công nghệ sản xuất nấm men bánh mì

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP





CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ




Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC


Sinh viên thực hiện: Lê Minh Hải
MSSV: 0811110021 Lớp: 08csh2

TP. Hồ Chí Minh, 2011



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
LỜI CAM ĐOAN


Em xin cam đoan nội dung bài luận tốt nghiệp là được trích lọc và tổng hợp từ
các nguồn tài liệu rõ ràng, không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu
trích dẫn trong bài là trung thực và em xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của
mình.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2011
Sinh viên
Lê Minh Hải

i

MỤC LỤC

NỘI DUNG TRANG
Danh mục các bảng iii
Danh mục các sơ đồ, hình vẽ iv
LỜI MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1

2. Mục đích của đề tài 1
3. Nội dung của đề tài 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2
1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men 2
1.1.1. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men 2
1.2. Giới thiệu về nấm men bánh mì 9
1.2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới 9
1.2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam 10
1.2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì 10
CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 29
2.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì 29
2.1.1. Nước 29
2.1.2. Nguồn hydratcacbon 29
2.1.3. Nguồn phospho và nitơ 32
2.1.4. Nguồn kali và magie 32
2.1.5. Không khí 33
2.2. Vi sinh vật trong sản xuất nấm men bánh mì 33
2.3. Yêu cầu chất lượng của sinh khối nấm men bánh mì 34
2.4. Công nghệ sản xuất 34
2.5. Thuyết minh quy trình 36
2.5.1. Chuẩn bị dung dịch rỉ đường 36
2.5.2. Nuôi cấy men giống 37
ii

2.5.3. Nuôi nấm men thương phẩm 38
2.5.4. Quá trình lắng 44
2.5.5. Thu nhận sinh khối men ép 44
2.5.6. Bảo quản men ép 47
2.5.7. Thu nhận nấm men dạng khô 47
2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối nấm men 48

2.6.1. Nhiệt độ 48
2.6.2. Oxi hòa tan – độ hiếu khí và nồng độ khuấy trộn 49
2.6.3. pH của môi trường 50
2.6.4. Rượu etylic 50
2.6.5. Ảnh hưởng của các chất hóa học 50
2.6.6. Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường 51
2.7. Một số thiết bị cần thiết trong quá trình sản xuất 51
2.7.1. Thiết bị thanh trùng môi trường 51
2.7.2. Thiết bị lên men 52
2.7.3. Thiết bị ly tâm 53
2.7.4. Thiết bị lọc 54
2.8. Các vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình nuôi cấy nấm men 54
2.9. Các phương pháp bảo quản men giống 56
2.9.1. Phương pháp giữ giống thuần khiết trên môi trường thạch nghiêng 56
2.9.2. Phương pháp giữ giống trong dung dịch saccharose 30 % 56
2.9.3. Phương pháp giữ giống dưới lớp dầu vaselin hoặc paraffin 56
2.9.4. Phương pháp giữ giống ở điều kiện đông khô 57
CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
3.1. Kết luận 58
3.2. Kiến nghị 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 60

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

NỘI DUNG TRANG
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của Na
+

lên thành phẩm men bánh mì 19
Bảng 1.2. Các chất khoáng cần thiết cho nấm men 23
Bảng 1.3. Chức năng của một số vitamin 23
Bảng 1.4. Các chất sinh trưởng cần thiết cho nấm men 24
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của hai loại rỉ đường 30
Bảng 2.2. Điều kiện nhân giống nấm men 37
Bảng 2.3. Bổ sung rỉ đường và các chất dinh dưỡng trong nuôi cấy theo chu kỳ 43
Bảng 2.4. Mật độ nấm men sau mỗi lần ly tâm 46
Bảng 2.5. Ảnh hưởng của một số chất hóa học lên sự tăng trưởng của nấm men 50

















iv

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

NỘI DUNG TRANG
Hình 1.1. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2 3
Hình 1.2. Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3 4
Hình 1.3. Khái niệm về quá trình lên men 4
Hình 1.4. Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử 13
Hình 1.5. Sơ đồ phân loại nấm men 13
Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men 16
Hình 1.7. Sơ đồ cơ chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào 20
Hình 1.8. Đường cong sinh trưởng của nấm men 25
Hình 1.9. Nảy chồi ở nấm men 25
Hình 1.10. Các sản phẩm nấm men bánh mì 26
Hình 2.1. Rỉ đường 30
Hình 2.2. Nguồn DAP và Urea 32
Hình 2.3. Magnesium sulphat 33
Hình 2.4. Sơ đồ Quy trình sản xuất nấm men bánh mì 35
Hình 2.5. Ảnh hưởng của oxi hòa tan đến sự tăng sinh khối của nấm men 40
Hình 2.6. Máy lọc khí 41
Hình 2.7. Đường cong sinh trưởng và nhu cầu oxi trong sản xuất men bánh mì 41
Hình 2.8. Sơ đồ tách men bằng seperator 7 cấp 45
Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa chu kỳ 48
Hình 2.10. Thiết bị thanh trùng bản mỏng 52
Hình 2.11. Thiết bị lên men 53
Hình 2.12. Máy ly tâm 53
Hình 2.13. Máy lọc thùng quay 54
Hình 2.14. Hình thái một số vi sinh vật gây hư hỏng men bánh mì 55

1

LỜI MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề:
Nấm men là nhóm vi sinh vật gần gũi với con người từ xưa đến nay thông qua
các sản phẩm nổi tiếng như: Bia, rượu vang, bánh mì Trước đây mọi người
thường sử dụng NH
4
HCO
3
để làm nở bột mì, nhược điểm của NH
4
HCO
3
là sinh ra
khí NH
3
làm cho bánh có mùi vị không mong muốn.
Ngày nay do nhu cầu của con người ngày càng cao, để đáp ứng nhu cầu “ăn
ngon mặc đẹp của con người”. Vì vậy việc sản xuất nấm men để làm nở bột mì
ngày càng được chú trọng, saccharomyces cerevisiae đã đáp ứng được nhu cầu đó
là làm cho bánh vừa xốp hơn lại vừa có mùi thơm đặc trưng của nấm men giúp cho
ngành sản xuất bánh mì cùng với một số sản phẩm khác đáp ứng được nhu cầu
ngày càng cao của con người. Với những ứng dụng phong phú và đa dạng đó của
nấm men mà em đã quyết định tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất nấm men.
2. Mục đích của đề tài:
Nếu như ở châu Á chủ yếu sử dụng gạo, thì ở châu Âu con người lại dùng lúa
mì làm nguồn lương thực chính. Từ lúa mì, người dân Châu Âu sản xuất ra bánh mì
và một số sản phẩm khác. Do nhu cầu hội nhập của thế giới nên các nước ngày
càng xích lại gần hơn và dần dần bánh mì được xem là loại thức ăn nhanh tiện lợi
và phổ biến ở nước ta. Vì vậy quy trình sản xuất nấm men bánh mì ngày càng được
quan tâm và không ngừng cải tiến và được xem là loại phụ gia không thể thiếu để
sản xuất bánh mì.

3. Nội dung của đề tài:
- Tìm hiểu về Saccharomyces cerevisiae
- Tìm hiểu nguyên liệu dùng trong sản xuất men bánh mì
- Tìm hiểu yêu cầu nấm men bánh mì
- Tìm hiểu quy trình sản xuất men bánh mì


2

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về công nghệ lên men:
1.1.1. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men:
 Giai đoạn: Giai đoạn trước Pasteur(đến 1865). Con người đã biết ứngdụng
tiềm năng của vi sinh vật sản xuất ra các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự
tồn tại của chúng trong tự nhiên:
 Sản xuất đồ uống như rượu vang, bia,…
 Sản xuất tương, nước mắm,…
 Sản xuất các thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia
súc,…
 Tuy một số quá trình được thực hiện ở quy mô rộng rãi, nhưng sự thành công đó
còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiên hay do kinh nghiệm của những người thợ giỏi
truyền lại cho các thế hệ sau.
 Vai trò của vi sinh vật khi chuyển hóa các chất hữu cơ vẫn chưa được con người
biết đến.
 Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lên men tính đến năm
1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm
bệnh. Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu
nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất của sản phẩm. Phương pháp này hiện nay

có ứng dụng rất lớn. Bởi vậy Pasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi
sinh, sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về trao đổi chất trung gian, sự
làm chủ ngày càng nhiều hơn đối với các enzyme.
 Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấm men thuần khiết Saccharomyces
carlsbergensis trong sản xuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là
bước mở đầu cho công nghiệp lên men dựa trên cơ sở khoa học.
 Năm 1898, Eduard Buchner cũng đã nghiên cứu tác dụng men của nhiều nấm
men, đã vạch ra mối liên hệ giữa nấm men và hóa học về men và ứng dụng hoạt
3

động của nấm men vào sản xuất tiếp giống ngoài. Ông đã nghiền nấm men lấy ra
dung dịch có men zymase và cho lên men rượu.
Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử dụng các hoạt tính của vi sinh vật – giai
đoạn này được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học cho quá trình sản xuất đồ
uống chứa cồn.

Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 2
Louis Pasteur (1822 – 1895)
Emil Christian Hansen (1842 – 1909)
Eduard Buchner (1860 – 1917)
 Giai đoạn 3: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chất và sinh tổng hợp
điều khiển được tính từ năm 1941 – 1970, bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng
sinh, những tiến bộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn,
sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ thuật học lên men, việc tách và tinh
chế sản phẩm,…
Giai đoạn này được đặc trưng bởi sự phát triển của một nền công nghiệp vi sinh vật
độc lập. Người ta đã điều khiển được các quá trình sinh tổng hợp ở vi sinh vật và
tạo ra được hàng loạt các chủng đột biến ở vi sinh vật. Nhờ các thành tựu này mà
người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính (bột ngọt), lysine và nhiều loại amino
acid khác.

4

 Giai đoạn 4: (giai đoạn hiện nay) được đánh dấu bằng sự phát hiện ra các
enzyme cắt giới hạn restrictase và các plasmid với sự gắn các gene lạ mang các
thông tin tổng hợp các protein đặc biệt vào một cơ thể đã trở thành một phương
pháp thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt hơn sự biểu hiện của các gene này.
Hình 1.2: Các nhà vi sinh vật học tiêu biểu trong giai đoạn 3
Alexander Fleming (1881 – 1995)
Francis Crick (1916 – 2004)
James Dewey Watson – 1928
Joshua Lederberg – 1925
1.1.1.1. Định nghĩa về lên men:
Quá trình lên men là hoạt động sống của tế bào vi sinh vật trong môi trường.
Quá trình này xảy ra ở điều kiện tự nhiên và quá trình sản xuất công nghiệp.


Hình 1.3: Khái niệm về quá trình lên men
(Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm)
5

 Chú dẫn: 1- lên men rượu (Saccharomyces)
2 - lên men lactic của vi khuẩn lactic
3 - lên men propionic của vi khuẩn Propionic
4a - lên men formic của vi khuẩn đường ruột (E.coli…)
4b - lên men butadiol , một dạng lên men đặc biệt của lên men formic
5 - lên men butyric của Clostridium
Quá trình lên men trong điều kiện tự nhiên, được thực hiện bởi các vi sinh vật
tự nhiên và vật chất lên men có trong tự nhiên.
Quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp là quá trình chuyển hóa chất
hữu cơ nhờ vi sinh vật, tế bào hay enzyme của chúng, được kiểm soát từ giống vi

sinh vật, cơ chất của phản ứng sinh học, quá trình phản ứng sinh học và quá trình
thu nhận, tinh chế sản phẩm. Bản chất của quá trình sản xuất theo quy mô công
nghiệp là sản phẩm của quá trình có định hướng rõ ràng, quy trình sản xuất được
kiểm soát từ khâu sản xuất giống đến quá trình lên men và cuối cùng là quá trình
thu nhận sản phẩm.
Các quá trình lên men công nghiệp thực chất là thực hiện và kiểm soát được
những công việc cơ bản sau:
 Tạo giống và nâng cao chất lượng giống
 Tính toán, thiết kế và chế tạo các thiết bị lên men phù hợp với công nghiệp và sản
phẩm
 Thực hiện các kỹ thuật trong lên men
 Tách, thu nhận và tinh chế sản phẩm
1.1.1.2. Giới thiệu về sản phẩm từ sinh khối vi sinh vật:
 Sinh khối vi sinh vật là khối lượng tế bào vi sinh vật còn sống.
 Sinh khối nấm men làm nở bột mì là sinh khối men Saccharomyces cerevisiae
còn sống, còn hoạt tính lên men rượu, khi trộn với bột mì sẽ lên men rượu, giải
phóng ra CO
2
làm phồng gluten (protein trong bột mì), bột nhào nở làm cho bánh
mì xốp.
1.1.1.3. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi sinh vật công nghiệp:
6

 Nguyên liệu môi trường nuôi cấy:
 Tiêu chuẩn môi trường nuôi cấy vi sinh vật quy mô công nghiệp:
- Năng suất tối đa sản phẩm (SP)/ sinh khối (SK), (đơn vị g, kg)
- Nồng độ SP/SK tối đa (g/l)
- Tốc độ tạo SP/SK tối đa (g/h)
- Sản phẩm phụ tối thiểu
- Chất lượng các mẻ đồng đều (phụ thuộc vào nguyên liệu lên men)

- Dễ dàng chuẩn bị, tiệt trùng môi trường
- Đơn giản hóa các quá trình khác (sục khí, trích ly, tinh chế, xử lý chất thải)
- Giảm thiểu giá thành
 Môi trường tự nhiên: (có thành phần không xác định, được chế tạo từ thực vật
hay động vật)
 Nguồn cacbon:
- Rỉ đường mía,củ cải
- Hạt ngũ cốc
- Cám gạo, mì
 Nguồn nitơ:
- Dịch ép lõi ngô
- Bánh dầu nành, phộng
- Phế thải lò mổ
- Phế thải công nghệ lên men
 Ưu điểm và nhược điểm:
- Ưu điểm: rẻ
- Nhược điểm:
+ Thành phần thay đổi
+ Nhiều sản phẩm phụ
+ Chất lượng không ổn định
 Môi trường tinh chế: (có thể xác định được thành phần các nguồn cơ chất)
 Nguồn cacbon:
7

- Tinh bột mì, khoai tây
- Đường saccharose
- Đường glucose
 Nguồn nitơ:
- NH
4

+
(từ vô cơ)

- NO
3
-
(từ vô cơ)

- Urea (từ chất hữu cơ)
 Ưu điểm và nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Chất lượng ổn định
+ Ít chi phí thu hồi sản phẩm
+ Ít chi phí xử lý chất thải
- Nhược điểm: đắt tiền
 Hướng khắc phục:
Cần phải kết hợp giữa môi trường tự nhiên và môi trường tinh chế để tối ưu hóa
môi trường:
- Tìm nguồn nguyên liệu rẻ hơn
- Dễ nuôi cấy
- Đảm bảo vi sinh vật phát triển tốt trong môi trường nuôi cấy
1.1.1.4. Chuẩn bị giống cho lên men công nghiệp:
 Nhu cầu phát triển trong giai đoạn nhân giống:
 Tiêu chuẩn giống vi sinh vật công nghiệp:
- Vi sinh vật ở trạng thái hoạt động giảm thiểu thời gian pha lag (pha thích nghi)
- Thể tích giống cấy tối ưu
- Hình thái vi sinh vật thích hợp
- Không nhiễm
- Bảo đảm năng suất sản phẩm
 Môi trường nuôi cấy giống:

8

 Phải đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật để vi sinh vật tăng trưởng chứ
không phải tổng hợp sản phẩm. Do đó môi trường nhân giống không giống với môi
trường lên men trong sản xuất.
 Giảm thiểu pha lag trong giai đoạn lên men, do đó môi trường nhân giống phải
tương tự môi trường lên men.
 Các thông số quan trọng cần giữ không đổi trong môi trường nhân giống và môi
trường lên men (pH, áp suất thẩm thấu, thành phần ion).
 Tỷ lệ giống:
 Thể tích giống = 3 – 10 % thể tích môi trường.
- Nếu thể tích giống thấp sẽ gây kéo dài pha lag.
- Nếu thể tích giống cao hơn 10 % sẽ rút ngắn được pha lag, nhằm đạt sinh khối tối
đa trong thời gian ngắn nhất (tăng năng suất), nhưng tăng giá thành.
1.1.1.5. Các phương pháp nuôi cấy trong công nghệ lên men:
Có nhiều cách để phân loại các phương pháp lên men. Dựa vào cách nạp liệu
và thu hồi bán thành phẩm sau lên men, người ta chia ra lên men gián đoạn, liên tục
và bán liên tục.
 Lên men gián đoạn thực hiện theo từng mẻ nên thường có năng suất thấp và chu
kỳ sản xuất bị kéo dài.
 Lên men liên tục thì ngược lại, nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm sau quá trình
lên men liên tục đi ra.
 Lên men bán liên tục là hình thức kết hợp giữa hai phương pháp trên.
Dựa vào thành phần đồng nhất hay không đồng nhất của canh trường người ta
chia ra lên men bề mặt (nổi), lên men bề sâu (chìm) và bán rắn.
 Trong lên men bề mặt, vi sinh vật phát triển trên bề mặt của môi trường cấy và
lấy không khí từ mặt thoáng của môi trường. Phương pháp này thường sử dụng để
sản xuất acid citric và một số enzyme. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này
là tốn kém bề mặt. Tuy nhiên do đầu tư ít nên chừng mực nào đó vẫn được sử dụng.
 Lên men bán rắn là phương pháp trung gian giữa lên men bề mặt và lên men bề

sâu. Hàm lượng nước trong môi trường chiếm khoảng 70 % chất khô. Một số
9

enzyme hiện nay được sản xuất theo phương pháp này. Người ta cải tiến phương
pháp này bằng thiết bị thùng quay nhằm cung cấp đủ oxi cho quá trình lên men và
thực hiện luôn khâu sấy khô sau lên men. Điều khó khăn là do sự truyền nhiệt kém
của các chất độn nên khó thực hiện khâu thanh trùng.
 Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Nó có thể cho phép
kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng.
Do hệ thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống nhất.
1.1.1.6. Thu hồi sản phẩm trong công nghệ lên men:
Để thu hồi sản phẩm phải trải qua nhiều bước. Số lượng các bước phụ thuộc
vào nguyên liệu ban đầu, nồng độ ban đầu, sự ổn định về mặt sinh học của các sản
phẩm và mức độ yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm.
Bước đầu của việc thu hồi sản phẩm là tách tế bào và các sản phẩm không
hòa tan ra khỏi dịch lên men bằng cách lọc hoặc lắng. Để trích ly các sản phẩm bên
trong tế bào thì phải phá vỡ tế bào bằng các phương pháp vật lý (siêu âm, ép, lạnh
đông rồi để tan…) hoặc các phương pháp hóa học (sử lý bằng acid, trích ly bằng
axeton,…) hoặc bằng phương pháp sinh học (dùng enzyme). Nếu sử dụng acid thì
sản phẩm phải bền vững trong môi trường acid.
Các sản phẩm lên men có trong môi trường ít thì phải làm đậm đặc.Các
phương pháp thường dùng để tách sản phẩm như: lọc, ly tâm, lắng, trích ly, sắc ký ,
cô đặc, kết tủa, kết tinh, sấy khối, nghiền,…
1.2. Giới thiệu về nấm men bánh mì:
1.2.1. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì trên thế giới:
 Các công ty sản xuất men bánh mì tại Trung Quốc:
- Công ty thực phẩm Just Long là công ty TNHH sản xuất nấm men bánh mì được
thành lập vào năm 1995 và đến nay đã mở rộng kinh doanh cho hơn 10 quốc gia
khắp thế giới. Trong đó có các nước như: Nigeria, Yeman, Algeria ,Đức và Ai
Cập,…

- YEAST.WE BAKERS là một trong những nhà sản xuất và xuất khẩu men khô,
men tươi,… hàng đầu được chứng nhận bởi tiêu chuẩn của Đức – TUV ISO 9001.
10

- AKAMAYA được thành lập vào năm 1994. Là công ty chuyên sản xuất nấm men
bia, nấm men bánh mì tươi, men khô và chất tăng bánh mì. Tại nhà máy, tất cả các
quá trình lên men, tách và lọc đều được tự động hóa. Được chứng nhận bởi tiêu
chuẩn TUV và TSE DIN/TS- EN- quản lý chất lượng ISO 9001. Sản phẩm của nhà
máy được xuất khẩu sang 108 quốc gia ở 5 châu lục và đã được chứng nhận là một
thương hiệu được ưa thích bởi các thợ làm bánh trên thế giới.
 Công ty sản xuất men bánh mì tại Hàn Quốc:
- Công ty Jenico Foods Co.Ltd là nhà máy sản xuất men bánh mì ở Hàn Quốc từ
năm 1953. Nhà máy đã liên doanh với tổng công ty thực phẩm Hoa Kỳ vào năm
1974 – 1987. Với trình độ kỹ thuật tự động hóa, nhà máy luôn tạo ra nguồn sản
phẩm phong phú và đa dạng.
1.2.2. Tình hình sản xuất nấm men bánh mì tại Việt Nam:
Do nấm men bánh mì có vai trò quan trọng và quyết định đến chất lượng bánh
mì thành phẩm, nên tại Việt Nam nhu cầu về men bánh mì ngày càng tăng và hiện
đang ở mức khá cao: Khoảng 4 – 5 tấn / ngày. Trong khi đó, chỉ có khoảng 15 cơ
sở đang sản xuất men bánh mì chủ yếu là các cơ sở tư nhân với trang thiết bị còn
thô sơ, quy trình công nghệ lạc hậu. Do vậy, việc sản xuất men bánh mì còn nhiều
nhược điểm, trong đó phải kể đến: hiệu suất men thấp, chất lượng không ổn định,
bảo quản phức tạp và tốn kém.
1.2.3. Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất men bánh mì:
1.2.3.1. Vài nét lịch sử về Saccharomyces cerevisiae:
Loài người đã sử dụng nấm men để làm nở bánh mì từ trước khi biết được
hình thái, cấu tạo và đặc tính sinh lý, sinh hóa của chúng.
Lúc đầu, những người châu Âu để bột mì lên men tự nhiên và làm bánh.
Người ta thấy nếu để bột lên men tự nhiên thì khối lượng bột sẽ nhiều hơn và khi
nướng bánh sẽ có mùi thơm và vị chua hấp dẫn, nhưng người ta không biết tại sao

lại thế.
11

Sau đó, vào thế kỷ 17 người châu Âu bắt đầu không cho bột mì lên men tự
nhiên nữa mà sử dụng nấm men bia để nhào bột. Kết quả của việc làm này là khối
bột nở đều hơn, bánh thơm hơn, đặc biệt là không chua như cho ủ tự nhiên.
Lúc đầu người châu Âu chỉ hớt lớp bọt ở trên dịch lên men và đem làm bánh
mì. Lớp bọt này chứa nhiều tế bào nấm men chết, do đó rất khó bảo quản và đôi khi
làm hư quá trình làm bánh. Họ đã cố gắng khắc phục nhược điểm này bằng cách
loại bỏ phần nước và cho thêm bột khoai tây vào cặn men bia, lấy vải ép bỏ được
nhiều nước trong cặn men bia.
Năm 1850 bắt đầu giai đoạn rất quan trọng trong sự phát triển của công nghệ
sản xuất nấm men bánh mì: người châu Âu đã biết sản xuất sinh khối nấm men
bánh mì dạng nhão (dạng paste). Lúc đầu họ lấy cặn nấm men từ quá trình sản xuất
rượu, chuyển cặn men này sang thùng đựng nấm men, rửa sạch nấm men bằng
nước lạnh và đưa vào máy ép vít.
Nhà máy đầu tiên vừa sản xuất rượu vừa sản xuất nấm men ép là nhà máy của
nước Áo được xây dựng tại Viên vào năm 1860. Từ đó, phương pháp sản xuất này
được phát triển rất rộng rãi ở các nước châu Âu. Theo phương pháp này, bắp được
nghiền nhỏ, nấu với acid yếu và được thủy phân bằng malt đại mạch. Người ta
thường cho hai phần bột bắp và một phần đại mạch để tiến hành thủy phân. Sau 12
giờ tiến hành lên men, khi khối lên men sủi rất nhiều bọt, người ta lấy hết phần bọt
này, làm lạnh và cho đi ép, còn lại đem chưng cất để thu rượu mạnh. Hiệu suất của
phương pháp này thường rất thấp. Sinh khối nấm men thường chỉ khoảng 9 – 10 %,
rượu là 30 % so với khối lượng nguyên liệu.
Năm 1878, L. Pasteur nghiên cứu ảnh hưởng của oxi đến sự phát triển của
nấm men. Kết quả cho thấy khi có mặt của oxi, hiệu suất thu nhận nấm men rất cao.
Kết quả nghiên cứu của L. Pasteur được phổ biến rộng rãi ở các nước châu Âu.
Khó khăn nhất trong việc cung cấp oxi cho quá trình lên men ở giai đoạn này là
người châu Âu sử dụng loại môi trường nhão. Do đó oxi rất khó phân tán đều và

khó thổi khí cho toàn bộ khối môi trường nhão này.
12

Sau đó, năm 1886, người dân châu Âu bắt đầu thay đổi môi trường. Người ta
không dùng môi trường nhão nữa mà sử dụng dung dịch nước đường. Phương pháp
này lần đầu tiên được áp dụng tại nhà máy Gianthan (nước Anh). Bột mì hay đại
mạch được thủy phân thành đường. Người ta lấy nước đường này để sản xuất nấm
men. Cứ 100 kg bột người ta thu được 18 – 20 kg nấm men và 20 – 22 lít rượu .
Tuy nhiên, chất lượng nấm men vẫn chưa tốt.
Năm 1900, người ta sử dụng máy ly tâm tốc độ cao để tách nước ra khỏi nấm
men và phương pháp nuôi cấy nấm men được hoàn thiện dần. Lúc đầu người ta
nuôi cấy nấm men ở 15 – 17
0
C, hiệu suất tăng hơn bình thường từ 2 – 8 %. Sau đó
người ta nuôi nấm men ở nhiệt độ cao hơn (25 – 30
0
C) với dung dịch đường 4 %,
lượng khí thổi vào là 50 – 80 m
3
/giờ. Kết quả đạt được rất tốt: cứ 100 kg bột đem
thủy phân và nuôi nấm men sẽ thu được 30 – 40 kg nấm men và 12 – 15 lít cồn.
Sau đó, kỹ thuật nuôi nấm men càng được cải tiến. Người ta thay bột thủy
phân bằng rỉ mật (rỉ đường) hoặc phế liệu nhà máy đường, nhà máy bánh kẹo.
Lượng đường dùng để lên men cũng giảm hơn, lưu lượng khí được tăng lên để tăng
khả năng hô hấp của nấm men.
Năm 1916, xuất hiện nhà máy đầu tiên thực hiện những cải tiến này. Người ta
cũng biết cho vào dịch lên men các muối vô cơ như amon hay muối phosphate và
kết quả là hiệu suất thu nhận nấm men từ 35 – 45 % đã tăng lên 55 – 65 %.
Năm 1940, nhà máy men bánh mì lớn nhất châu Âu với công suất 16500 tấn /
năm được khánh thành ở Moscow. Từ đó đến nay, hầu như nước nào ở châu Âu

cũng có hàng chục nhà máy lớn nhỏ sản xuất nấm men bánh mì.
1.2.3.2. Tên gọi:
Nấm men Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong
nghành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn,… Saccharomyces có nghĩa là
nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế
giới.

13

Hình 1.4: Nấm men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử
1.2.3.3. Phân loại:
Nấm men nở bột mì thuộc giới nấm (Eumycophyta),lớp Ascomycetes, bộ
Endomycetes, họ Saccharomycetaceae, giống saccharomyces và loài Cerevisiae.
Chúng gồm khoảng 40 loài khác nhau, nhưng trong đó Saccharomyces
cerevisiae là được sử dụng phố biến nhất.



Hình 1.5: Sơ đồ phân loại nấm men
(Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức Phẩm)

14

1.2.3.4. Đặc điểm hình thái và kích thước:
Tế bào nấm men có các hình dạng như: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình
quả chanh, hình trụ, hình thùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành sợi. Nấm men có
thể thay đổi hình dáng và kích thước trong các giai đoạn phát triển và điều kiện môi
trường xung quanh. Hình thái của chúng không thay đổi chỉ ở các giống nuôi cấy
khi còn trẻ trong các môi trường dinh dưỡng tiêu chuẩn.
So với các vi sinh vật khác (đối với vi khuẩn chẳng hạn), tế bào nấm men có

kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7 µm, chiều dài 8 – 12 µm (1 µm =
10
-6
m). Với kích thước này ta có thể ước tính bề mặt của nấm men trong một lít
dịch lên men vào khoảng 10 m
2
và do vậy cường độ trao đổi chất của tế bào nấm
men với môi trường xung quanh là vô cùng to lớn.
1.2.3.5. Thành phần cấu tạo tế bào nấm men:
Tế bào nấm men được cấu tạo chủ yếu từ những thành phần cơ bản sau: vỏ tế
bào, màng tế bào chất, tế bào chất, nhân tế bào và một số thành phần khác.
 Vỏ tế bào:
Bao quanh tế bào nấm men là một lớp màng mỏng dày đặc, mềm mại có thể đàn
hồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động bên ngoài và chất độc.
Vỏ tế bào nấm men mang điện. Nó có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều
chỉnh các chất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi
qua các lỗ nhỏ vào trong tế bào.
Thành phần hóa học của vỏ tế bào gồm các phức chất protein – polysaccharide.
Vỏ tế bào dày khoảng 25 nm và chiếm khoảng 25 % khối lượng tế bào. Trong thành
phần polysaccharide thấy có glucan (chủ yếu) và mannan. Tổng hai hợp chất này chiếm
tới 90% chất khô của vỏ tế bào. Glucan là một polymer phức tạp từ các tiểu phần là
glucose. Glucan là thành phần chính cấu tạo nên vỏ tế bào.
 Màng tế bào chất:
Xung quanh tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng. Chiều dày
không quá 0,1 nm (1 nm = 10
-9
m) dính chặt với tế bào chất. Màng tế bào chất có 4
chức năng cơ bản: tác dụng như rào chắn thẩm thấu, điều chỉnh chất dinh dưỡng từ
15

môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế
bào.
 Tế bào chất:
Tế bào chất hay còn gọi là nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo từ protein
(đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydratcacbon, lipit, chất khoáng,nước và
các hợp chất khác nữa. Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở dạng tự do để hòa
tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết. Tế
bào chất có độ nhớt cao tương tự như glyxerin hoặc siro đặc (gấp 800 – 8000 lần so
với nước). Khi tế bào già độ nhớt này giảm.
 Nhân tế bào:
Nhân tế bào nấm men có màng vỏ, hạch nhân (thể nhiễm sắc – karyokon) và
chất nhân (karyoplasma). Vỏ nhân tham gia vào điều hòa các qui trình trong nhân
bằng cách thay đổi tính thấm và thông báo trực tiếp giữa nhân với môi trường bên
ngoài tế bào, cũng như giữa nhân và tế bào chất.
Đường kính của nhân tế bào nấm men vào khoảng 2 µm. Phần lớn nhân có
dạng hình cầu hoặc elip. Sự phân bố của chúng trong nội bào có thể thay đổi trong
suốt quá trình sống của tế bào. Kích thước nhân của tế bào nấm men không đồng
nhất.
Thành phần hóa học cơ bản của nhân là acid deoxyribonucleotic (DNA) có
liên quan đến sự truyền thông tin di truyền từ thế hệ này tới thế hệ tiếp sau.
 Các thành phần khác:
- Không bào (vacuole): là một cơ quan nội bào có dạng hang (hốc) chứa đầy dịch
bào và được tách ra từ tế bào chất thành màng không bào. Hình dạng không bào
thay đổi liên tục, chuyển dịch và tiếp xúc với tế bào chất. Trong dịch bào ngoài
các chất điện ly hòa tan trong nước còn có các hợp chất dạng keo như protein,
chất béo, hydratcacbon và enzyme chứa trong bào quan này. Trong dịch bào còn
thấy có mặt Na, K, Ca, Mg, Cl, SO
4
và PO
4

ở dạng các nguyên tử riêng biệt hoặc
16

muối không làm cho nồng độ của chúng ở đây cao hơn nhiều lần hàm lượng muối
ở môi trường xung quanh.
Kích thước và hình dáng không bào thay đổi rất nhiều. pH trong dịch bào là 5,9 –
6,0; áp suất thẩm thấu của dịch bào gần với của dung dịch muối NaCl 2,5 – 3,5%.
Không bào của nấm men trưởng thành thường lớn hơn khi ở tế bào trẻ.

- Ty thể (Mitochondria hay Chondrixom):
Ty thể có dạng hạt nhỏ, dạng que hoặc dạng sợi mảnh phân bố trong tế bào chất ở
khoảng giữa vỏ tế bào và không bào, chiều dài của sợi ty thể là 0,2 – 0,7 µm. Hình
dáng của nó thay đổi trong quá trình nuôi cấy, có thể là từ các hạt hoặc que hay sợi
đơn kết thành chuỗi.
Ty thể của nấm men cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70% protein.
Trong số protein này có khoảng 25 – 75% ở dạng protein cấu trúc.
- Ribosome: Tương tự các vi sinh vật khác, ribosome của nấm men cũng tham gia
vào quá trình tổng hợp các hợp chất trong cơ thể. Ribosome ở tế bào nấm men tồn tại
hai loại: loại 80 S gồm hai tiểu thể 40 S và 60 S; loại 70 S gồm hai tiểu thể 50 S và
40 S. Ribosome chứa khoảng 40 - 60% RNA.
Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men
(Nguồn: Nấm men công nghiệp – Lương Đức phẩm)
17

 Chú dẫn: Sc – sẹo chồi Mi- ti thể
Cm - màng tế bào N- nhân
Cp - tế bào chất NL - chất nhân
D - thể gongi Po - polyphosphat
ER - lưới nội chất Rb - Riboxom (80s)
Li - lipit Cw - vỏ tế bào

V - không bào
1.2.3.6. Thành phần hóa học của nấm men:
Cũng như các cơ thể sống khác, thành phần cơ bản và chủ yếu của tế bào nấm
men là nước – khoảng 75 % khối lượng chung.
Thành phần sinh khối khô của nấm men gồm có:
- Chất vô cơ: 5 – 10 %
- Cacbon: 25 – 50 %
- Nitơ: 4,8 – 12 %
- Protein: 30 – 75 %
- Lipit: 2 – 5 %
Chất khô của tế bào nấm men gồm có 23 – 28 % là chất hữu cơ và 5 – 7 % là
chất tro. Chất hữu cơ ở đây gồm có: protein (13 – 14 %), glucogen (6 – 8 %),
cellulose (1,8 – 2 %), chất béo (0,5 – 2 %).
 Protein: Nấm men có hàm lượng protein nguyên liệu trung bình khoảng 50 %
(tính theo chất khô) và khoảng 45 % protein hoàn chỉnh.
 Glycogen: Là những chất dự trữ nguồn cacbon (hydratcacbon của nấm men). Khi
trong môi trường thiếu nguồn cacbon dinh dưỡng, glycogen sẽ được huy động tham
gia vào quá trình tiêu hóa của nấm men và giải phóng ra nước và khí cacbonic.
 Tregalose: Hợp chất thường kết hợp với hàng loạt hạt glycogen làm nguồn dự trữ
cacbon rất cơ động. Ở cùng một pH hàm lượng tregaloza tăng thì nitơ giảm.
 Chất béo: Chiếm 2- 5 %, trong tế bào nấm men có các acid oleic, linoelic,
palmitic.
18

 Tro: Trong tro nấm men gồm có: P
2
O
5
(25 – 60 %), CaO (1 – 8 %), MgO (4 – 6
%), Na

2
O (0,5 – 2 %), SO
3
2-
(0,5 – 6 %), SiO
2
(1 – 2 %), Fe
2
O
3
(0,05 – 0,7).
 Photpho: Ngoài Photpho còn có các dạng khác nhau tham gia vào các quá trình
trao đổi năng lượng của tế bào như: lưu huỳnh (S), sắt (Fe), Magie (Mg), Kali (K),
Canxi (Ca).
 Các nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với
sinh sản và hoạt động sống của nấm men. Chúng tham gia vào thành phần của
nhiều enzyme, vitamin và nhiều hợp chất khác nữa trong các quá trình sinh tổng
hợp các sản phẩm của tế bào.
 Vitamin và nhân tố sinh trưởng: Để cho nấm men được phát triển bình thường và
lên men được bình thường cần phải có các vitamin làm co-factor trong nhiều
enzyme của tế bào nấm men. Nấm men có thể tổng hợp được tất cả các vitamin
trong chừng mực nào đó (nhiều hoặc ít), ngoại trừ biotin (vitamin H). Vì vậy trong
môi trường dinh dưỡng nhất dịnh phải có vitamin này trong môi trường nuôi cấy.
1.2.3.7. Dinh dưỡng của nấm men:
Người ta thường chia làm hai nguồn dinh dưỡng đối với nấm men. Đó là dinh
dưỡng ngoại bào và dinh dưỡng nội bào. Chất dinh dưỡng ngoại bào được thấm qua
màng vào tế bào từ các chất của môi trường nuôi cấy bên ngoài.
Các chất dinh dưỡng khi được sử dụng sẽ đi vào thành phần tế bào để phục vụ
cho sinh trưởng hoặc cung cấp năng lượng cần thiết cho đời sống của tế bào.
 Vận chuyển vật chất qua màng tế bào:

Có hai cách vận chuyển vật chất qua màng tế bào chất: khuếch tán và đặc
hiệu hóa lập thể. Mỗi cách đều có hai dạng: vận chuyển chủ động và vận chuyển
thụ động. Ở khuếch tán thụ động vật chất qua màng không tốn năng lượng, vật chất
được qua màng ở dạng chất hòa tan và đi qua màng nhờ tính bán thấm của màng
(các chất không mang điện như: saccharose, rượu, acid hữu cơ, amino acid).
Khi các chất qua màng thường được một kiểu protein đặc biệt lưu trú ở đây
giúp đỡ. Protein đặc biệt này là enzyme permeasa tham gia vào thành phần của
màng tạo điều kiện cho vật chất thấm qua. Khi vật chất hòa tan đi qua màng sinh
19

học permeasa cũng được hòa tan cùng với vật chất và cùng khuếch tán vào tế bào,
sau đó permeasa được giải phóng để vận chuyển chất mới. Như vậy, vật chất muốn
qua màng được phải có khả năng kết hợp với chất mang-protein. Chất mang này là
enzyme permeasa đặc hiệu và vận chuyển theo kiểu này được gọi là vận chuyển
hóa lập thể.
Các chất tích điện trong dung dịch như muối KCl, magie, canxi và các kim
loại khác có thể qua màng tế bào theo thang nồng độ hay vận động ngược lại thang
nồng độ.
Ngoài nguồn hydratcacbon và nguồn nitơ vô cơ hoặc hữu cơ, nấm men còn sử
dụng các nguyên tố vi lượng như K, Na, Ca, Mg. Riêng ion Na
+
là thành phần duy
nhất di chuyển vào tế bào bằng cả hai cơ chế thụ động và chủ động và khi nó thâm
nhập vào tế bào, mang theo cả saccharose, amino acid, ngay cả khi không có sự
chênh lệch nồng độ các chất này giữa tế bào và môi trường. Kết quả thí nghiệm cho
thấy khi thêm NaCl vào môi trường từ 1 – 1,5 %, dẫn đến quá trình tổng hợp hoạt
động tăng, gia tăng hoạt tính sinh sản của nấm men và hiệu suất thành phẩm cao
hơn, phẩm chất thành phẩm được cải tiến, đồng thời hạn chế của sự phát triển của
nấm men lạ.
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của Na

+
lên thành phẩm men bánh mì
Thành phần trong tế bào Chất lượng nấm men Phương
pháp nuôi
Chất khô Độ ẩm Hoạt lực làm
cô bột
Tính nhạy
cảm thẩm
thấu (phút)
Không
thêm NaCl
34,7 65,3 60 – 75 5 – 20
Có thêm
NaCl
40,0 60,0 45 – 55 0 – 6
(Nguồn: Sản xuất sinh khối nấm men bánh mì – Nhóm báo cáo lên men –
GVHD: PGS – TS Lê Văn Việt Mẫn)