Chọn lọc một số chủng nấm men đỏ có khả năng sinh sắc tố carotenoid sử dụng trong chăn nuôi

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CHĂN NI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

CHỌN LỌC MỘT SỐ CHỦNG NẤM MEN ĐỎ CÓ
KHẢ NĂNG SINH SẮC TỐ CAROTENOID SỬ DỤNG
TRONG CHĂN NUÔI GÀ ĐẺ

HÀ NỘI - 2021


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CHĂN NI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

CHỌN LỌC MỘT SỐ CHỦNG NẤM MEN ĐỎ CÓ
KHẢ NĂNG SINH SẮC TỐ CAROTENOID SỬ DỤNG
TRONG CHĂN NUÔI GÀ ĐẺ

Sinh viên thực hiện : Phan Nguyễn Nhật Minh
Lớp

: K61CNTYB

Khóa

: 61

Ngành

: CHĂN NUÔI THÚ Y

Người hướng dẫn

: TS. NGUYỄN THỊ TUYẾT LÊ

Bộ môn

: DINH DƯỠNG - THỨC ĂN

HÀ NỘI - 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Các số liệu và kế quả trong khóa luận này được tơi theo dõi và thu thập
với thái độ hoàn toàn khách quan và trung thực .
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong khóa luận này đều được ghi rõ
nguồn gốc .
Hà Nội , ngày

tháng

năm 2021

Sinh viên

Phan Nguyễn Nhật Minh

i


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành
nhất đến TS. Nguyễn Thị Tuyết Lê – người đã tận tình giúp đỡ , hướng dẫn
tôi trong suốt thời gian thực tập và hồn thành khóa luận.
Tơi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Học viện Nông
nghiệp Việt Nam , Ban chủ nhiệm khoa Chăn ni và tồn thể các thầy cô
giáo trong bộ môn Dinh dưỡng và thức ăn đã truyền đạt kiến thức chuyên
ngành và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập
cũng như hồn thành làm khóa luận .
Trong suốt q trình thực tập , bản thân tơi cịn nhiều sai lầm và thiếu sót
kính mong thầy cơ thông cảm và lượng thứ bỏ qua .
Cuối cùng tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình , bạn bè đã ln động
viên giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp .
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội , ngày

tháng

năm 2021

Sinh viên

Phan Nguyễn Nhật Minh

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................... 1
MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU ................................................................................. 2
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3
1.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN CỦA MỘT SỐ GIỐNG
NẤM MEN ĐỎ..................................................................................... 3
1.1.1. Rhodotorula ............................................................................................. 3
1.1.2. Rhodosporidium .................................................................................... 11
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của sinh khối nấm men Rhodotorula ..................... 13
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CAROTENOID ........................................................... 13
1.2.1. Khái niệm .............................................................................................. 13
1.2.2. Cơ chế sinh tổng hợp sắc tố Carotenoid ............................................... 14
1.2.3. Ứng dụng của Carotenoid ..................................................................... 14
1.3. CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT
VÀ CHẾ BIẾN THỨC ĂN................................................................. 15
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC VỀ NẤM
MEN ĐỎ ............................................................................................. 16
1.4.1. Nghiên cứu ngồi nước ......................................................................... 16
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 18
Chương 2.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNGVÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......... 20
2.1. ĐỐI TƯỢNG- ĐỊA ĐIỂM- THỜI GIAN NGHIÊN CỨU...................... 20
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................... 20

2.2.1. Chọn lọc các chủng nấm men đỏ cho sản xuất sinh khối giàu
carotenoid ............................................................................................ 20

iii


2.2.2. Tối ưu hóa mơi trường và điều kiện sản xuất sinh khối nấm men đỏ
giàu carotenoid .................................................................................... 20
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 21
2.3.1. Nguyên vật liệu ..................................................................................... 21
2.3.2. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu nghiên cứu nội dung 1 ................... 21
2.3.3. Xác định khả năng phân giải tinh bột ................................................... 23
2.3.4. Xác định khả năng phân giải protein .................................................... 23
2.3.5. Tối ưu hóa mơi trường và điều kiện nuôi cấy rắn ................................. 24
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỨ LÝ SỐ LIỆU ........................................................ 25
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 26
3.1. CHỌN LỌC CÁC CHỦNG RHODOTORULA ĐỂ SẢN XUẤT
SINH KHỐI GIÀU CAROTENOID .................................................. 26
3.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái và khả năng lên men của các chủng
giống nấm men đỏ ............................................................................... 26
3.1.2. Đánh giá khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men đỏ ở 30oC ... 30
3.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và hàm lương carotenoid của các chủng
nấm men đỏ ......................................................................................... 31
3.1.4. Xác định hoạt tính amylase tổng số ...................................................... 32
3.2. TỐI ƯU HĨA MƠI TRƯỜNG VÀ ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ............... 37
3.2.1. Xác định tỷ lệ tiếp giống và mơi trường ni cấy thích hợp ................ 37
3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng sinh trưởng và
tích lũy sắc tố ở nấm men đỏ .............................................................. 38
Chương 4. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................... 42
4.1. KẾT LUẬN .............................................................................................. 42

4.2. MỘT SỐ TỒN TẠI VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 44

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hình thái tế bào của một số lồi Rhdotorula sp ni cấy trên
mơi trường thạch malt ........................................................................... 4
Bảng 3.1. Đánh giá đặc điểm hình thái của các chủng nấm men đỏ .............. 26
Bảng 3.2. Khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men đỏ ở 30oC............. 30
Bảng 3.3. Khả năng tích lũy sinh khối tế bào của các chủng nấm men đỏ .... 31
Bảng 3.4. Kết quả xác định hoạt tính enzyme amylase tổng của các
chủng nấm men đỏ .............................................................................. 34
Bảng 3.5. Khả năng phân giải protein của các chủng nấm men ..................... 36
Bảng 3.6 Kết quả xác định tỷ lệ tiếp giống và MT thích hợp ......................... 37
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến sinh trưởng của nấm men
đỏ ......................................................................................................... 38
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng của nấm men đỏ .................... 39
Bảng 3.9. Hàm lượng carotenoid thu được trên các cơ chất khác nhau ......... 39
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của đường đến sinh trưởng của các chủng nấm
men đỏ ................................................................................................. 40
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của N đến sinh trưởng của các chủng nấm men đỏ ... 41

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 3.1. Đặc điểm hình thái của các chủng nấm men đỏ.............................. 30
Hình 3.2. Đánh gia khả năng phân giải tinh bột của các chủng

Rhodotorula trên mơi trường có bổ sung tinh bột tan......................... 33
Hình 3.3. Phản ứng Wohlgemuth xác định hoạt độ enzyme amylase của
các chủng nấm men đỏ ........................................................................ 35
Hình 3.4. Khả năng phân giải protein của các chủng nấm men đỏ ................ 36
Hình 3.5. Bột gạo lên men với nấm men đỏ ................................................... 40

vi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
G

: Gam

H

: Giờ

Ml

: Mililit

Mm

: Milimet

o

: Độ Celsius

C

TB

: Tế bào

VSV

: Vi sinh vật

DD

: Dung dịch

vii


MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nơng nghiệp nói chung và ngành chăn ni nói riêng ở nước ta là
ngành nghề sản xuất có từ lâu đời trong đó chăn ni gia cầm là một lĩnh
vực quan trọng chiếm vị trí lớn trong tổng giá trị sản phẩm của ngành
chăn nuôi nước ta. Sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay nhằm
mang đến những tiện nghi, chất lượng tốt nhất cho con người. Khơng
nằm ngồi xu hướng phát triển đó sự phát triển của ngành chăn nuôi gia
cầm cũng đang rất được coi trọng để đáp ứng nhu cầu về số lượng và
chất lượng cho người tiêu dùng. Các sản phầm từ gia cầm như thịt,trứng
là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và được người tiêu dùng
ưa chuộng. Khi lựa chọn các sản phẩm từ chăn nuôi như trứng thì những
quả trứng lịng đỏ có màu vàng đậm luôn là sự lựa chọn hàng đầu của

người tiêu dùng. Bên cạnh đó thì việc bổ sung các chất giúp cải thiện
màu sắc lòng đỏ trứng cũng là để tăng thị hiếu của người tiêu dùng, đó là
chìa khóa thành cơng trong lĩnh vực sản xuất trứng gia cầm.Chính vì vậy
mà việc tìm tịi, nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm từ nguồn vi sinh
vật nói chung và từ nấm men nói riêng đang là hướng đi mới giúp cho
ngành chăn nuôi phát triển mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Nấm men là nhóm vi sinh vật đơn bào, phân bố rộng rãi trong tự
nhiên, tốc độ sinh sản nhanh. Từ rất lâu nấm men đã được sử dụng trong
chế biến thực phẩm như sản xuất nước uống có cồn, làm bánh …Trong vài
thập kỷ gần đây,nấm men đã được sử dụng nhiều trong chăn nuôi như chế
biến thức ăn giàu tinh bột, protein và các phụ phẩm nông nghiệp,sản xuất
sinh khối protein, chất phụ gia trong chăn nuôi từ các nguyên liệu phong
phú,rẻ tiền. Nấm men Rhodotorula sp là chủng nấm men có khả năng sinh
sắc tố carotenoid – chất có khả năng cải thiện màu sắc lịng đỏ trứng.Để thu
được những chủng giống nấm men này thì khâu phân lập, chọn lọc đóng vai
trị then chốt.Tuy nhiên khâu chọn lọc này cũng rất tốn kém đòi hỏi
nhiều công sức, phụ thuộc nhiều vào công tác bảo quản giống sau khi
phân lập. Vitamin A có vai trị cực kỳ quan trọng trong đời sống của con
người và vật nuôi.Thực vật và vi sinh vật được xem là nguồn cung cấp
1


dồi dào sắc tố carotenoid nói chung và tiền vitamin A nói riêng.Trong
khi đó chỉ có một số rất ít giống nấm men có khả năng tổng hợp được
sắc tố carotenoid trong đó chủ yếu là β-caroten, một hợp chất có hoạt
tính sinh học cao có vai trị quan trọng đối với con người và động vật.
Các nhà khoa học đã chứng minh được rằng β-caroten có trong
khẩu phần ăn của gia súc gia cầm sẽ giúp làm đậm thêm màu vàng, đỏ
của lông, da, trứng, thịt gia súc, gia cầm…
Xuất phát từ các lý do thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành đề tài :

“Chọn lọc một số chủng nấm men đỏ có khả năng sinh sắc tố
carotenoid sử dụng trong chăn ni gà đẻ ’’.
MỤC ĐÍCH – U CẦU
Mục đích
Thơng qua việc đánh giá khả năng sinh trưởng và tích lũy sinh khối
cũng như khả năng phân giải tinh bột, protein, sinh sắc tố carotenoid của các
chủng nấm men đỏ có thể chọn lọc được một số chủng thích hợp để sử dụng
sản xuất chế phẩm sinh học sử dụng trong chăn nuôi gà đẻ nhằm cải thiện
màu sắc lòng đỏ trứng.
Yêu cầu
Chọn lọc các chủng giống nấm men trên các tiêu chí sau :
- Khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ: 300C.
- Khả năng phân giải tinh bột.
- Khả năng phân giải protein.
- Khả năng sinh carotenoid.
- Khả năng tích lũy sinh khối tế bào.

2


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN CỦA MỘT SỐ GIỐNG
NẤM MEN ĐỎ
1.1.1. Rhodotorula
a. Phân loại .
Theo phân loại Harison ( 1972) nấm men Rhodotorula sp thuộc:


Giới: Nấm

 Ngành: Nấm đảm ( Baisidiomycota)
 Lớp: Microbotryomycestes
 Bộ: Sporidiales
 Họ: Sporidiobolaceae
 Giống: Rhodotorula
Nấm nem Rhodotorula (Rh) sp còn được gọi là nấm men sinh sắc tố
carotenoid, là một trong rất ít các chi nấm men có khả năng tổng hợp tích lũy
một lượng lớn các sắc tố carotenoid trong đó chủ yếu là β-carotene, torulene,
torularhodin.
Giống nấm men Rhodotorula sp gồm 45 lồi (Krutzman và Fell, 2000),
có cấu tạo đơn bào và là nhóm vi sinh vật ưa ấm, khoảng nhiệt độ hoạt động
từ 20 – 40oC. Chúng phân bố rộng rãi ở khắp nơi: trong đất, khơng khí, trên
các bề mặt lá cây, trong sữa và các sản phẩm từ sữa (Koneman và Robert,
1983; Kaszak và Swida, 2011; Reiss và cs., 2012).
b. Hình dạng và kích thước
Khi quan sát dưới kính hiển vi, tế bào nấm men Rhodotorula sp có
nhiều hình dạng khác nhau phụ thuộc vào từng điều kiện ni cấy và lồi
khác nhau. Bao gồm hình trứng, hình cầu, hình elip. Kích thước tế bào rộng
2- 5 μm, dài từ 2,5- 10 μm tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy và độ tuổi.

3


Khuẩn lạc Rhodotorula sp phát triển nhanh, bề mặt trơn nhẵn, bóng
sáng hoặc mờ đục, có thể ghồ ghề, mịn và nhớt. Mép khuẩn lạc khơng có răng
cưa. Khuẩn lạc có từ màu kem, hồng đến đỏ san hơ, cũng có khi có màu vàng
và đỏ cam. Kích thước khuẩn lạc phụ thuộc vào điều kiện môi trường dinh
dưỡng và nhiệt độ ni cấy.
Bảng 1.1. Hình thái tế bào của một số lồi Rhdotorula sp ni cấy trên
mơi trường thạch malt

STT

Lồi

1
2

Rh. acheniorum
Rh. araucariae

3
4
5
6
7
8

Hình dạng

Nguồn phân lập

Hồng
Hồng

Dài
Trịn cầu

Quả lê, lá lê
Gỗ cây bách tán

Rh. aurantiaca
Rh. bogoriensis
Rh. diffluens
Rh. fujisanense
Rh. glutinis
Rh. graminis

Hồng hoặc đỏ
Kem hoặc hồng
Kem
Kem Hoặc hồng
Hồng hoặc đỏ
Hồng

Dài
Khơng khí, bia, đất
Gậy
Trịn cầu,elip
Gậy
Cây nho dại
Tròn cầu
Tròn cầu

9
10

Rh. ingeniosa
Rh. javanica

11

Rh. lactosa

12

Rh. marina

Kem
Tròn cầu
Kem
Dài
Vàng, hồng hoặc
Tròn cầu
đỏ
Hồng hoặc đỏ
Tròn cầu

13

15

Rh. minuta
Rh. mucilaginosa
(rubra)
Rh. muscorum

Hồng hoặc đỏ
Kem, hồng hoặc
đỏ
Kem hoặc nâu

Gậy

16

Rh. pallida

Kem hoặc hồng

Tròn cầu

17
18

Rh. pilatii
Rh. pilimanae

Kem
Hồng hoặc đỏ

Trịn cầu
Trịn cầu

14

Màu khuẩn lạc

4

Khơng khí

Con tơm

Trịn cầu

Khơng khí, biển

Dài

Nước, khơng khí,..
Nước biển, dưa leo
ngâm
Cây tùng bách
Nước, đất


c. Đặc điểm cấu tạo và sinh sản
* Cấu tạo
Các nghiên cứu cho thấy tế bào nấm men Rhodotorula sp có hình thái
và cấu tạo tế bào giống các lồi nấm nem khác. Được cấu tạo từ các thành
phần sau:
- Thành tế bào
Được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, trong đó đáng kể nhất
gồm glucan, manan, protein, lipit và một số thành phần nhỏ khác như kitin.
Glucan: là hợp chất cao phân tử của D-glucose. Đó là một polysacharit
phân nhánh có liên kết β-1,3 và β-1,6. Cả hai thành phần này phân bố trên
thành tế bào.
Manan: là hợp chất cao phân tử D-manose. Mỗi phân tử thường chứa
200-400 thành phần manose. Thường manan liên kết với protid theo tỉ lệ 2:1.
Manan thường có mối liên kết α-1,6; α-1,3;β-1,3. Phân tử lượng của chúng
khoảng 5x 104.

Protein: thường protein liên kết với các thành phần khác như manan.
Trong thành phần của chúng chứa nhiều acid amin. Phân bố ở màng tế bào,
gần sát bào tương.
Kitin: nằm ở phần nảy chồi. Chúng chiếm số lượng rất nhỏ khoảng 3%.
Là chất bền vững, khơng bị enzym phá hủy vì thế chúng có tác dụng bảo vệ
chồi cịn non.
Ngồi ra cịn thấy trong thành tế bào có lipid ở dạng photpholipid
khoảng 1% - 10%.
- Màng nguyên chất
Màng nguyên chất gồm các hợp chất phức tạp như protein,
phospholipid, enzyme permerase. Trong thời kỳ còn non, màng nguyên sinh
chất bám sát lấy thành tế bào làm cho khả năng trao đổi chất của nấm men
gặp khó khăn. Ngược lại, ở thời kỳ tế bào già, màng nguyên chất co lại, tạo
thành khoảng trống giữa tế bào và chất nguyên sinh vì thế khả năng trao đổi
5


chất của nấm men gặp khó khăn. Hai hiện tượng này gọi là co và trương
nguyên sinh chất.
- Nguyên sinh chất
Tế bào cịn non thì ngun sinh chất đồng nhất, càng về già càng mất
tính đồng nhất do xuất hiện nhiều hạt không bào và hạt volutin. Thành phần
bao gồm : nước, protid, lipid, gluxid, muối khoáng và enzyme. Tế bào chất
luôn luôn chuyển động và thường chuyển động một chiều xung quanh thành
tế bào.
Trong nguyên sinh chất có các cơ quan tử sau:
Không bào: là nơi chứa đựng protease.
Hạt không bào: Thường nằm trong không bào, là chất dinh dưỡng của
tế bào, nguồn năng lượng cho tế bào, tham gia điều hịa q trình sinh trưởng
và phát triển của tế bào.

Ty thể: Cung cấp năng lượng hoạt động cho tế bào.
Ribosom: Tham gia vào nhiều quá trình sinh tổng hợp của nấm men.
Volutin: Không phải là thành phần cấu trúc tế bào, chúng xuất hiện ở
những điều kiện đặc biệt như khi nuôi cấy trên môi trường giàu hydratcacbon
và phosphat vơ cơ. Số lượng Volutin cịn phụ thuộc vào tỉ lệ Cacbon : Nitơ và
sự có mặt của lưu huỳnh và vitamin. Volutin đóng vai trị quan trọng, là chất
dự trữ dinh dưỡng và nguồn năng lượng cho tế bào cho tế bào; Tham gia vào
q trình điều hịa sinh trưởng, phát triển của tế bào.
- Nhân
Ở Rhodotorula đã có nhân thật, nhân hình bầu dục hay hình cầu. Nó
được bao bọc bên trong bởi lớp màng là lớp dịch nhân. Giống như các vi sinh
vật khác, nhân nấm men có chứa protein và acid nucleic. Ở trạng thái lên men
nhân tăng 20 – 30 lần so với ở trạng thái hô hấp.
* Đặc điểm sinh sản
- Sinh sản bằng hình thức nảy chồi

6


Đầu tiên, hạch nấm men bắt đầu dài ra và sau đó hạch bắt đầu thắt lại ở
chính giữa. Tế bào mẹ bắt đầu phát triển một chồi con. Hạch một phần
chuyển vào chồi và một phần ở tế bào mẹ, nguyên sinh chất cũng được
chuyển sang chồi con. Khi chồi con gần bằng chồi mẹ nó sẽ được tách ra
và sống độc lập. Đây là phương pháp sinh sản vơ tính chủ yếu nhất của nấm
men.
- Sinh sản bằng phương thức trực phân
Lúc đầu tế bào dài ra, sau đó từ từ thắt lại ở chính giữa, nơi thắt này
nhỏ dần, nhỏ dần tới khi đứt hẳn và tạo thành hai tế bào con độc lập. Hai tế
bào con này giống hệt nhau và đều mang một nửa vật chất di truyền của tế
bào mẹ.

- Sinh sản hữu tính
Sinh sản hữu tính ở nấm men Rhodotorula bằng hình thức tạo mấu liên
kết và hình thành các bào tử teliospore (Hernandez-Almanza và cs., 2014).
d. Đặc tính sinh lý, sinh hóa
* Đặc tính sinh lý
Các lồi nấm thuộc giống Rhodotorula đều thuộc nhóm hiếu khí tuyệt
đối. Sinh trưởng tốt trên mọi loại cơ chất khác nhau. Khi nuôi cấy trên môi
trường Sabouraund –Dextrose agar ở 30oC, các loài Rhodotorula sinh trưởng
nhanh và hình thành khuẩn lạc nhẵn bóng màu hồng. Tuy nhiên, khi nuôi cấy
ở nhiệt độ 37oC, khuẩn lạc của Rhodotorula sẽ trở nên ướt và nhầy
(Hernandez-Almanza và cs., 2014).
Rhodotorula có tốc độ sinh sản nhanh, thời gian để tế bào tăng gấp đơi
từ 2-6 giờ. Q trình sinh trưởng và phát triển của chúng gồm 4 giai đoạn:
giai đoạn thích nghi, giai đoạn phát triển, giai đoạn ổn định và giai đoạn diệt
vong. Thời gian ni cấy thích hợp nhất của Rhodotorula khoảng 24-96 giờ
tùy loài, tùy vào thành phần môi trường dinh dưỡng và nhiệt độ nuôi cấy.
- Đặc tính sinh hóa
7


Nấm men Rhodotorula có một số đặc tính sinh hóa sau:
Rhodotorula không lên men các loại đường như: D-glucose, Dgalactose, maltose, saccharose nhưng lại sử dụng các loại đường này để cung
cấp nguồn C cho quá trình tổng hợp các thành phần của tế bào.
Có khả năng sinh enzyme urease; Đồng hóa DBB (Diazonium Blue B);
Khơng tạo thành hợp chất loại tinh bột; Khơng tạo ra acid acetic; Khơng đồng
hóa được inositol, đây là nét đặc trưng cơ bản nhất của Rhodotorula khác với
giống nấm men như Cryptococus, Candida.
Rhodotorula có khả năng sinh enzyme protease ngoại bào trên các
nguồn cơ chất khác nhau. Bên cạnh đó, Rhodotorula có các enzyme
desaturase có khả năng chuyển hóa acid oleic thành acid linolenic và đặc biệt

có khả năng sinh tổng hợp sắc tố carotenoid.
e. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình ni cấy nấm men Rhodotorula.
* Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng
- Ảnh hưởng của nguồn Carbon
Nguồn carbon ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển, khả năng tổng hợp
sắc tố và thành phần sắc tố và các acid béo của nấm men Rhodotorula. Khi
nuôi Rhodotorula bằng nguồn carbon là saccharose sẽ cho torularhodin và βcarotene cao hơn khi nuôi bằng glucose. Ngược lại, nếu ni Rhodotorula
bằng glycerol thì hàm lượng torulene lại kém hơn khi nuôi bằng glucose. Nếu
Rhodotorula được sử dụng nguồn carbon từ nước ép cà rốt, không cần bổ
sung khống chất thì hàm lượng β-carotene thu được chiếm đến 97%
carotenoid tổng.
Nấm men Rhodotorula đặc biệt có khả năng sử dụng nguồn carbon là
các hydrocarbon mạch dài, các loại than bùn (Nikolaev và cộng sự, 1966;
Vaskivnyuk và Kvasnicov, 1968). Rhodotorula dễ dàng đồng hóa nguồn
carbon thơ từ phế phụ phẩm công, nông nghiệp thực phẩm như: bột mỳ, bột
bắp, dịch chiết bột đậu nành, dịch chiết bột ngô, nước sữa, nước chiết than
bùn, mật đường glucose, rỉ đường, nước ép nho. Các hydrocarbon mạch dài
8


trong các loại dầu mỏ đã được dùng làm cơ chất cho quá trình tổng hợp sinh
khối tế bào, carotenoid, protein, lipit và công nghệ sản xuất protein đơn bào
SCP ( Single Cell Protein) từ nấm men Rhodotorula.
- Ảnh hưởng của nguồn Nitơ
Nguồn nitơ có ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp carotenoid của
Rhodotorula và tùy thuộc vào khả năng sử dụng các nguồn Nitơ của từng lồi.
Song cũng có quan điểm cho rằng khả năng tổng hợp Carotenoid của vi sinh
vật không chịu ảnh hưởng của nguồn Nitơ mà phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính
di truyền của chủng giống dùng trong nghiên cứu.
- Ảnh hưởng của các muối

Theo zalashko và cộng sự (1984) cho rằng trong môi trường muối làm
tăng hàm lượng acid béo, sterol và triglyceride. Các tác giả Bhosale P., Grade
R.V cũng kết luận rằng chủng đột biến Rh.glutinis mutant 32 cần phải được
cung cấp thêm các chất khống là K2HPO4 và MgSO4.7H2O vào mơi trường
nhân giống lẫn môi trường nuôi cấy khi tiến hành lên men ni cấy thu nhận
sắc tố carotenoide.
Một số lồi nấm men thuộc giống Rhodotorula bị ức chế ở nồng độ
muối trên 5%, hiện tượng này đã giải thích vì sao khả năng lên men của các
nấm men càng thấp khi ở nồng độ muối càng cao. Các tài liệu cho thấy nhiều
lồi nấm men thuộc giống Rhodotorula khá thích hợp với môi trường nước
biển, môi trường muối kim loại kiềm.
Khi mơi trường khơng có NaHPO4 nấm men phát triển yếu và hàm
lượng lipid thấp. Ở nồng độ NaHPO4 0,5g/l hiệu suất lên men cao nhất. Mặt
khác thay đổi hàm lượng các muối K2SO4 và ZnSO4.7H2O và FeCl3 (cùng
một thời điểm) trong mơi trường ni cấy hầu hết các thí nghiệm cho thấy các
muối này không ảnh hưởng đến hoạt lực lên men. Ở các nồng độ muối
MgSO4.7H2O bổ sung vào mơi trường ni cấy cũng khơng có dấu hiệu cho
thấy muối này ảnh hưởng nhiều đến hoạt lực men. Điều này có thể giải thích
là Beet Molasses (BM) đã có sẵn các loại muối này và đủ để cung cấp cho
9


hoạt động trao đổi chất bình thường của nấm men, do đó khơng cần bổ sung
thêm vào mơi trường ni cấy.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nấm men Rhodotorula thường phát triển ở nhiệt độ khoảng từ 2530°C. Theo các nghiên cứu cho thấy đa số các loài thuộc giống Rhodotorula
phát triển tối ưu ở nhiệt độ 27-28 °C.
Khi nuôi cấy ở 40°C, nấm men Rhodotorula kém phát triển. Tổng hàm
lượng carotenoid theo trọng lượng khô khi nuôi cấy ở nhiệt độ phòng 25°C và
5°C gần bằng nhau. Khi nhiệt độ tăng lên 30°C, hàm lượng carotenoid tổng

thay đổi không đáng kể do hàm lượng γ-carotene gần như không đổi nhưng
hàm lượng β-carotene giảm đi gần bằng với lượng tăng lên của torulene và
torularhodin. Ở 30°C, nếu chiếu sáng vào cuối giai đoạn tăng trưởng logarith
sẽ làm tăng hàm lượng β-carotene đồng thời làm giảm lượng torulene và
torularhodin.
- Ảnh hưởng của pH
Theo các tài liệu thu nhận được, pH thích hợp cho sự phát triển của
nấm men Rhodotorula là khác nhau tùy từng lồi, chủng. Tuy nhiên pH thích
hợp khoảng pH hơi acid từ pH 5 -6. Giá trị pH thích hợp với từng lồi
Rhodotorula cụ thể cịn phụ thuộc rất nhiều vào thành phần môi trường và
nhiệt độ nuôi cấy.
- Ảnh hưởng của ánh sáng
Khả năng hình thành carotenoid ở Rhodotorula nói riêng và nấm men
nói chung phụ thuộc nhiều vào cường độ ánh sáng. Việc điều khiển quá trình
tổng hợp sắc tố carotenoid bằng ánh sáng qua hai giai đoạn. Giai đoạn đầu
xảy ra phản ứng quang hóa, giai đoạn này không phụ thuộc vào nhiệt độ
nhưng cần ánh sáng. Một số loài mất khả năng tổng hợp carotenoid trong tối.
Tỉ lệ α-carotene và β-carotene so với torulene trong ánh sáng cao hơn bóng
tối. Khi ni nấm men Rhodotorula ở 30°C, hàm lượng β-carotene giảm đáng
kể nhưng nếu trong q trình ni cấy nấm men được chiếu sáng vào cuối
10


giai đoạn phát triển logarith lượng β-carotene tăng 58% so với không chiếu
sáng. Ở nhiệt độ thấp (khoảng 20°C), hàm lượng β-carotene thu được khi nấm
men được chiếu sáng tăng không đáng kể so với không được chiếu sáng.
- Ảnh hưởng của oxygen
Quá trình tổng hợp carotenoid rất cần đến các sự tạo thành của các hợp
chất có tính oxy hóa cao. Do đó, khơng khí đóng vai trị rất quan trọng, có liên
quan đến sự hình thành sắc tố cho nấm men và các vi sinh vật khác. Mặt khác,

khơng khí cịn có vai trị trong việc phân chia thành từng vùng của sắc tố
trong quá trình sinh tổng hợp carotenoid của tế bào.
Hầu hết nấm men sinh sắc tố carotenoid thuộc nhóm vi sinh vật hiếu
khí bắt buộc, do đó cần cung cấp oxygen cho chúng sinh sản và phát triển.
Theo các tài liệu thu thập được, khi tiến hành nuôi cấy theo phương pháp nuôi
cấy dịch thể các tác giả phải lắc, khuấy trộn hoặc sục khí với các lưu lượng
khác nhau tùy thuộc vào môi trường ni cấy.
1.1.2. Rhodosporidium
1.2.1.1. Phân loại -Đặc tính sinh học
Rhodosporidium

sp.,

thuộc

giống

Rhodosporidium,

họ

Ustilaginaceae, bộ Ustilaginales, lớp Ustilaginomycetes, ngành Basidiomycota
(nấm đảm) có bào tử đảm, khuẩn lạc màu trắng hoặc màu cam, đỏ hoặc hơi vàng,
dạng bơ đến nhầy. Tế bào hình trứng, hình trứng kéo dài, đơi khi có khuẩn ty
giả.
Các chủng nấm men thuộc giống này có khả năng tích lũy lipid đến
75% khi ở điều kiện giới hạn nitơ à cao hơn 60% lipid trên trọng lượng khô
khi sử dụng glucose như nguồn carbon. Ví dụ, chủng Rhodosporidium
toruloides 21167 có thể ni cấy trên dịch thủy phân tinh bột khoai mì (sắn)
với nồng độ 8% trong 144 giờ thu được 63,2% dầu, tương tự chủng nấm men

R. mucilaginosa T JY15a cũng tích trữ 47,9% dầu bên trong tế bào

11


1.2.1.2. Rhodosporidium toruloides
Lồi này được phân lập từ khơng khí vào năm 1922 tại Dalian, Trung
Quốc và được đặt tên là Torula rubescen. Nó có thể tồn tại cả hai dạng là
dạng sợi như nấm mốc và dạng nấm men (dimorphism yeast). Trong tự nhiên,
R. toruloides được tìm thấy trong đất, nước, khơng khí, nước thải axit, bột gỗ
thơng, lá cây.
- Phân loại: R. toruloides thuộc họ Sporidiobolaceae, bộ Sporidiobolales, lớp
Microbotryomycetes và ngành Basidiomycota. Một số lồi điển hình trong
ngành nấm đảm Basidiomycota này gồm nấm rơm, nấm rỉ sắt (rusts) và nấm
muội than (smuts). Sự phân loại này làm cho R. toruloides trở nên đặc biệt
bởi vì nhiều loại nấm men khác đang được sử dụng trong nghiên cứu như
Saccharomyces cerevisiae, Lypomyces starkeyi và Yarrowia lypolytica lại
được xếp ở ngành Ascomycota.
- Đặc tính sinh trưởng:
R. toruloides phát triển tốt ở các mức nhiệt độ và pH khác nhau. Nó
cũng sử dụng được nguồn C đa dạng như monosaccharide (hexose, pentose),
oligosaccharide (như sucrose, maltose, cellobiose, trehalose, raffinose và
melezitose), rượu (ethanol), glycerol, sorbitol, mannitol và các axit hữu cơ
(axit axetic, axit lactic, axit succinic…), các axit béo chuỗi dài cũng như axit
D-galacturonic (Yang và cs, 2015).
Về nguồn N, R. toruloides có thể sử dụng tốt các nguồn N như
amonium, nitrate, cadaverine, các amino acid và các peptide mạch ngắn.
R. toruloides có khả năng sản xuất các carotenoids gồm β-carotene,
torulene và torularhodin được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cơng nghiệp
hóa dược, mỹ phẩm, chế biến thực phẩm, chế biến thức ăn chăn ni. Trong

đó, β-carotene là tiền chất của vitamin A và có đặc tính chống oxi hóa.
Torulene và Torularhodin cũng có tính chống oxi hóa mạnh do có 13 liên kết
đơi. Ngồi các chức năng chống oxy hóa của chúng, torulene và torularhodin
cũng đã được chứng minh là có tác động ức chế hiệu quả và đáng kể đối với
12


sự phát triển của ung thư tuyến tiền liệt ở chuột, cho thấy rằng hai carotenoid
này có khả năng liên quan đến q trình chết của khối u.
Bên cạnh đó, R. toruloides cịn có khả năng sản xuất lipi với hàm lượng
triacylglycerol (TAG) cao.
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của sinh khối nấm men Rhodotorula
Sinh khối nấm men Rhodotorula giàu protein, chất béo, vitamin đặc
biệt là các carotenoid dạng carotene. Theo nhiều tác giả, giá trị dinh dưỡng
của sinh khối nấm men nói chung cao do hàm lượng protein và enzyme (
Dambergar, 1964), hàm lượng protein ( theo nitrogen) đạt từ 13,9 – 25,12g/
100g sinh khối khô ( theo Krauze, 1966), có chứa các khống chất và vitamin
nhóm B (Bekarputnunia, 1964 và Valdman, 1957). Sinh khối nấm men
Rhodotorula được ghi nhận là hàm lượng acid béo khơng no có giá trị cao,
đặc biệt là acid folic và acid linoleic chiếm chủ yếu (Cochrane, 1958) và được
xếp vào loại vi sinh vật siêu tổng hợp chất béo, cụ thể là men Rh. Gracilis có
khả năng tích lũy tới 65% chất béo/ trọng lượng khô (Ratledge, 1982). Việc
dùng sinh khối nấm men Rhodotorula cho gia súc, gia cầm là an tồn và
khơng độc tính. Gần đây đã được nhiều nhà khoa học cơng bố như : Eugennia
và cộng sự (1997) dùng sinh khối nấm men Rhodotorula làm thức ăn bổ sung
cho gà mái đẻ; Somashekar và Joseph (200) cho biết việc khai thác sắc tố
carotenoid có trong tế bào nấm men Rhodotorula để bổ sung vào thực phẩm
cho người và vật nuôi là hướng nghiên cứu đầy tiềm năng.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CAROTENOID
1.2.1. Khái niệm

Nhóm Carotenoid là các sắc tố hữu cơ tự nhiên được tìm thấy trong
thực vật và một số cơ thể sinh vật quang hợp, tảo, nấm mốc, nấm men và vi
khuẩn. Chúng là những chất màu không độc, tạo màu vàng, cam và đỏ cho
nhiều loại thực phẩm.
Phân loại: Carotenoid được chia làm hai nhóm sắc tố chính
- Carotenes: gồm các hợp chất hydrocacbon carotennoid
13


- Xanthophylls: Gồm các dẫn xuất carotene với nhóm chức có chứa oxy
(hydroxy, keto, epoxy, methoxy, các nhóm acid cacboxylic).
Tính chất
Carotenoid thường kết tinh ở dạng tinh thể. Tinh thể Carotenoid có
nhiều dạng khác nhau và kích thước của chúng cũng rất khác nhau như: dạng
hình kim dài, hình khối lăng trụ đa diện, dạng hình thoi, kết tinh vơ định hình.
Nhiệt độ nóng chảy khoảng (130-220°C).
Các Carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, hồng, đỏ tùy theo loại hợp
chất, nguồn nguyên liệu, điều kiện nuôi trồng, thời tiết. Carotenoid rất bền
vững ở dạng huyền phù hoặc dung dịch với dầu thực vật, đặc biệt khi có chất
chống oxi hóa là α-tocopherol.
1.2.2. Cơ chế sinh tổng hợp sắc tố Carotenoid
Toàn bộ quá trình sinh tổng hợp sắc tố Carotenoid của nấm men có thể
chia làm 3 giai đoạn:
-Giai đoạn cảm ứng với ánh sáng (tối thiểu 12 giờ).
-Giai đoạn tổng hợp enzyme-giai đoạn này sảy ra trong tối.
-Giai đoạn tổng hợp carotenoid phụ thuộc vào ánh sáng.
Giai đoạn đầu tiên hình thành các tiền terpenoid gồm 5 carbon ban đầu.
Giai đoạn hai là giai đoạn hình hành các hợp chất C40. Giai đoạn cuối cùng là
thay đổi chuỗi C40 trong hệ thống Carotenoid. Có nhiều enzyme khác nhau
được sử dụng vào giai đoạn cuối của quá trình tổng hợp các sterol và

carotenoid, chúng có chung con đường là thơng qua farnesyl pyrophosphate.
Giống Rhodotorula thông qua tổng hợp acid mevalonic phù hợp với sự hình
thành carotene của nấm men và tương tự với con đường tổng hợp caroten của
vi sinh vật sinh sắc tố carotennoid khác.
1.2.3. Ứng dụng của Carotenoid
Tổ chức Food Additive and Contaminants Committee (FACC) đã chấp
nhận cho sử dụng các chất màu vào thực phẩm và đưa ra danh mục các chất
màu được sử dụng trong thực phẩm. Các loại Carotenoid và ly trích chứa
14


carotenoid đã được ứng dụng để làm chất tạo màu cho thực phẩm. Carotenoid
cũng có ứng dụng nhiều trong lĩnh vực dược phẩm trị liệu.
Carotenoid dùng tạo màu thực phẩm, được trộn với thức ăn gia súc làm
đậm thêm màu vàng, đỏ của lông, da, trứng, thịt gia súc, gia cầm.
1.3. CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT VÀ
CHẾ BIẾN THỨC ĂN
Nấm men là nhóm vi sinh vật được con người sử dụng sớm nhất trong
chế biến thực phẩm. Hàng nghìn năm trước cơng ngun con người đã biết sử
dụng quá trình lên men để sản xuất rượu, làm bánh mì. Ngày nay, rất nhiều
nhà máy với qui mô lớn đã sử dụng vi sinh vật nói chung và nấm men nói
riêng để sản xuất các sản phẩm quan trọng như cồn, axeton, glyxerin mà còn
được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến thực phẩm như sản xuất
rượu, làm nở bột mì, trong sản xuất bánh mì, chế tạo các sản phẩm lên men
như rượu sữa kefir (Tây Nam Á), Johurt (Thổ Nhĩ Kỳ), rượu sake (Nhật Bản),
nước chấm lên men moromi (Nhật Bản)…
Ngoài ra, người ta còn sử dụng nấm men để sản xuất sinh khối nấm
men giàu protein, còn gọi là protein đơn bào (S.C.P-Single Cell Protein) hay
dùng nấm men trong việc làm giàu protein cho các nguyên liệu giàu tinh bột,
các phế phụ phẩm của ngành công nông nghiệp để chăn nuôi gia súc. Dùng

nấm men để lên men trực tiếp thức ăn cho gia súc (phương pháp ủ men) hay
sản xuất chế phẩm sinh học như men tiêu hóa dùng cho lợn con.
Việc sử dụng nấm men trong sản xuất và chế biến thức ăn gia súc dựa
trên những đặc điểm cơ bản của nấm men:
Chủng loại nấm men nhiều, đa dạng trong chuyển hóa và tổng hợp các
hợp chất hữu cơ. Đa dạng hóa về điều kiện sống (nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp
suất, khơng khí, thành phần dinh dưỡng…) nên có thể dễ dàng chọn được các
chủng nấm men có khả năng thích ứng với qui trình sản xuất và đáp ứng được
yêu cầu về sản phẩm mà thực tế sản xuất đòi hỏi.

15


Nấm men có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng. Để tăng đơi khối
lượng cơ thể thì nấm men chỉ cần từ 1-2 giờ, vi khuẩn cần 20-60 phút, nấm
sợi cần 4-12 giờ. Trong khi đó gà con cần 200 giờ, lợn con cần 600 giờ, bê
nghé cần 1500 giờ (Nguyễn Lân Dũng, 1992).
Nấm men có khả năng phát triển trên nhiều nguồn dinh dưỡng khác
nhau, cho phép người ta sử dụng các nguồn dinh dưỡng sẵn có, rẻ tiền mà con
người không thể sử dụng làm thực phẩm để sản xuất sản phẩm từ nấm men sẽ
tăng được số lượng và giảm được giá thành.
Chỉ có một số lồi gây bệnh cho động thực vật như Candida albicus,
cịn hầu hết nấm men không sinh độc tố trong môi trường tự nhiên cũng như
môi trường nhân tạo như nấm mốc và vi khuẩn.
Nấm men cũng như vi sinh vật dễ gây đột biến bằng tác nhân vật lý,
hóa học. Do đó có thể dùng cơng nghệ di truyền để biến đổi đặc điểm sinh
học nấm men theo hướng có lợi.
Giá trị dinh dưỡng của nấm men rất lớn, đặc biệt là hàm lượng protein,
các axit amin và vitamin nhóm B trong tế bào rất cao và dễ hấp thu.
Với đặc điểm sinh lý của nấm men dễ dàng thiết lập dây truyền công nghệ

cao để khai thác sản phẩm từ nấm men nhằm phục vụ cho thực tiễn sản xuất.
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC VỀ NẤM
MEN ĐỎ
1.4.1. Nghiên cứu ngoài nước
Trước đây, các loài nấm men thuộc chi Rhodotorula được coi là nhóm
vi sinh vật hoại sinh có vai trị trong việc làm hư hỏng thực phẩm. Tuy nhiên
gần đây, một số lượng lớn các nghiên cứu đã cho thấy vai trò và tầm quan
trọng trong công nghiệp của chi nấm men này. Nhiều chủng nấm men thuộc
giống Rhodotorula có khả năng sản sinh một lượng lớn các sản phẩm trao đổi
chất như carotenoid, protein đơn bào, axit axetic, lipid và acetaldehyde. Các
sản phẩm này sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, dược, xử lý rác
thải và sử dụng trong chăn nuôi (Gabier và cs., 2005; Xue và cs., 2008;
Schneider và cs., 2013). Ngày nay, nhu cầu đối với carotenoid ngày càng tăng
16