này ít được ứng dụng trong thực tiễn sản xuất
của Việt Nam. Trong thực tế, cỏ sau khi thu hoạch được phơi
khơ tự nhiên trong 2-3 nắng sau đó đóng bánh hoặc bó thành
bó dự trữ trong kho cho gia súc sử dụng.

• Cỏ khơ được sử dụng phối hợp với thức ăn ủ chua, thức
ăn tinh, thức ăn củ quả, rỉ mật và các sản phẩm phụ của
công nghiệp chế biến rau quả (bã dứa, vỏ chuối...) đã
đem lại hiệu quả tốt.
• Bị sữa, bị thịt hay trâu cày kéo: cỏ khô được cho ăn tự
do sau khi ăn khẩu phần cơ sở với số lượng 5 – 10kg cỏ
xanh (hay 10 - 15kg cỏ ủ chua); 0,5 - 3kg thức ăn
tinh...tuỳ theo năng suất của gia súc.

3


4/15/2017

b. Bảo quản, dự trữ thức ăn bằng phương pháp
ủ chua
 Nguyên lý: Lợi dụng các vi khuẩn lactic có sẵn trong

thức ăn (thân, lá cây) lên men đường trong điều kiện
yếm khí để sản sinh axit lactic. Độ axit tích luỹ tới 2-6%
VCK, độ pH giảm xuống ≤ 4,2 sẽ ức chế hầu hết VSV
gây hư hỏng thức ăn.
 Điều kiện lên men:
+ TĂ phải có hàm lượng đường tan tối thiểu
+ Nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men là 30oC, độ ẩm
75%.
+ Đảm bảo khơng có oxy (yếm khí)
4/15/2017

19

c. Phương pháp:
• Ngun liệu ủ (các loại cỏ, cây ngơ sau thu bắp non, cây ngơ chín
sáp, ngọn lá mía…). Lượng nước trong nguyên liệu thích hợp từ
65-75%. Nếu hàm lượng nước >75% cần phải phơi héo hoặc bổ
sung thêm tinh bột. Nguyên liệu cần cắt ngắn 5 – 10cm để nén
được chặt. Không ủ chua riêng cây họ đậu, vì dễ bị thối do hàm
lượng protein cao.
• Cho nguyên liệu vào hố ủ: Cho tùng lớp thức ăn dày độ 20-30 cm,
đầm kỹ rồi mới cho lớp khác, chú ý đầm thật chặt ở các góc hố.
Nên cho thức ăn vào đầy hố, vồng cao lên ở giữa, để sau một thời
gian thức ăn sẽ lún xuống ngang bằng miệng hố.
• Đậy nilon hoặc bạt rồi phủ đất, nén chặt. Đắp đất cao hình bát úp
để nước mưa thốt nhanh. Nếu ủ trong bao nilon thì phải dồn hết
khơng khí ra trước khi buộc chặt miệng túi bằng dây cao su.

4/15/2017

20

• Đánh giá: Sau khi ủ 20 ngày lượng axit lactic được tạo thành đủ thì cỏ ủ
được bảo quản nguyên vẹn, thơm chua nhẹ, màu vàng rơm, khơng mốc
hỏng, khơng có mùi lạ. Lúc này có thể lấy cỏ ủ xanh cho bị ăn.
• Cách cho ăn: Sau 3 tuần ủ, có thể lấy thức ăn cho bò ăn. Lấy thức ăn ủ
chua theo từng lớp, lấy xong phải đậy kín khơng cho khơng khí vào, vì
nếu khơng khí lọt vào sẽ bị mất màu và thối. Nếu thức ăn xanh ủ chua có
chất lượng tốt bị có thể ăn tới 5-7 kg/100 kg thể trọng/ngày. Không nên
cho gia súc ăn thức ăn ủ chua riêng mà cần trộn lẫn các loại thức ăn
khác
• Lợi ích của ủ xanh:
- Tránh được tổn thất chất dinh dưỡng so với phơi khơ (phơi khơ hao
phí có dinh dưỡng 20 - 30%, còn ủ xanh chỉ mất 10%).
- Ủ xanh không phụ thuộc nhiều vào thời tiết như phơi khơ.
- Ủ xanh có thể khử được một số chất độc tồn dư (ngọn lá sắn, bã sắn…).
- Thức ăn ủ xanh mùi vị thơm ngon trâu bị thích ăn.
- Tận dụng phụ phẩm nông nghiệp
- Dự trữ thức ăn trong vụ đông xuân
4/15/2017

22

1.1.2. Sử dụng chế phẩm sinh học trong bảo quản
a. Enzyme vi sinh vật:

• Enzyme như cellulase, hemi-cellulase, xylanase, pectinase và
amylase được sử dụng trong ủ chua dưới dạng chất bổ trợ (silage
additive) để hỗ trợ quá trình lên men khi hàm lượng đường tan
trong nguyên liệu thấp. Các enzyme này giúp phân giải các hợp

chất hữu cơ trong cây cỏ như tinh bột, cellulose, hemi-cellulose,
lignin.
• Cơ chế:
- Enzyme hỗ trợ quá trình phân giải các hợp chất carbohydrate
trong cây cỏ như tinh bột, xơ thành đường để các vi khuẩn lactic có
thể sử dụng lên men hình thành axit lactic, làm giảm pH trong hố ủ
một cách nhanh chóng.
- Các enzyme này có thể tăng khả năng tiêu hóa một phần chất xơ
của nguyên liệu, giúp tăng tỷ lệ xơ dễ tiêu hóa cho các vi sinh vật
dạ cỏ sử dụng khi cho gia súc nhai lại ăn thức ăn ủ chua.
4/15/2017

24

4


4/15/2017

b. Bacteriocin:
• Là những phân tử peptid do VK sinh tổng hợp có hoạt tính kìm
hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ sự sinh trưởng và phát
triển của một số VK gây hại
• Bacteriocin lớp I có phổ kháng khuẩn khá rộng. Bacteriocin lớp
IIa lại có phổ kháng khuẩn hẹp
• Ví dụ: Nisin là một bacteriocin được sinh ra bởi Lactococcus
lactis và Streptococcus lactis. Nisin liên kết với anion
phospholipid → di chuyển vào TB gây rối loạn quá trình trao
đổi ion giết chết VSV
• Nisin có tác dụng với một số vi khuẩn (Enterococcus, Listeria

monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
Clostridium botulinum..), nhưng khơng có tác dụng với nấm
men, nấm mốc. Nisin bị phá hủy ở pH 8,0 nhiệt độ 37oC từ 1530 phút. Được dùng trong công nghiệp chế biến pho mát, bảo
quản thịt, cá và các sản phẩm từ thịt, cá …Liều dùng trong
thực phẩm có thể từ 50-200mg/kg nguyên liệu thức ăn.

1.2. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CHẾ
BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

4/15/2017

Cơ sở của việc sử dụng VSV trong chế biến thức ăn
chăn nuôi

26

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN THỨC ĂN CHĂN NI SỬ
DỤNG VI SINH VẬT

• Mỗi một loại VSV có những đặc điểm riêng trong quá trình
chuyển hố vật chất  tạo nên những biến đổi khác nhau
làm cho giá trị sử dụng của thức ăn chế biến được nâng lên.
- Có khả năng sinh trưởng nhanh, bám dính tốt
- Quan hệ tương hỗ giữa các nhóm vi sinh vật  tiến hành
ni cấy chung một nhóm vi sinh vật với nhau sẽ tạo ra
được sản phẩm có những biến đổi về thành phần và mùi vị
rất khác nhau làm tăng giá trị dinh dưỡng và sự thơm ngon
của thức ăn.
4/15/2017

27

1.2.1. Phương pháp đường hóa
a. Nguyên lý: Nhiều nhóm vsv có khả năng đường hóa xơ, tinh bột
nhờ khả năng sản sinh enzyme amylase, cellulase, pectinase… có
hoạt tính cao và số lượng lớn. Sản phẩm cuối cùng của q trình
đường hóa là các đường glucose
b. Đường hóa xơ: Các nhóm vsv có khả năng phân giải xơ tốt như
Nấm mốc (Aspergillus, Mucor, Penicillium…);
Xạ khuẩn
(Streptomyces); Vi khuẩn: Ruminococcus albus
Q trình đường hóa xơ:
Cellulase
(C6H10O5)n + nH2O --------------> nC6H12O6
Chưa có ứng dụng trong chăn ni do chưa phân lập được giống
vsv phù hợp
4/15/2017

29

4/15/2017

28

c. Đường hóa tinh bột :
- Các nhóm vsv có khả năng phân giải tinh bột tốt: Nấm men
(Saccharomyces cerevisiae…); Nấm mốc (Aspergillus niger, A.
oryzae…); vi khuẩn (Bacillus subtilis, B. amylolique facicus...)
- Q trình đường hóa tinh bột
(C6H10O5)n + nH2O ---> Dextrin --->nC6H12 O6

- Cách tiến hành:
Tinh bột (ngơ, khoai, sắn, gạo...) được đồ chín (hoặc để sống) rải
đều trên nia dày 2-3cm, đảm bảo độ ẩm thường xuyên từ 60-65%,
nhiệt độ 30-32o C/2-3 ngày. Mốc mọc có màu nâu sẫm  cho vào
thùng/chum/vại.. đậy kín để ở 43-47oC/1-2 ngày
TĂ sau khi đường hóa có thể nấu chín với TĂ khác, hoặc ủ men
rượu cùng với TĂ khác để nuôi gia súc
4/15/2017

30

5


4/15/2017

1.2.2. Phương pháp lên men lactic

b. Ứng dụng lên men lactic trong chế biến thức ăn chăn nuôi
 Chế biến thức ăn xanh:

a. Khái niệm: Là phương pháp sử dụng vi khuẩn lactic để lên
men sản sinh axit lactic và một số thành phần đặc biệt khác.
- Một số giống vk lactic: Lactobacillus acidophilus; L.
plantarum; Streptococcus lactis; Pediococcus acidilactici …
- Ngun lý: Là q trình chuyển hóa đường yếm khí sinh
a.lactic. Căn cứ vào sản phẩm tạo thành 2 loại lên men:
Lên men đồng hình: Lên men cho sản phẩm hầu hết là axit lactic
(90-98%), chỉ còn lại một lượng không đáng kể các sản phẩm
phụ như các axit bay hơi, rượu…

Lên men dị hình: Là qui trình lên men cho ra sản phẩm chủ yếu
là axit lactic (40%), ngoài ra còn một lượng khá lớn các sản
phẩm khác như axit xucxinic (20%), axit axetic (20%), rượu
etilic (10%), H2 và CO2 (10%)

Một số phương pháp chế biến thức ăn thô xanh chủ yếu như sau:

4/15/2017

31

 Chế biến TĂ tinh bột:
• Một số chủng Lactobacillus phân lập từ sắn có thể sử dụng để
bảo quản sắn tươi, các loại tinh bột khác (dong riềng, khoai, bã
sắn…) nhằm mục đích tăng hàm lượng protein của sắn và tăng
tỷ lệ tiêu hóa.
• Cách tiến hành: Thức ăn giàu tinh bột trộn đều với giống vi
khuẩn lactic đã được chọn lọc (giống khởi động)  Cho vào túi,
hay thùng ủ, đảm bảo độ ẩm 65%, ủ ở nhiệt độ 25-30oC trong
điều kiện yếm khí. Sau 3-5 này, tùy theo nhiệt độ bên ngồi thì
có thể sử dụng.
• Thức ăn ủ đạt chất lượng phải có trạng thái khơ ráo, tơi khơng
dính, nhớt; mùi chua nhưng khơng khó chịu; khơng có nấm
mốc phát triển.
• Trong thực tiễn, để chế biến các thức ăn tinh bột thường phối
hợp vi khuẩn lactic với nấm men để tăng hiệu quả và chất
lượng của thức ăn ủ.

• Phương pháp ủ chua truyền thống: Đối tượng ủ gồm thân cây ngơ, ngọn
lá sắn, ngọn lá mía, cỏ hịa thảo…sau khi thu cắt được phơi tái, phơi héo

để làm giảm độ ẩm sau đó cắt ngắn cho vào túi ủ hoặc bể ủ, hố  nén
chặt/đậy kín. Độ ẩm hố ủ đảm bảo từ 65-75%, nhiệt độ 25-30oC, điều
kiện ủ yếm khí.
• Phương pháp ủ khơ: Thức ăn xanh sau khi thu cắt, được cắt ngắn trộn
với 20-30% thức ăn tinh, đảm bảo độ ẩm 65% cho vào thùng/túi.. ủ, nén
chặt tạo yếm khí, để 3-4 ngày tùy theo nhiệt độ bên ngoài. Phương pháp
này áp dụng cho các loại thức ăn xanh có hàm lượng carbohydrate hịa
tan thấp hoặc hàm lượng vật chất khô thấp. Một số loại thức ăn xanh
như rau muống, rau bắp cải… khi ủ bằng phương pháp này có thể được
sử dụng trong chăn ni lợn.
• Phương pháp ủ ướt: Thức ăn xanh sau khi thu cắt được cắt nhỏ, ngâm
ngập trong nước và đậy kín. Thức ăn lên men sau 3-5 ngày, tùy theo
nhiệt độ bên ngồi thì có thể sử dụng. Tuy nhiên, thức ăn chế biến theo
phương pháp này không bảo quản được lâu chỉ sử dụng trong vài ngày.
4/15/2017

32

1.2.3. Phương pháp lên men với nấm men
Nấm men được sử dụng trong chế biến thức ăn do chúng có các đặc điểm
ưu việt sau:
• Sinh trưởng nhanh, khả năng sinh tổng hợp các chất lớn
• Sử dụng nguồn dinh dưỡng đa dạng, có thể tận dụng các phế phụ phẩm
của nhiều ngành như công nghiệp (phụ phẩm dầu mỏ), nông nghiệp
(ngô, sắn…) và chế biến thực phẩm (bã bia, bã đậu….)
• Sự chuyển hố tạo ra các chất có lợi cho tiêu hố hấp thu và sinh trưởng
• Giá trị dinh dưỡng của tế bào nấm men lớn, hàm lượng protein cao, có
nhiều các axit amin khơng thay thế…
• Khơng có độc đối với vật ni
• Có thể ni cấy chung với các vi sinh vật có lợi khác như vi khuẩn

lactic…
Nguyên lý: Là quá trình lên men đường trong thức ăn tạo ra sản phẩm cuối
cùng là rượu (C2H5OH)
C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + Q calo
Một số giống nấm men: Saccharomyces serevisiae, Torula ustilis, Candida
tropicalis…
4/15/2017

34

Ứng dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi:

b. Lên men TĂ giàu xơ:

a. Lên men TĂ tinh bột:
- TĂ tinh trộn với nấm men giống theo tỷ lệ nhất định, bổ
sung nước sạch đảm bảo độ ẩm 55-60%. cho vào
túi/thùng…ủ kín yếm khí, nhiệt độ 25-32oC trong 1-3
ngày tùy theo nhiệt độ bên ngoài. TĂ lên men tốt có
mùi thơm rượu nhẹ, mềm ra, khơng biến chua khi bảo
quản dài.
- Ứng dụng: chế biến phụ phẩm nông nghiệp như ngơ,
cám gạo, bột/bã sắn, khoai…

• Sử dụng để làm giàu protein cho các nguyên liệu như vỏ
sắn, bã sắn, vỏ chuối, bã củ cải đường… khi có bổ sung
thêm một lượng N vơ cơ thích hợp.
• Ví dụ: Kaewwongsa và cộng sự (2011) đã sử dụng nấm
men Saccharomyces cerevisiae để lên men vỏ sắn với
mức bổ sung 10% urê và 1,25% rỉ mật đường. Sau 5

ngày lên men ở mức bổ sung 5% nấm men, hàm lượng
protein thô của vỏ sắn lên men đã tăng 11,9% và hàm
lượng protein thực tăng 11,3% so với ban đầu trước khi
lên men.

6


4/15/2017

4/15/2017

37

4/15/2017

38

4/15/2017

39

4/15/2017

40

1.2.4. Lên men bởi nấm mốc
a. Nguyên lý: sử dụng các chủng nấm mốc hữu ích để lên men phân giải các
hợp chất hữu cơ trong thức ăn tạo thành các sản phẩm lên men có thể sử
dụng làm thức ăn cho người và gia súc

b. Một số giống nấm mốc hữu ích: Aspergillus oryzae, A. sojae, Rhizopus
oligosporus …
Các giống nấm mốc thường dùng cho sản xuất phải đạt được các yêu cầu
sau:
- Có khả năng sinh enzyme ngoại bào mạnh, enzyme có hoạt tính cao.
- Có khả năng phát triển mạnh trên các môi trường tự nhiên, lấn át được
các tạp khuẩn khác.
- Tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm và không sinh ra độc tố.
Cơ sở của việc sử dụng nấm mốc trong chế biến thực phẩm: dựa vào khả
năng sinh enzyme có hoạt tính rất cao khi được nuôi cấy trên các nguồn cơ
chất tự nhiên. Các enzyme nấm mốc có vai trị chính yếu trong chế biến các
loại nguyên liệu giàu bột đường, đạm thành các loại thức ăn có hương vị độc
đáo và giá trị dinh dưỡng cao. Hệ enzyme có vai trị quan trọng trong chế
biến của nấm mốc gồm một số loại chính: protease, cellulase, amylase,
oxidase, catalase
4/15/2017

b. Ứng dụng trong chăn ni
Chế biến TĂ gia súc: sử dụng để làm giàu protein
• Cách làm: Cơ chất (bột sắn, bã sắn, vỏ chuối…) bổ sung
thêm ure và muối amon, bổ sung nước cho đủ độ ẩm 5560% ủ ở nhiệt độ 35-40oC  tăng hàm lượng protein: từ 23% lên 18-20% đối với bột sắn; từ 4,85% lên 15,5% đối với
chuối khơ
•

Ezekiel và cộng sự (2010) đã sử dụng nấm Trichoderma
viride để lên men làm giàu protein vỏ sắn. Sau 3-4 ngày lên
men, hàm lượng protein thô của vỏ sắn đã tăng 8 lần (từ
4,2% lên tới 37,6%) và hàm lượng protein thực tăng 22 lần
(từ 1,4% lên 31,6%).

41

7


4/15/2017

1.3. TÁC DỤNG CỦA THỨC ĂN LÊN MEN ĐỐI VỚI VẬT NUÔI
a. Tăng khả năng thu nhận thức ăn và nâng cao được tỷ lệ tiêu hoá hấp thu
- Thức ăn được làm mềm, mùi vị thơm ngon nên kích thích tính thèm ăn,
gây ngon miệng từ đó gia súc ăn nhiều hơn, tiêu hoá tốt hơn.
- Lượng dịch vị tiết ra nhiều hơn do tác dụng kích thích tiết dịch vị của
mùi vị thức ăn
- Chất lượng dịch vị cũng tốt hơn do độ axit của dịch vị tăng
- Do trong thức ăn lên men có một lượng lớn các vi sinh vật có lợi giúp con
vật tăng cường sự tiêu hóa thức ăn
b. Tác dụng khử độc, khử mùi và làm mềm thức ăn
Một số loại thức ăn có độc tố như sắn hoặc chớm mốc hoặc khơ cứng, có
gai lơng cứng, thơ nháp hoặc có mùi khó chịu sẽ được làm mềm và khử mùi
hôi sau khi lên men, tăng khả năng sử dụng, tiêu hố
Ví dụ: Các nghiên cứu của Phạm Sỹ Tiệp (1999) và Dư Thanh Hằng
(2008) cho thấy, ủ chua đã làm lượng HCN (axit hydrocyanic) trong của sắn
và 4/15/2017
lá sắn giảm từ 40,5% đến 83% so với trước ủ.

43

c. Nâng cao sức đề kháng, ngăn ngừa quá trình lên men thối trong
đường ruột
- Tăng số lượng vi sinh vật có ích trong đường tiêu hoá: đảm bảo

cân bằng hệ sinh thái đường ruột
- Thức ăn ủ chua sản sinh axit lactic làm giảm độ pH trong
đường ruột, làm ức chế các vi khuẩn thối rữa và một số vi
khuẩn gây bệnh từ đó tăng cường khả năng phòng bệnh
- Các sản phẩm của quá trình trao đổi chất của vi sinh vật như
mannan hút các vi khuẩn có hại (E.coli) và ngăn khơng cho
chúng định cư tại ruột; các chất kháng khuẩn bacteriocins; các
axit hữu cơ, rượu… kìm hãm vi sinh vật gây bệnh
- Các vi sinh vật có ích trong thức ăn lên men có thể tăng cường
miễn dịch (tăng sinh kháng thể và sự di chuyển của tế bào thực
bào): PSP - Polysaccharid peptid của tế bào vi sinh vật là chất
tăng khả năng miễn dịch quan trọng.

Ôn tập chương I
1. Các phương pháp bảo quản/dự trữ TA chăn nuôi:
-Phương pháp làm khô sinh học
-Phương pháp ủ chua/ủ xanh
(Nêu nguyên lý, các nhóm vsv tham gia, cách tiến hành)
2. Các phương pháp chế biến TA chăn nuôi:
a. Phương pháp lên men
-Lên men lactic
-Lên men với nấm men
-Lên men với nấm mốc
b. Phương pháp đường hóa: đường hóa xơ, đường hóa tinh bột
Nguyên lý, tên loại vsv thực hiện quá trình lên men, viết được
phản ứng sinh hóa, nêu ví dụ các bước lên men cụ thể từng loại TA
với từng loại vsv
3. Tác dụng của thức ăn lên men: nêu các tác dụng chính và giải
thích
4/15/2017

45

8


9/24/2018

Chương II

ỨNG DỤNG VSV TRONG SINH TỔNG HỢP
CÁC SẢN PHẨM DÙNG TRONG CHĂN NUÔI

Nội dung của chương:
Cơ sở của việc sử dụng vi sinh vật để sản xuất
các sản phẩm sinh tổng hợp
Các sản phẩm của công nghệ vi sinh
 Sản xuất sinh khối vi sinh vật
Sản xuất một số enzyme sử dụng trong chăn
nuôi

2.1. CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG VSV TRONG SẢN XUẤT
CÁC SẢN PHẨM SINH TỔNG HỢP

2.1.1. Tốc độ sinh trưởng cực kỳ nhanh chóng
Tốc độ sinh tổng hợp các hợp chất là rất lớn. Thời gian thế
hệ ngắn
Loại sinh vật
Vi khuẩn và nấm men

Thời gian tăng gấp đôi khối lượng
10 – 120 phút

Nấm mốc và Tảo

2 – 6 giờ

Cỏ và một số thực vật

1 – 2 tuần

Gà

2 – 4 tuần

Lợn

4 – 6 tuần

Trâu, bò

1 – 2 tháng

Người

Khơng chỉ sinh trưởng nhanh chóng mà vi sinh
vật cịn có khả năng tổng hợp protein cao hơn rất
nhiều so với các sinh vật khác.

0,2 – 0,5 năm

(Israelidis, 2003)

2.2.1. TB VSV có hàm lượng protein cao. Giá trị sinh học của
protein VSV không thua kém protein từ TV và ĐV

Hàm lượng N và protein của VSV so sánh với
một số thức ăn khác (Karatyan, 1978)

Thành phần dinh dưỡng của một số nhóm VSV tính theo VCK

(Miller và cs. 1976)

1


9/24/2018

2.2.3. Có khả năng thích ứng cao, biến dị lớn: ứng dụng trong
gây đột biến cảm ứng để chọn lọc các giống vi sinh vật có năng
suất cao như các vi sinh vật sử dụng để sản xuất kháng sinh…
2.2.4. Chủng loại lớn và đa dạng: cho phép lựa chọn vi sinh vật
thích hợp cho sản xuất các sản phẩm khơng tổng hợp được
bằng phương pháp hố học.
2.2.5. Có thể phát triển trên nhiều nguồn dinh dưỡng khác nhau
• Hữu cơ hoặc vơ cơ
• Chất phi thực phẩm - phụ phẩm cơng, nơng nghiệp.
2.2.6. Có thể sinh trưởng phát triển ở các điều kiện sống khác
nhau: Điều kiện nuôi cấy và lên men của VSV đơn giản. Có
thể ni cấy liên tục, khơng phụ thuộc vào thời tiết khí hậu,
khơng cần diện tích đất lớn.

 Khả năng cơng nghiệp hố trong sản xuất cao: Cho phép tiết
kiệm được diện tích, thời gian và chủ động trong sản xuất.

Protein đơn bào (SCP-single cell protein)
• Thuật ngữ “Protein đơn bào” được sử dụng đầu tiên bởi giáo sư
Carol Wilson năm 1966 để mơ tả nguồn protein thu được từ VSV
• Năm 2003, Israelidis đã đưa ra khái niệm protein đơn bào là các tế
bào đã chết và được sấy khô của một số nhóm VSV như tảo, nấm,
vi khuẩn thu được sau khi nuối cấy trên các nguồn carbon khác
nhau.
• Protein đơn bào được sử dụng trong dinh dưỡng ĐV như một
nguyên liệu cung cấp protein: sử dụng trong chăn nuôi lợn, gia
cầm, trâu bị, ni trồng thủy sản và đặc biệt bổ sung các axit
amin, vitamin cho thú ni cảnh
• Một số nhóm VSV chủ yếu sử dụng để sản xuất protein đơn bào:
- Nấm men: một số loài Candida và Saccharomyces cerevisiae
- Nấm sợi (Aspergillus niger, Aspergillus oryzae…)
- Vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Lactobacillus sp.)
- Vi tảo/vi khuẩn lam (Spirulina, Chlorella, Scenedesmus..)

2.2.2. CÁC SẢN PHẨM TĐC
 Là các sản phẩm khác thu được cùng với tế bào sau quá trình
lên men, theo sự biến đổi cơ chất của mơi trường như sau:

Cơ chất  sản phẩm + tế bào
Các sản phẩm TĐC bao gồm các loại:
a. Sản phẩm TĐC sơ cấp/bậc 1 (primary metabolites):
*Các sản phẩm của quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ: rượu,
axit hữu cơ (a. acetic, a. lactic, a. citric…), các chất khí.
phân giải

Cơ chất enzyme
ngoại bào Sản phẩm
*Thành phần cấu trúc tế bào : lipid, vitamins, polysaccharides
* Các enzyme ngoại bào: Cellulase, amylase, protease…
* Các chất trung gian trong quá trình tổng hợp thành phần TB:
nucleoid, amino acids
Đặc điểm: Hình thành trong pha sinh trưởng logarith; cần thiết cho
quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh sản của TB

2.2. SẢN PHẨM CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH
2.2.1. SINH KHỐI
Là khối lượng tế bào VSV thu được sau quá trình lên men.
Các chất dinh dưỡng được chuyển hoá thành vật chất của tế bào
để tăng nhanh số lượng tế bào theo sự biến đổi sau:

Cơ chất  tế bào.

Sinh khối gồm có hai dạng:
- Khối lượng vật chất chủ yếu của các tế bào chết (Protein
đơn bào -SCP-Single cell protein): thu được từ quá trình nuôi
cấy vi sinh vật như nấm men hoặc vi khuẩn và được sử dụng để
thay thế các thực phẩm giàu protein trong TA chăn nuôi hoặc để
bổ sung vào trong khẩu phần ăn cho người.
- Khối lượng các tế bào sống có hoạt tính: Sinh khối sau khi
ni cấy gồm các TB vi sinh vật còn sống, tiếp tục sinh trưởng
và thể hiện vai trò khi được sử dụng. (giống khởi động, chế
phẩm probiotics, phân bón cố định đạm, thuốc trừ sâu vi sinh,
men bánh mì, vaccine...

Giống khởi động (Starter culture)

• Giống khởi động là những VSV được chọn lọc để hỗ trợ quá
trình lên men hay tăng hiệu quả của q trình ni cấy vi
sinh vật.
• Giống khởi động có thể là dung dịch ni cấy thuần hoặc các
sản phẩm thương mại.
• Các vi sinh vật sử dụng làm giống khởi động thường là vi
khuẩn, nấm men hoặc nấm sợi. Có thể là đơn chủng hoặc đa
chủng
• Chọn lọc các chủng giống khởi động dựa trên các tiêu chí:
khả năng lên men sản sinh axit lactic tốt; chịu được pH thấp;
sinh trưởng tốt ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau; sản sinh
các enzyme ngoại bào tốt; sản sinh các sản phẩm trao đổi chất
có lợi như hợp chất kháng khuẩn, các hợp chất tạo hương vị
của sản phẩm…

b. Sản phẩm TĐC thứ cấp/bậc 2 (secondary
metabolites):

• Gồm kháng sinh (penicillin…), các chất kích thích hoặc kìm
hãm sinh trưởng, các độc tố, ergot alkaloids, naphtalenes, ....
• Đặc điểm của các sản phẩm TĐC bậc hai:
- Các chất này được hình thành sau khi sinh trưởng kết thúc
(cuối pha logarith hoặc ở đầu pha cân bằng) hoặc khi môi
trường thiếu dinh dưỡng, các điều kiện sống khơng thích hợp
cho sự phát triển của vi sinh vật
- Không cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển, sinh sản của
tế bào vi sinh vật. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, ĐTC
bậc 2 tạo ra các sản phẩm với mục đích giúp bảo vệ sự tồn tại
của tế bào như các hợp chất kháng khuẩn, các độc tố.
 Quá trình TĐC bậc 2 ở vi sinh vật cung cấp nhiều sản

phẩm dược phẩm quan trọng trong đời sống như các kháng
sinh, kháng nấm, kháng côn trùng…

2


9/24/2018

2.3. Các quá trình lên men VSV
2.3.1. Phân loại các quá trình lên men:
- Phân loại theo sự phát triển của vi sinh vật trong mơi trường:
+ Lên men chìm: lên men ở bề sâu của môi trường lỏng lỏng
+ Lên men bề mặt: Lên men nổi trên bề mặt của môi trường
rắn hoặc lỏng
- Phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị lên men:
+ Nuôi cấy mẻ (Lên men tĩnh)
+ Ni cấy mẻ có bổ sung cơ chất (Fed-batch culture)
+ Lên men liên tục
- Phân loại theo điều kiện lên men:
+ Lên men hiếu khí: cung cấp oxy nhờ sục khí (SX sinh khối)
+ Lên men yếm khí: sản xuất rượu, bia

2.3.3. Phương pháp ni cấy bề mặt/Lên men xốp
Là phương pháp nuôi cấy mà VSV sẽ sinh trưởng trên bề mặt của môi
trường.
Cơ chất sử dụng để lên men như cám, bột ngô, bột sắn, bột sữa…… Thực tế
thường dùng chủ yếu dùng cám gạo loại I, vì cám có đủ các chất dinh dưỡng
và cấu trúc xốp ẩm, thích hợp cho sự phát triển của nấm men.
Môi trường phải đạt độ ẩm 58-60%, điều chỉnh ở độ pH thích hợp ; sau khi
khử trùng ở 1-1,5 atm trong 45-60 phút, trải mỏng với độ dày 2-2,5 cm vào

các khay. Thời gian nuôi cấy: 36-60 giờ, tùy thuộc vào chủng giống

-Ưu điểm: Tốn ít mặt bằng trong xây dựng và lắp đặt dây
chuyền; chi phí điện năng, nhân lực và các khoản phụ cho
một đơn vị sản phẩm thấp; Các thiết bị lên men chìm dễ cơ
khí, tự động hóa; Dễ tổ chức và sản xuất với quy mơ lớn
-Nhược điểm:
+ Địi hỏi trang bị kỹ thuật cao, dễ bị nhiễm trùng tồn bộ
mơi trường. Vì vậy, phương pháp này địi hỏi điều kiện vơ
trùng cao.
+ Phương pháp lên men chìm địi hỏi phải khuấy đảo và sục
khí liên tục vì vi sinh vật chỉ sử dụng được oxy hịa tan trong
mơi trường. Khí được nén qua một hệ thống lọc sạch tạp
khuẩn. Hệ thống này khá phức tạp và dễ gây nhiễm trùng
cho môi trường lên men.

2.4. SẢN XUẤT SINH KHỐI VI SINH VẬT
2.4.1. Sản xuất sinh khối vi tảo và vi khuẩn lam
a. Ưu điểm và nhược điểm của vi tảo, vi khuẩn lam
*Ưu điểm:

• Có hàm lượng dầu, carbohydrate và protein cao nên được ứng dụng
nhiều trong các lĩnh vực: sản xuất thực phẩm, thức ăn cho người, vật
nuôi; sản xuất dầu sinh học, các sản phẩm dược….

Ưu điểm: Chế phẩm dễ sấy khơ, ít bị giảm hoạt tính, dễ vận chuyển và sử
dụng.
- Không cần các thiết bị phức tạp, tiêu thụ năng lượng ít nên thích hợp với
nhiều vùng sản xuất.
- Trong q trình ni cấy nếu bị tạp nhiễm thì chỉ cần loại bỏ cục bộ từng

phần.

• Chủng loại đa dạng, phổ biến rộng rãi

Nhược điểm: Thu sinh tế bào khối khó, vì phải thu cả cơ chất. Thường sử
dụng để sản xuất chế phẩm sinh học hoặc sản xuất enzyme.

• Khơng bị virus tấn cơng; Khơng sản sinh các độc tố nguy hiểm.

Cần mặt bằng lớn và chi phí lao động cao, khó cơ giới hố trong sản xuất

-

2.3.2. Phương pháp ni cấy chìm

Tuy nhiên, chúng cũng có một số nhược điểm như:
Nhiều chất diệp lục không được khuyến cáo sử dụng cho người;
Tốn diện tích nếu ni ngồi tự nhiên và bị ảnh hưởng bởi điều kiện ngoại
cảnh. Nếu ni trong nhà thì tốn năng lượng cho q trình điều khiển mơi
trường (điện chiếu sáng, nhiệt độ, chế độ thổi khí…)

• Có tốc độ sinh trưởng nhanh chóng: vịng đời ngắn (vài ngày). Kích
thước tế bào lớn, thu sinh khối lớn
• Nhu cầu dinh dưỡng đơn giản: ánh sáng, nước, CO2 và một số chất vơ
cơ
• Có thể tận dụng nguồn nước thải, hoặc phát triển được trong các
mương, rãnh nước thải, ao ni… để ni trồng tảo.

Tóm tắt quy trình sx

Quy trình sản xuất:
1. Chọn giống
3. Ni trồng qui mô pilot
5. Thu hoạch -Tách nước

2. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy
4. Nuôi trồng ở qui mô sản xuất
6. Xử lý/chế biến 7. Thành phẩm

3


9/24/2018

a. Chọn giống
- Tùy vào mục đích sx để lựa chọn các loài phù hợp: VD:
vi tảo thường được lựa chọn để sx dầu sinh học (sinh
trưởng nhanh chóng, hàm lượng lipid cao, có thể tận dụng
nguồn nước thải…)
- Sử dụng kỹ thuật gen để nâng cao chất lượng/năng suất
của giống sx
 Một số giống tảo được sản xuất chủ yếu:
Chlorella vulgaris, Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus
quadricauda, Haematococcus pluvialis, Dunaliella salina…
 Giống vi khuẩn lam: Spirulina platensis, Spirulina
maxima; Synechococcus

Tảo, vi khuẩn lam giống được lựa chọn làm giống phải đạt
các tiêu chí sau:
- Có thành phần dinh dưỡng đáp ứng mục đích/u cầu

của sản xuất: Ví dụ: tảo ni để sản xuất dầu phải có hàm
lượng triacylglycerols, lipid cao; Tảo, vi khuẩn lam sư
dụng để sản xuất thực phẩm, thức ăn gia súc… phải có
thành phần dinh dưỡng chứa nhiều axít amin thiết yếu,
giàu protein, vitamin, khoáng chất…
- Sinh trưởng nhanh (1 vài ngày), tạo sinh khối lớn, mật độ
cao (>5 triệu tb/ml); Dễ thu hoạch
- Thích nghi tốt với điều kiện khí hậu/mơi trường, chịu
nhiệt, chịu mặn…
- Khơng hấp phụ các độc tố: pb, asen…

Một số giống tảo, vi khuẩn lam được sử dụng để sản
xuất sinh khối

* Yêu cầu về dinh dưỡng:
-

b. Chuẩn bị mơi trường
* Nguồn nước: Có thể dùng nhiều nguồn nước khác nhau để nuôi
tảo như nước giếng khoan (có chứa nhiều chất vơ cơ có ích,
nhưng cần phải loại bỏ các chất độc như chì, arsen,…); nước máy
(có nhiều khống tốt nhưng đắt); Nước biển, suối nước khống
(có chứa nhiều dưỡng chất tốt cho tảo phát triển)
Các phương pháp khử trùng:
- Hấp tiệt trùng (ở 120oC/15-45 phút tùy vào thể tích nước);
- Khử trùng Pasteur (80oC/1-2 giờ);
- Sử dụng tia UV để khử môi trường nuôi trong ống nghiệm,
bình tam giác, thùng….
- Với thể tích ni cấy >20 lít có thể sử dụng phương pháp lọc
với đường kính lỗ lọc 1µm hoặc xử lý với axit HCl ở pH 3,

trung hòa axit sau 24 giờ với sodium cacbonate Na2CO3.

Môi trường Walne (cải tiến từ môi trường của Laing, 1991)

Khoáng đa lượng: Nitrate (NO3-) NH3, muối amon; Phosphat,
Ca, Na, K, silicate…

-

Khoáng vi lượng: Cu, Zn, Mn, Co…

- Vitamins: thiamin (B1), cyanocobalamin (B12), Biotin…
Hai môi trường được sử dụng rộng rãi và phù hợp với sự phát
triển của phần lớn các lồi tảo là mơi trường Walne (cải tiến từ
môi trường của Laing, 1991) và môi trường Guillard’s F/2 (cải
tiến từ mơi trường của Smith và cs.,1993).
Ngồi ra, có thể kết hợp các mơi trường trên với các loại phân
bón dưới đây cho sản xuất sinh khối vi tảo ở quy mô công nghiệp

4


9/24/2018

Các loại phân bón sử dụng trong ni trồng tảo ở quy
mô công nghiệp (cải tiến từ Palanisamy và cs., 1991)

* Các điều kiện sinh trưởng của tảo:
- Ánh sáng: nguồn năng lượng chủ yếu. Ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp
hoặc nhân tạo (đèn huỳnh quang; tối thiểu 18 giờ/ngày). Cường độ chiếu

sang từ 1000-10.000 lux tùy thuộc vào thể tích bể và mật độ ni trồng
(thích hợp từ 2500-5000 lux)
- Độ pH: phần lớn các lồi tảo có thể sinh trưởng ở mơi trường kiềm pH
7-9,5. Khoảng thích hợp cho sprirulina từ 8,5-9, tảo chlorella cần MT
trung tính 8,2-8,7
- Sục khí: liên tục hoặc 24/24h
- Khuấy đảo: cần thiết để tránh hiện tượng sa lắng tảo, tăng cường trao đổi
khí; tảo tiếp cận tốt với dinh dưỡng, ánh sáng, tránh hiện tượng phân
tầng. Tùy thuộc vào mơ hình ni trồng mà có phương pháp khuấy đảo
khác nhau.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho các lồi tảo phù du từ 20-24oC (Mức
tối thiểu không <20oC và mức tối đa khơng >38oC). Đối với Sprirulina
nhiệt độ thích hợp 35oC.
- Độ mặn: Nồng độ muối giao động 12-40g/l, thích hợp từ 20-24g/l

c. Nuôi trồng tảo

* Các hệ thống nuôi trồng tảo:
-Ni trong nhà/ngồi trời (Indoor/outdoor)
-Hệ thống hở/kín (Open/closed)
-Hệ thống vơ trùng/không vô trùng (Anxenic/Xenic)
-Nuôi cấy mẻ/đợt/lứa, nuôi cấy liên tục và bán liên tục (Batch,
continuous, semi-continuous)
SX quy mô công nghiệp: thường sử dụng hệ thống nuôi cấy vô
trùng, liên tục hoặc bán liên tục như phytobioreactor để kiểm soát
tốt năng suất, chất lượng
*Lựa chọn địa điểm nuôi tảo
- Nơi nuôi tảo phải có lượng chiếu sáng thích hợp giúp tảo sinh
trưởng bình thường, giảm chi phí chiếu sáng
- Chủ động nguồn nước nuôi tảo, nước không bị ô nhiễm

- Giao thông thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu đầu vào
và sản phẩm sau thu hoạch.
- Nơi có hệ thống điện lưới tốt

Hệ thống mở (open system)

Hệ thống kín (closed system)

HT nuôi đợt (batch culture)

HT nuôi liên tục (continuous
culture)

Production scheme for batch culture of algae (Lee and
Tamaru, 1993)

Các hồ nuôi tảo Spirulina ở Bình Thuận của
Cơng ty Tảo Vĩnh Hảo.

5


9/24/2018

d. Các phương pháp thu hồi sinh khối

e. Tách nước:
- Sinh khối tảo chỉ chiếm từ 0,1-1% khối lượng nuôi
trồng còn lại đến 99% là nước cần phải loại bỏ.
- Có 3 phương pháp loại nước:

+ Ly tâm (centrifugation): ly tâm tốc độ cao 
loại bỏ nước một cách hiệu quả
+ Lọc (membrane filtration): lọc qua màng lọc
polyester, lỗ lọc 30µm hoặc lọc áp lực chân khơng
+ Kết bơng (flocculation): Sử dụng hóa chất để
kết các TB tảo thành khối nổi trên bề mặt (chitosan,
polyacrylamides). Có thể sử dụng bọt khí CO2 sục
xuống đáy bể đẩy tảo nổi lên (chỉ sd hệ thống kín)

-Thời điểm thu hoạch:
+ Khi mật độ TB đạt từ 1-10g/l thì có thể thu hoạch.
+ Hoặc sử dụng đĩa Secchi (đo độ trong của nước): độ
sâu nhìn thấy đĩa từ 1,5-2cm thì thu hoạch, thu đến độ sâu 4cm
thì dừng và bổ sung hóa chất để tiếp tục nuôi và thu hoạch.
Nên thu hoạch vào buổi sáng:
- Hàm lượng protein của tảo thu buổi sáng cao hơn các thời
điểm khác trong ngày
- Có thời gian để phơi khô sản phẩm
- Nhiệt độ buổi sáng mát  đỡ mệt mỏi

f. Chế biến tảo:
SX sinh khối tảo: tảo sau khi tách nước được sấy khô/phơi khô
Phơi khô: phơi trực tiếp dưới nắng mặt trời  phương pháp này
không phải chi phí nhiên liệu nhưng có một số nhược điểm: phụ
thuộc vào thời tiết; dễ gây biến tính một số hợp chất hữu cơ của
tảo; địi hỏi diện tích lớn 1m2 bề mặt/100g tảo khô
Các phương pháp sấy phổ biến: sấy phun (spray drying), sấy trống
quay (roller drum drying), sấy thăng hoa (freeze drying)
- Tảo Spirulina sau khi tách nước được sấy khơ bằng khí nóng ở
60oC/7h độ ẩm cịn 5-7%

- Hoặc Tảo được đun nóng đến 60oC sau đó được sấy trong buồng
sấy có nhiệt độ đầu vào từ 120-140oC, nhiệt độ đầu ra là 85oC.
Thời gian sấy 6-8 giây
- Sinh khối tảo Chlorella vulgaris được sấy phun đến độ ẩm 4-6%
Ưu điểm: đảm bảo tổn thất chất dinh dưỡng thấp; đạt được độ ẩm
thấp
Nhược điểm: chi phí giá thành cao

2.4.2 Sản xuất sinh khối nấm men
a. Ưu điểm của nấm men
- Giàu dinh dưỡng: protein <60%, giàu aa thiết yếu (lysine 6-9%, tryptophan,
threonine), một lượng nhỏ aa chứa S (methionine, cysteine); giàu VTM nhóm
B; a. nucleic từ 4-10%
- Sinh trưởng nhanh chóng; năng suất chất lượng sản phẩm cao

Quy trình sản xuất sinh khối nấm men
1.

Chuẩn bị nguyên liệu/MT dinh dưỡng

5. Ly tâm, làm sạch  Kem nấm

2.

Nhân giống phịng thí nghiệm

6. Lọc chân khơng  nấm men tươi

3.

Nhân giống sản xuất

4.

Lên men -Thu sinh khối (dịch thể)

7. Sấy khô nấm men khô

- Sử dụng được nhiều nguồn dinh dưỡng khác nhau: Tận dụng các nguồn
nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, dễ kiếm như các nguồn phụ phẩm nông nghiệp
(ngô, sắn, cám gạo…); công nghiệp (bống/bã rượu, bã mía, rỉ mật đường, phụ
phẩm sản xuất dầu mỏ…)
-

Dễ dàng cơng nghiệp hóa: Hồn tồn có thể sản xuất theo quy mơ cơng
nghiệp (sản xuất hàng loạt, có thể kiểm soát và chất lượng sản phẩm đồng
nhất).

Nguồn protein từ sinh khối nấm men vẫn cịn có một số hạn chế như: hàm
lượng các axit amin chứa lưu huỳnh (S) cịn thấp; Khả năng tiêu hóa protein
của nấm men cịn bị hạn chế do protein nấm men có chứa một tỷ lệ đáng kể
thành phần phi protein như axit nucleic, peptid của tế bào hay cấu trúc vỏ tế
bào nấm men ảnh hưởng tới hiệu quả tác động của enzyme.

6


9/24/2018

Quy trình sx sinh khối nấm men từ rỉ mật đường

a. Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu và môi trường
* Giống nấm men được sử dụng để sản xuất sinh khối

*Các cơ chất sử dụng sản xuất sinh khối nấm men:
- Nguồn carbohydrates:

Xử lý rỉ mật đường

+ Đường và các phụ phẩm của sản xuất đường (rỉ mật đường);
+ Ngũ cốc, bột sắn, khoai và các phụ phẩm của chúng
+ Nguyên liệu giàu xơ như rơm, rạ…), phụ phẩm của ngành sản xuất giấy,
chế biến rau quả, (bã mía, bã dứa, vỏ chuối, vỏ các loại hạt…)
+ Các nguyên liệu khác: whey, lignocellulose từ thực vật
- Nguồn hydrocarbons: n-alkanes, n-paraffins, methanol, ethanol (phụ phẩm của
ngành dầu khí), axit béo, triglycerites, dầu … (dầu đậu nành, dầu hướng dương)
- Rỉ mật đường: là nguyên liệu được sử dụng chủ yếu nhất để SX sinh khối nấm
men do: rẻ tiền, dễ kiếm, giàu dinh dưỡng, có hàm lượng đường cao; chứa nhiều
vitamin, khống chất và các chất điều hịa sinh trưởng như biotin (vitamin H)
Yêu cầu của rỉ đường dung trong sản xuất sinh khối nấm men: Hàm lượng chất
khô không dưới 75%; hàm lượng đường từ 40-50%; N tổng số không dưới 1,4%.
Số lượng VSV tạp nhiễm không quá15.000TB/g rỉ đường
Rỉ mật đường cần được xử lý trước khi sử dụng ni cấy nấm men

* Nguồn nước:
- Nước sạch: Có độ cứng từ 4-8o (1o cứng ≈10mg CaO/lit); không màu, không
mùi, không vị
- Các chất sau không được vượt quá mức cho phép: Cl- <0,5 mg/l; SO42<80mg/l; As<0,05mg/l; Zn<5mg/l; Cu<3mg/l; FeO<3mg/l
- Số lượng TB E. coli <20 TB/ml
*Khơng khí: Cần phải sục khí liên tục vào dịch men để đảm bảo hiệu quả lên

men. Sử dụng dầu phá bọt như acid oleic, dầu lạc, dầu thầu dầu, dầu cám với
nồng độ 0,005-0,01% so với dung dịch giúp làm giảm sức căng bề mặt dung
dịch, áp suất khí CO2 làm vỡ tan bọt khí
* Tiệt trùng trang thiết bị
- Tiệt trùng thiết bị, hệ thống đường ống, nhà xưởng bằng tia cực tím U.V, xơng
formol, hóa chất tẩy rửa…
- Trường hợp khơng cần vơ trùng thì khơng cần thanh trùng hơi nước cao áp, chỉ
cần đun nóng hoặc ozon hố, lọc khử khuẩn, clo hoá, xử lý qua với focmalin
v..v..

7


9/24/2018

Bước 2: Nhân giống
- Nhân giống phịng thí nghiệm: giống ống nghiệm được cấy chuyền vào
bình tam giác có 1 lít mơi trường vơ trùng và được ni cấy ở 25 –
30oC/24-48 giờ. Lắc ở tốc độ 130-200 vòng/phút. Giống khởi động cần
đạt số lượng tối thiểu 2-5x106TB/ml.
- Nhân giống cấp 1: Các bình tam giác lên men đạt tiêu chuẩn sẽ được
cấy chuyển tiếp vào các bình lên men kín có sục khí đến khi đạt được
3,5 – 5g sinh khối/1lít dịch ni. Q trình kết thúc sau 12 – 15 giờ.
- Nhân giống cấp 2,3…: giống cấp 2 sẽ được cấy chuyển tiếp vào các
nồi lên men có dung tích từ 4 – 5 m3. Tỉ lệ tiếp giống 1:10. Trong quá
trình nhân giống dùng nước amoniac để giữ pH 4,5-5,5 và thổi khí liên
tục.
- Nhân giống sản xuất: Từ nồi 4 – 5 m3 sẽ được chuyển sang thùng 12 –
15 m3 tới vài chục m3 hoặc lớn hơn.

Yêu cầu về giống: Giống nấm men sử dụng nhân giống sản xuất phải là giống
khỏe, trẻ, không nhiễm tạp; tế bào chết khơng q 5%. Q trình nhân giống
phịng thí nghiệm phải đảm bảo 10% thể tích dịch men để đủ cung cấp cho các nồi
lên men. Số lượng TB trong dịch men đạt 100-120 triệu TB/ml.

Bước 3: Lên men
Lên men công nghiệp: giống được cấy chuyển vào các nồi lên men kín hoặc hở,
thể tích từ vài chục mét khối tới 500m3. Sử dụng phương pháp lên men liên tục
hoặc ni cấy mẻ có bổ sung dinh dưỡng cho hiệu quả kinh tế cao.
* Nuôi cấy mẻ:
- Môi trường giống như môi trường nhân giống
- Giống khởi động: 2-5x106TB/ml, tỷ lệ giống cấy 1-3%v/v
- Hàm lượng đường từ 2-3%; pH môi trường từ 4,2-4,5
- Cung cấp oxy:
+ ở giai đoạn tiềm phát thường kéo dài 0,5-1 giờ, sục khí với lượng 50m3/giờ/m3
mơi trường
+ Giai đoạn sinh trưởng logarithm: kéo dài từ 7-14 giờ, là giai đoạn cần nhiều oxy
nhất để tăng cường trao đổi chất. Lượng khí sục từ 80-100m3/giờ/m3 môi trường
+ Giai đoạn cân bằng: quá trình TĐC giảm mạnh, thường kéo dài từ 1-2 giờ.
Lượng khí sục giảm từ 20-50m3/giờ/m3 mơi trường

Nhân giống nấm men trong sx sinh khối men bánh mì

*Phương thức ni bán liên tục (ni cấy mẻ có bổ sung chất dinh
dưỡng): Phương thức ni cấy mẻ có nhược điểm là: Khó xác định thời
điểm thu sinh khối; Sinh khối nấm men thu nhận gồm cả TB già và TB
trẻ, ảnh hưởng đến chất lượng sinh khối; Đòi hỏi mất thời gian vệ sinh
thiết bị; TB bị tác động mạnh bởi hàm lượng chất dinh dưỡng cao ngay từ
ban đầu. Vì vậy, để khắc phục nhược điểm này, chất dinh dưỡng được
đưa vào môi trường thành nhiều đợt để giúp TB nấm men không bị tác

động bởi áp suất thẩm thấu cao.

* Phương thức nuôi cấy liên tục: là phương thức lên men áp dụng phổ
biến cho các quy mô sản xuất lớn, công nghiệp.
-

Giống: Giống khởi động: 2-5x106TB/ml, tỷ lệ giống cấy 1-3%v/v

-

Sục khí: liên tục với lượng 80-100m3/giờ/m3 mơi trường

-

pH: pH thích hợp cho nấm men từ 4 - 4,5

-

Hàm lượng đường: Không quá 4%.

-

Thời gian nuôi từ 18 – 36 giờ.

-

Nhiệt độ nuôi cấy 28 – 30oC.

- Nhiệt độ nuôi cấy: 28-30oC. Thời gian nuôi 16 giờ

Bước 4. Thu hồi sản phẩm
* Thu nhận nấm men tươi dạng paste:
-Thu hồi ngay sau khi kết thúc lên men
-Ly tâm: 2000-5000v/p  nấm men dạng nhão (paste), hàm lượng nước
cao  ép bằng máy ép khung bản  Miếng có độ ẩm 70-75%  đóng gói
 bảo quản lạnh 0-4oC, độ ẩm 82-95%
* Thu nhận nấm men khô:
-Từ nấm men dạng paste  sấy khơ  nấm men có độ ẩm <10%
- Quá trình này gồm 2 giai đoạn: + Ép nấm men tươi thành sợi có độ dài,
độ dày, độ chắc đồng nhất; + Giai đoạn 2: Khử nước, làm khô sợi nấm
men
- Phương pháp sấy thăng hoa (đông khô):Nấm men được đặt trong bình
chân khơng có áp suất gần với áp suất chân không tuyệt đối. Nhiệt độ
được hạ thấp xuống dưới điểm đơng lạnh -10oC tách nước thốt khỏi sản
phẩm. Phương pháp này giảm thời gian sấy xuống 3 lần và không ảnh
hưởng tới chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, chi phí năng lượng cao hơn
phương pháp sấy tới 50%.

8


9/24/2018

* Sinh khôi nấm men khô:
-Từ nấm men dạng paste sau khi sấy khơ thu được nấm men khơ, có
độ ẩm <10%. Quá trình này gồm 2 giai đoạn:
+ Ép nấm men tươi thành sợi dài có độ dày và độ chắc đồng nhất:
sử dụng máy nghiền có đường kính lỗ là 0,3cm
+ Khử nước, làm khô sợi nấm men để thu được sinh khối khô: trải
sợi nấm men lên khay sấy, cho vào máy khử nước, dung luồng khí

thổi qua với công suất 27000m3/phút để tạo ra tốc độ gió
1,2m/giây. Nhiệt độ luồng khí duy trì ở 31oC/1 giờ đầu và 32oC
trong 3 giờ sau.
- Sấy thăng hoa (đông khô) để sản xuất sinh khối nấm men khô.
Phương pháp này giảm thời gian sấy xuống 3 lần và không ảnh hưởng
tới chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, chi phí năng lượng cao hơn
phương pháp sấy tới 50%.

2.5.1. Một số enzyme vi sinh vật chủ yếu
Enzyme amylase
- amylase: - amylase là men dịch hoá thuỷ phân tinh bột thành
dextrin phân tử lượng thấp và mantose.
Glucoamylase: thuỷ phân tinh bột, polysacarit thành thành glucose.
enzime này khơng có trong thóc mầm
 -glucozidase (mantase): thuỷ phân mantose thành glucose.
 Dextrinase: thuỷ phân isomantose và dextrin thành những đường
có thể lên men được.
Enzyme protease: Protease thuỷ phân protein hoặc polypeptide cho ra các
axit amin.
Cellulolytic enzymes: nhóm phân giải xơ gồm các enzyme cellulase, xylanase
có vai trò thủy phân các lignocellulose thành đường
Pectinolytic enzyme: gồm các enzyme Pectin acetylesterase,
Rhamnogalacturonase, Polygalactorunase và Pectinesterase
Là nhóm men thuỷ phân pectin tạo thành axit galacturonic, glucose, galactose,
arabinose, metanol... làm mất tính keo, làm giảm độ nhớt, tăng độ axit và các
chất khử.

2.5. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME
Ngày nay VSV là đối tượng chính dùng để sản xuất enzyme do:
VSV có thể tổng hợp một lượng lớn các enzyme ngoại bào khác

nhau, vượt xa nhu cầu bản thân do chúng có khả năng sinh
enzyme thích ứng.
Do tốc độ sinh trưởng nhanh nên tốc độ tổng hợp enzyme nhanh
.
VSV có thể sử dụng được nhiều dạng dinh dưỡng khó đồng hố
và rẻ tiền khác do chúng có hệ enzyme đa dạng và hoạt tính là vơ
cùng đặc biệt .
Quy trình cơng nghệ sản xuất enzime dễ thực hiện, hiệu suất thu
hồi cao
Enzyme thu được từ VSV có hoạt tính rất cao, đáp ứng được yêu
cầu của con người

2.5.2. Quy trình sản xuất enzyme từ vi sinh vật
Quy trình sản xuất enzyme từ vi sinh vật được tiến
hành theo các bước sau:
1. Chọn giống vi sinh vật
2. Chuẩn bị môi trường, nguyên vật liệu
3. Nuôi cấy thu enzyme
4. Tách sản phẩm và tinh chế thu nhận enzyme

a. Giống vi sinh vật

Sử dụng một số biện pháp làm tăng khả năng sinh enzyme có hoạt tính

Giống VSV được lựa chọn để sản xuất enzyme dựa trên các tiêu chí:

cao của VSV:

-

Có khả năng sinh tổng hợp enzyme mạnh, hoạt tính enzyme cao

- Phân lập chọn lọc trong tự nhiên.

-

Có khả năng sinh trưởng tốt trên các nguồn cơ chất khác nhau và thích nghi
tốt với các điều kiện nuôi cấy khác nhau

- Phương pháp gây đột biến: gây đột biến bằng các tác nhân vật lý, hố

-

Dễ dàng tách khỏi mơi trường ni cấy lỏng để thu enzyme ngoại bào và dễ
phá vỡ tế bào để thu enzyme nội bào

- Phương pháp nuôi cấy với các chất cảm ứng

Giữ giống:
- Bảo quản giống đông khô
-

-

Bảo quản đông sâu: Giống được bảo quản trong phụ gia như glycerol 15 20% và được giữ trong tủ lạnh âm có nhiệt độ từ -15oC đến -70oC. Giống
được bảo quản từ 6 - 120 tháng tùy theo nhiệt độ bảo quản
Giữ giống trên thạch nghiêng: giống được ria cấy trên môi trường thạch
ống. Phương pháp này thời gian bảo quản ngắn từ 15-30 ngày tùy từng
giống.

học đối với các chủng phân lập chọn lọc được.
- Phương pháp cấy chuyển gen
Sinh tổng hợp enzyme nhờ chất cảm ứng
Aspergillus
oryzae 53

Sản xuất
amylase

Aspergillus
niger

Sản xuất
Proteinase

Trichoderma

Sản xuất
Cellulase

Có tinh bột

Tăng hoạt lực 100%

Maltose

Tăng hoạt lực 200%

có NaNO3

2%

protein đậu

125%

có xơ (bã củ cải, giấy lọc)

100%

9


9/24/2018

b. Chuẩn bị môi trường, nguyên vật liệu
- Cơ chất sử dụng: cám gạo, bột ngô, bột khoai tây…
- Nếu sử dụng cám gạo là cơ chất chính thì cần bổ sung 20-25% trấu để tạo độ xốp,
tăng lượng oxy hịa tan trong mơi trường, giúp vi sinh vật phát triển tốt hơn.
-Hoặc tận dụng phụ phẩm của ngành công, nơng nghiệp: bã mía, rơm lúa, mùn
cưa, lõi ngơ, xơ dừa, vỏ chuối, bã chè, vỏ dứa, cam….
Môi trường nuôi cấy
- Ni cấy giống sinh amylase: mơi trường cần có chất cảm ứng là tinh bột hoặc
dextrin với nồng độ 0,7-6% tuỳ theo từng loại VSV và có sự phối hợp với thành phần
có chứa N là NaNO3 hoặc NH4NO3, có bổ sung thêm các nguyên tố vi lượng như: S,
Mn, Mg, K, P...
- Nuôi cấy giống sinh protease: môi trường cần có chất cảm ứng là peptone,
gluten, bột đậu tương, bột mì, cám mì, hoặc mầm mạch, có thể phối hợp thêm N vô cơ
như (NH4)2HPO4 sẽ tốt hơn. Nguồn C là đường mono/disaccharide (glucose, fructose,
maltose...) và tinh bột (0,5-2%) nếu nuôi cấy vi khuẩn và xạ khuẩn.

- Nuôi cấy giống sinh cellulase: cần chất cảm ứng là cellulose (giấy lọc, bã củ cải
hay lõi ngơ...) hoặc có thể là tinh bột 1%. Nguồn N chủ yếu là N vơ cơ (muối nitrat) có
bổ sung thêm N hữu cơ và yếu tố sinh trưởng (cao nấm men, cao ngô...).

Phương pháp ni cấy chìm
 Phối chế mơi trường thành dịch thể, điều chỉnh độ pH thích hợp, khử
trùng trong thiết bị chịu áp lực ở 118 - 125oC/45-60 phút.

 Phương pháp ni cấy:
• Tiến hành nhân giống từ ống nghiệm qua bình tam giác có lắc đảo, nhân
tiếp từ bình sang thùng có thể tích bằng 5-10 thể tích thùng lên men chính
trong 24-36h, sau đó cấy chuyển sang thùng lên men chính với tỷ lệ cấy
giống 2-5%.
• Q trình ni cấy phải thổi khí và khuấy liên tục, thời gian kéo dài 2-4
ngày. Trong q trình ni cấy dùng NaOH và H2SO4 để điều chỉnh độ pH.

 Ưu điểm:
• Dễ cơ giới hóa, tốn ít nhân cơng, có thể sản xuất ở quy mơ cơng nghiệp;
• Thu hồi sản phẩm đơn giản hơn chủ yếu nhờ phương pháp lọc hoặc ly tâm,
hiệu suất thu hồi cao.
• Tuy nhiên, khi nuôi cấy bằng phương pháp này cần đảm bảo điều kiện vô
trùng nghiêm ngặt tránh tạp nhiễm và đầu tư trang thiết bị ban đầu cao.

c. Phương pháp nuôi cấy
Phương pháp nuôi cấy bề mặt/ Lên men xốp
Cơ chất thường dùng: cám vì cám có đủ các chất dinh dưỡng và cấu trúc xốp
ẩm, thích hợp cho sự phát triển của VSV.
Môi trường phải đạt độ ẩm 58-60%, điều chỉnh ở độ pH thích hợp ; sau khi
khử trùng ở 1-1,5 atm trong 45-60 phút, trải mỏng với độ dày 2-2,5 cm vào
các khay.

Thời gian nuôi cấy: 36-60h, tùy thuộc vào chủng giống
Ưu điểm:
- Nồng độ và hoạt tính enzyme cao.
- Chế phẩm dễ sấy khơ, ít bị giảm hoạt tính, dễ vận chuyển và sử dụng.
- Khơng cần các thiết bị phức tạp, tiêu thụ năng lượng ít nên thích hợp với
nhiều vùng sản xuất.
- Trong q trình ni cấy nếu bị tạp nhiễm thì chỉ cần loại bỏ cục bộ từng
phần
Nhược điểm:
- Cần mặt bằng lớn và chi phí lao động cao
- Khó khăn trong cơ giới hố trong sản xuất

d. Phương pháp tách và làm sạch chế phẩm enzyme
Tách từ môi trường rắn (nuôi cấy bề mặt)
Nghiền nhỏ → chiết tách → lọc → kết tủa → lọc ép → sấy khô
→ pha trộn → thành phẩm.
 Tách enzyme : khuếch tán bằng nước hay dung dịch NaCl 1%.
Ngâm môi trường trong dung dịch (lượng dung dịch cao gấp 3 lần)/30
phút sau đó đem lọc, nhiệt độ cần 25-28oC Chiết được 90-95%
enzyme, khơng có tạp chất hồ tan. Dịch thu được có mầu nâu xẫm
chứa 10-15% chất khô sẽ được bổ sung 0,1% Nabenzoat và làm lạnh
ngay xuống 10-12oC để bảo quản.
Dịch chiết có thể cơ đặc tới 50-55% chất khơ hồ tanđưa vào
máy sấy phun chế phẩm dạng bột.

 Kết tủa:
- Phương pháp kết tủa enzyme bằng dung môi hữu cơ (rượu, axeton...)
- Phương pháp kết tủa bằng muối trung tính: dùng (NH4)2SO4 vì tan
tốt trong nước và khơng ảnh hưởng hoạt tính enzyme.

Tách từ dịch ni cấy chìm
• Lọc dịch ni cấy sẽ thu được dung dịch chứa 1-3% chất khô, Dịch lọc
cần cô để giảm thể tích 4-10 lần trong chân khơng ở 25-30oC rồi sau đó
chiết tách enzyme như các phương pháp trên.
• Để cơ đặc và phun sấy ngồi việc sử dụng phương pháp cơ chân khơng
cịn có thể dùng phương pháp hấp thụ qua nhựa trao đổi ion hoặc các
chất có hoạt tính bề mặt sau đó lại tiến hành phản hấp phụ. Ví dụ: Dịch
chứa -amylase của nấm mốc, vi khuẩn có thể được hấp phụ lại bằng
tinh bột khoai tây hoặc ngô đã xử lý sơ bộ bằng nhiệt (các enzyme khác
không được hấp phụ). Tinh bột hấp phụ được sấy khô.

e. Tinh sạch enzyme
Enzyme thô sẽ được tinh sạch bằng 3 phương pháp: Phương pháp
kết tinh; Phương pháp điện di và Phương pháp sắc ký (Sắc ký lọc gel;
Sắc ký trao đổi ion và Sắc kí ái lực)

Câu hỏi ơn tập
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.

14.
15.
16.

Vì sao VSV được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sinh khối và các sản phẩm trao đổi
chất?
Sinh khối vi sinh vật là gì? Ưu và nhược điểm của sinh khối vi sinh vật? Ứng dụng của
sinh khối VSV trong thực tiễn sản xuất và đời sống?
Phân biệt phương pháp lên men chìm và lên men bề mặt. Cho biết ứng dụng thực tiễn
của hai phương pháp này?
Phương pháp lên men chìm là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng trong sản xuất?
Phương pháp lên men bề mặt là gì? Ưu, nhược điểm và ứng dụng trong sản xuất
Thế nào là nuôi cấy liên tục, bán liên tục và nuôi cấy mẻ? Ưu, nhược điểm và ứng dụng
của các phương thức nuôi cấy này trong sản xuất?
Lên men cơng nghiệp là gì? có đặc điểm gì khác với lên men truyền thống? Cho ví dụ cụ
thể
Trình bày phương pháp sản xuất sinh khối nấm men? Ứng dụng của sinh khối nấm men
trong chăn nuôi và đời sống? Cho ví dụ
Trình bày phương pháp sản xuất sinh khối tảo, vi khuẩn lam? Ứng dụng sinh khối
tảo,Vk lam trong chăn ni và đời sống? Cho ví dụ
Trình bày phương pháp sản xuất sinh khối vi khuẩn lactic? Ứng dụng sinh khối VK
lactic trong chăn nuôi, trong đời sống? Cho ví dụ cụ thể
Trình bày tóm tắt quy trình kỹ thuật chung trong sản xuất enzyme từ vi sinh
vật?
Cho biết vi sinh vật được lựa chọn làm giống để sản xuất sinh khối, sản xuất
enzyme cần phải đạt các tiêu chuẩn gì?

10

4/15/2017

Chương III
HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG TIÊU
HĨA VÀ VAI TRỊ CỦA CÁC VI
SINH VẬT PROBIOTICS TRONG
CHĂN NUÔI

3.1. Hệ vi sinh vật đường tiêu hố vật ni
* Mơi trường - đường tiêu hố

- Nơi thực hiện chức năng dinh dưỡng có cường độ cao
(nghiền - tiêu hoá - hấp thu - bài tiết).
- Hoạt động sinh lý của môi trường diễn ra đều đặn và có quy luật
(Thức ăn  miệng  dạ dày  ruột non  ruột già  ra ngồi)
- Có các dịch tiết: do niêm mạc dạ dày ruột và các tuyến phụ (nước
bọt, dịch mật, dịch tuỵ) trong có chứa các men giúp cho tiêu hố:
pepsin,
chymosin,
lipase,
trypsin,
chymotrypsin,
carboxypeptidase).
- Nhiệt độ ổn định
- Độ pH: tăng dần từ dạ dày ruột (pH 1,5 – 64-6 6 -7,5)
- Tiềm năng khử ôxy giảm dần từ dạ dày đến manh tràng.

3.1.2. Hệ vi sinh vật trong dạ dày

- Dạ dày là mơi trường khơng thích hợp cho vsv do

nồng độ pH thấp (axit)
- VSV trong dạ dày được đưa xuống từ khoang miệng
theo thức ăn và nước uống xuống
a. Hệ vsv của dạ dày đơn
- Hydrochloric acid – HClphá vỡ các mối liên kết
- Pepsin – phân giải protein thành polypeptides
Phần lớn VSV bị HCl (khoảng 0,2%) trong dịch vị tiêu
diệt. Một số VK đề kháng với axit hoặc ưa axit có thể tồn
tại và phát triển như Lactobacterium,, Streptococcus
lactis, trực khuẩn lao, trực khuẩn có nha bào Bacillus
subtilis, nhiệt thán …
Thỏ và ngựa: Hệ vsv ở manh tràng  tiêu hóa chất xơ
- Các vk
yếm khí
(1011/g) là
chủ
yếu:
Eubacterium cellulosolvens, Bacteroides sp., Fibrobacter
succinogenes, Ruminococcus sp….
- Nấm men (106/g): Saccharomycopsis sp.

Nội dung chương
1.Hệ vi sinh vật đường tiêu hố động vật
2.Vai trị của hệ vi sinh vật đường ruột
3.Vai trò của các vi sinh vật probiotics
trong chăn nuôi

3.1.1. Vi sinh vật trong khoang miệng
 Khoang miệng ln có sự cảm nhiễm một số lượng và

chủng loại lớn vsv do: môi trường giàu chất dinh dưỡng,
độ ẩm, To thích hợp, bề mặt sẵn có cho vsv phát triển
 Hệ vsv trong khoang miệng: vk, virus, nấm, ĐVNS. VK
chiếm số lượng lớn ~ 100 triệu con/ml nước bọt (người),
>600 lồi khác nhau, ½ chưa xác định được
- Một số loại VK thường gặp: streptococci, lactobacilli,
staphylococci, corynebacteria, một số lượng lớn các vk kị
khí đặc biệt là bacteroides.
- VSV trong khoang miệng được đưa từ ngoài môi trường
vào theo thức ăn, nước uống
 Ở điều kiện bình thường:
- Nước bọt, dịch niêm mạc khoang miệng nên VSV không
thể tồn tại lâu
- Do sự nuốt  VSV xuống dạ dầy  bị tiêu diệt bởi acid
dạ dày.

b. Hệ vsv của dạ dày kép
Cấu tạo: Dạ dày 4 túi (3 túi trước: cỏ, tổ ong, lá sách và 1
túi sau dạ múi khế)
- Dạ tổ ong (Reticulum): TA thành khối nhai lại, dị vật (đá, mảnh
dây thép nhỏ…) giữ lại: bệnh do dị vật
- Dạ cỏ (Rumen): tiêu hóa, lên men (VK-yếm khí, hóa học)
- Dạ lá sách (Omasum): nghiền nhỏ TA hấp thu nước, VFA
- Dạ múi khế (Abomasum): giống dạ dày của dạ dày đơn, tiêu hóa
TA = hóa học, enzyme tiêu hóa (pepsin, rennin, dịch mật…), pH
giảm 62,5

1

4/15/2017

*Mơi trường dạ cỏ
- Dạ cỏ chiếm 85-90% dung tích dạ dày, 75% dung tích
đường tiêu hóa.
- Tác dụng: dự trữ, nhào trộn và chuyển hóa thức ăn. Dạ
có khơng có tuyến tiêu hóa niêm mạc có nhiều núm
hình gai, sự tiêu hóa thức ăn nhờ hệ vsv cộng sinh
- Dạ cỏ có mơi trường thuận lợi cho vsv phát triển là do:
+ Mơi trường yếm khí, nhiệt độ tương đối ổn định
trong khoảng 38-42oC, pH từ 5,5-7,4
+ Dinh dưỡng được bổ sung đều đặn từ thức ăn
- 50-80% chất dinh dưỡng của thức ăn được lên men ở
dạ cỏ
- Sản phẩm lên men chính là: các axit béo bay hơi, sinh
khối vsv, các chất khí (CH4, CO2)

*Hệ vsv dạ cỏ
 Nhóm vi khuẩn:
- >200 lồi, 99,5% là yếm khí bắt buộc
- 1010 -1012 tế bào/ml dịch dạ cỏ
- Nhóm vi khuẩn phân giải đường
- Nhóm vi khuẩn lên men hemicellulose
- Nhóm vi khuẩn phân giải cellulose
- Nhóm vk tổng hợp amino acid từ các Nitơ
phi protein

2

4/15/2017

Sự phân bố VSV trong đường tiêu hóa của động vật
bình thường

3.1.3. Hệ vi sinh vật đường ruột
a. VSV ở ruột non
- Lactobacilli và streptococci là những VSV đầu tiên có mặt trong
tuần đầu sau khi sinh  duy trì cho đến giai đoạn bú sữa với số
lượng từ 107-109CFU/g chất chứa. Các nhóm Clostridium,
Bacteroides, Bifidobacteria … xuất hiện sau đó
- Sau khi cai sữa, hệ VSV ở gia súc trưởng thành được hình
thành và ổn định, mang đặc điểm đặc trưng cho từng loài.
- Số lượng vi khuẩn ở ruột non dao động từ 107-109 tế bào/g chất
chứa. Hệ VSV ở tá tràng, không tràng chủ yếu là các VK lactic
lactobacilli và streptococci. Ngồi ra cịn có nhóm
Enterobacteria, Clostridium, Eubacterium và Bifidobacteria
- Hệ vi sinh vật ở đường ruột của gia súc bị ảnh hưởng bởi yếu
tố: thức ăn, giá trị pH, thời gian chuyển thức ăn từ dạ dày
xuống ruột; thời gian thức ăn lưu lại trong đường ruột

b. VSV ở manh tràng và ruột già
• Ở gia súc trưởng thành, mơi trường manh tràng và ruột
già thích hợp cho vi khuẩn phát triển do lượng chất chứa
nhiều, thời gian lưu chất chứa lâu, độ pH trung tính từ 67. Vì vậy, số lượng vi khuẩn ở đây lớn nhất, dao động từ
1011-1012CFU/g chất chứa.
• Hệ vi khuẩn chủ yếu là các vi khuẩn yếm khí Gram
dương như streptococci, lactobacilli, eubacteria,
clostridia, peptostreptococci. Nhóm vi khuẩn Gram âm
chỉ chiếm 10% tổng số vi khuẩn đường ruột, chủ yếu gồm

Bacteroides, Prevotella
• Vai trị của VSV ở ruột già:Phân giải chất cặn bã tạo ra
các sản phẩm độc hại cho cơ thể như CO2, NH3, H2S và
các amin hữu cơ như histamine, indol, phenol, scanton

3.1.5. Vai trò của hệ vi sinh vật đường
ruột đối với vật ni
a. Vai trị của VSV đường ruột đến sự
phát triển của tế bào niêm mạc ruột
VSV đường ruột có ảnh hưởng tới cấu trúc, chức
năng và sự hoàn thiện của đường ruột:
- Tăng độ dày, độ dài của lớp TB biểu mô niêm
mạc ruột, lớp lơng nhung và khe biểu mơ ruột dài
hơn, tăng kích thước của manh tràng

3


4/15/2017

b. Hình thành lớp rào cản (barrier) ngăn chăn sự xâm
nhập của vi khuẩn gây bệnh
• Vi khuẩn có lợi trong đường ruột có khả năng bám dính
tốt và nhanh chóng nên chúng cạnh tranh vị trí bám trên
niêm mạc ruột và cạnh tranh nguồn dinh dưỡng với nhóm
gây bệnh. Vi khuẩn gây bệnh sẽ bị đào thải ra ngoài theo
phân.
• Chúng có hoạt tính lên men rất cao thành các axít hữu cơ,
làm giảm pH mơi trường tạo mơi trường không thuận lợi
cho vi sinh vật gây bệnh phát trin

ã C ch ô phũng v ằ chng li cỏc vi khuẩn có hại nhờ các
sản phẩm trao đổi chất của nhóm vi khuẩn có lợi ví dụ như
các axit hữu cơ, axit béo bay hơi, hoạt chất kháng khuẩn
tự nhiên bacteriocins của vi khuẩn lactic có tác dụng
kháng khuẩn, kháng virus, kháng độc tố nấm mốc

c. Củng cố hệ miễn dịch đường ruột của vật chủ
• Ở gia súc non, hệ miễn dịch chưa phát triển hoàn thiện, sự
tồn tại của các vi khuẩn có lợi trong đường ruột có ảnh
hưởng tích cực đến sự phát triển và hồn thiện hệ miễn
dịch cục bộ của vật chủ:
- Tăng số lượng lymphocyte ở lớp hạ niêm mạc,
- Tăng kích thước của mảng Peyer và hạch lympho
- Tăng cường hoạt động của đại thực bào và hoạt động thực
bào, tăng sản xuất IgA.

3.2. VAI TRÒ CỦA CÁC VI SINH VẬT
PROBIOTICS TRONG CHĂN NI

d. Tăng khả năng tiêu hóa hấp thu, anh hưởng tích cực đến sinh
trưởng của vật chủ
Nhiều lồi VSV có khả năng sản sinh enzyme sacchrolytic
như cellulase, hemicellulase, pectinase, xylanase tăng tỷ lệ
tiêu hóa xơ, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn

4


4/15/2017

Đặc điểm của các vi sinh vật probiotics:
• Có tác dụng tích cực đối với vật chủ. VSV được lựa chọn nên thuộc
nhóm Gram dương, kháng muối mật, kháng axit. Số lượng trong chế
phẩm tối thiểu 108CFU/g
• Đề kháng lại với các yếu tố chế biến thức ăn: nhiệt độ cao
• Phải đạt u cầu, quy định an tồn sinh học, an tồn vệ sinh thực phẩm
và có lợi đối với sức khỏe
• Sống được trong mơi trường yếm khí của đường ruột: tỷ lệ sống sót
cao, khả năng bám dính tốt và nhanh chóng trên niêm mạc ruột. Thích
nghi và sinh trưởng nhanh chóng trong đường ruột
• Sản sinh các sản phẩm trao đổi chất hữu ích: enzyme, các chất kháng
khuẩn bacteriocins…
• Kiểm sốt pH đường ruột theo xu hướng giảm
• Khơng gây hại cho tế bào niêm mạc ruột của vật chủ
• Có tác dụng ức chế vi sinh vật gây hại, gây bệnh
• Với các đặc điểm trên, các vi sinh vật có đặc tính probiotics được sử
dụng để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm duy trì sự cân bằng hệ sinh
thái đường ruột của vật nuôi

 Một số dạng sản phẩm probiotics phổ biến trong thực tiễn:
• Dạng cho uống (dạng bột hịa tan trong nước hoặc dung
dịch)
• Dạng cho ăn: bổ sung trực tiếp vào khẩu phần ăn
• Một số cơng ty sử dụng công nghệ siêu bọc
(microencapsulation matrix) hoặc chất mang composite
(alginate beads, xanthan-gellan beads, fermented milk) để
bảo vệ probiotics khỏi nhiệt độ cao khi sấy, ép viên
• Sử dụng dưới dạng bào tử của các chủng Bacillus hữu ích
được chọn lọc để giúp đề kháng với nhiệt độ cao khi sấy,
ép viên.

 Liều sử dụng probiotics phải được xác định cho từng chế
phẩm riêng biệt và cho từng giai đoạn sử dụng.

Sử dụng probiotics trong dinh dưỡng động
vật dưới dạng thức ăn bổ sung
• Trong dinh dưỡng động vật, probiotics được xếp vào nhóm
thức ăn bổ sung.
• Các nhóm vi sinh vật probiotics được sư dụng phổ biến nhất
trong chăn nuôi được chia thành 3 nhóm:
- Nhóm vi khuẩn lactic (Lactobacillus, Streptococcus);
- Nhóm Bacillus (B. subtilis...) và
- Nhóm nấm men (Saccharomyces cerevisiae)
• Các chế phẩm probiotics có thể là dạng đơn chủng: chỉ sử
dụng 1 chủng probiotics (L. acidophilus hoặc Bacillus
subtilis hoặc Saccharomyces cerevisiae…); Hoặc dạng đa
chủng: phối hợp nhiều chủng vi khuẩn và nấm men

Chỉ sử dụng hàm lượng lớn các probiotic trong thức ăn trong
các trường hợp:
• Hệ VSV đường ruột của vật ni chưa phát triển hồn thiện
ở gia súc non
• Hệ VSV đường ruột của vật ni bị tác động với các yếu tố
stress như thay đổi thức ăn, vẩn chuyển, thay đổi thời tiết, sử
dụng kháng sinh dài ngày
• Khi bổ sung kháng sinh trong thức ăn nhằm mục đích phịng
bệnh, bổ sung thêm probiotics để ổn định hệ VSV đường
ruột
• Nguy cơ nhiễm bệnh cao: mới nhập đàn, khí hậu thời tiết
thay đổi, xung quanh đang có dịch....
• Thay đổi thành phần dinh dưỡng của khẩu phần: tăng

protein, phospho, Canxi, hàm lượng xơ thô thấp ..., kích
thích sự tăng sinh của nhóm vi khuẩn có hại trong đường
ruột

b. Cơ chế tác động của probiotic

5


4/15/2017

c. Hiệu quả tác động của probiotic trong chăn
ni

ƠN TẬP CHƯƠNG
1. Đặc điểm và vai trò của hệ VSV ở dạ dày, ruột
2. Probiotics là gì? Đặc điểm? Cơ chế tác động?
Vai trị trong chăn ni? Sử dụng các chế
phẩm sinh học có chứa các VSV có lợi trong
chăn ni nhằm mục đích gì? Tại sao?
3. Cho biết vì sao việc sử dụng các chế phẩm
probiotics bổ sung vào thức ăn cho gia súc, gia
cầm có thể giúp hạn chế sử dụng/lạm dụng
kháng sinh trong chăn nuôi ?

6


Chương IV

VI SINH VẬT TRONG CÁC SẢN PHẨM
CHĂN NUÔI

Nội dung chương
Vi sinh vật trong sữa
Vi sinh vật của thịt
Vi sinh vật của trứng

4.1. VI SINH VẬT CỦA SỮA

 Sữa là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.

4.1.1. Hệ vi sinh vật của sữa
được chia làm hai loại:
- Hệ vi sinh vật bình thường:

vi khuẩn sinh lactic acid, trực khuẩn đường ruột
- Hệ vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh trong sữa
+ Nhóm vi khuẩn
+ Nấm (nấm men, nấm mốc)
 Hệ vi sinh vật sữa thay đổi trong q trình bảo quản
sữa, nó phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian và thành phần
ban đầu của hệ vi sinh vật.

Av, Aerococcus viridans; Lb, Lactobacillus bulgaricus; Ll,
Lactococcus lactis; Lm, Leuconostoc mesenteroides; Lp,
Lactobacillus plantarum; St, Streptococcus thermophilus.

- Hệ vsv trong các
sản phẩm chăn

nuôi
- Các phương
pháp kiểm tra và
hạn chế vsv trong
các sản phẩm
chăn ni

4.1.1.1. Hệ vi sinh vật bình thường
trong sữa

a. Nhóm vi khuẩn lactic (Lactic acid bacteria):
• Là nhóm vi khuẩn thường gặp nhất ở trong sữa.
• Vai trị: Lên men đường Lactose  axit lactic
• Ứng dụng: Sử dụng để chế biến các sản phẩm
như sữa chua, phomat, bơ…
• Đại diện: Lactococci (cầu khuẩn lactic,
streptococcus lactic); Lactobacilli (trực khuẩn
lactic,Lactobacillus bulgaricus ); Leuconostoc
(Leuc. mesenteoides ssp  sản xuất bacteriocin).