Đề tài Sản xuất sinh khối vi sinh vật làm thức ăn gia súc

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

1
LỜI MỞ ĐẦU

Nhiều vi sinh vật (VSV) có khả năng tổng hợp được lipid và tích lũy trong tế bào
với lượng khá lớn. Nấm men là loài vi sinh vật đầu tiên được nhận thấy có sự tích lũy
lipid cách đây khoảng hơn một thế kỷ. Sau đó, các vi sinh vật tích lũy lipid khác cũng
được nhận ra như vi khuẩn, nấm mốc, vi tảo.

Những nghiên cứu về vi sinh vật giàu lipid được chú ý đến nhiều hơn do lipid vi
sinh vật có chứa nhiều acid béo không no quan trọng. Vi sinh vật là cơ thể có tốc độ sinh
trưởng rất mạnh, khả năng tăng trưởng nhanh. Chỉ trong một thời gian rất ngắn ta có thể
thu nhận được một khối lượng sinh khối rất lớn. Đồng thời các vi sinh vật giàu lipid có
khả năng sống trên mọi cơ chất như rỉ đường, gỗ tạp, rơm rạ, bã mía, nườc thải … Chính
vì những lý do đó nên vi sinh vật được đưa vào sản xuất sinh khối để làm thức ăn cho gia
súc giàu lipid
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo nhờ sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô thuộc
Bộ môn Công nghệ thực phẩm, đặc biệt là thầy Lê Văn Việt Mẫn, nhóm em đã hoàn
thành đề tài này, xin cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô, cũng như cảm ơn sự động viên,
giúp đỡ của các bạn trong quá trình thực hiện đề tài.
Bài báo cáo của nhóm em không tránh khỏi thiếu sót, xin quý thầy cô chỉ dẫn
thêm, giúp chúng em có kinh nghiệm để thực hiện những báo cáo tiếp theo.
Xin chân thành cảm ơn.

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

2
I. GIỚI THIỆU CHUNG

Không phải tất cả các vi sinh vật đều có thể tích lũy lipid. Các vi sinh vật chứa

nhiều lipid thường thấy :
Vi khuẩn : Mycobacterium, Corynebacterium, Azotobacter, Rhizobium,
Bacillus,Pseudomonas, Spirillum
Nấm mốc: Geotrichum, Candidum, Mucor, Fusarium, Penicillium, Aspergillus
Đặc biệt nấm men là đối tượng được nhiều nhà nghiên cứu chú ý nhất, như các
nấm men Rhodotorula glutinis, Trichosporon pullulans, Metschnikơia (Candida)
pulcherrima và Saccharomyces cerevisiae.


Hình 1 : Hình giọt lipid cuả giống Cryptococcus curvatus





SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

3
I.1. Môi trường
Sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền và hiệu suất chuyển hoá cao đó là các loại phế
liệu, phụ phẩm của một số ngành công nghiệp khác. Nguồn nguyên liệu này rất phong
phú, đa dạng, rẻ tiền, dễ kiếm như: rỉ đường, khi thuỷ phân gỗ tạp, rơm rạ, bã mía… do
vậy giá thành của sản phẩm sẽ thấp. Đồng thời sử dụng nguyên liệu này sẽ góp phần giải
quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải và nước thải.
Đặc trưng của môi trường nuôi cấy vi sinh vật giàu lipid
− Nồng độ N rất thấp và nồng độ C là dư thừa. Tỷ lệ C:N thường dao động trong
khoảng 30:1- 50:1.
− Nồng độ chất khô khoảng 2-10%, thường sử dụng ở nồng độ 8%

Bảng 1: Sự phát triển của Rhodotorula glutinis và hàm lượng lipid theo nồng độ mật rỉ củ

cải đường


Thành phần môi trường:
− Nguồn Carbon:
Nhiều loài nấm men giàu béo có thể sống trên nhiều dạng cơ chất như là đường
tinh khiết ( ví dụ: glucose, sucrose, và fructose), hỗn hợp đường chứa trong mật rỉ,
lactose chứa trong nước whey, ethanol, tinh bột….
− Nguồn Nitơ: NH
4
Cl, NH
4
NO
3
, (NH
4
)
3
PO
4
, (NH
4
)
2
SO
4
, Casein, rượu bắp ngâm,
Peptone, Trypone, Urea, dịch chiết nấm men.
− Muối hòa tan: (NH
4

)
2
SO
4,
KH
2
PO
4,
MgSO
4
. 7H
2
O





SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

4
I.2. Điều kiện nuôi cấy
Nhiệt độ
Nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ tối ưu của từng loài vi sinh vật. Nhiệt độ thường dao
động trong khoảng 28-37
o
C. Nhiệt độ phát triển của vi sinh vật tăng lên thường dẫn đến
tăng sự cân đối về hàm lượng acid béo đã bão hòa, và sự tích lũy lipid

Bảng 2 : Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự tích lũy lipid và thành phần acid béo của

Candida 107 phát triển ở cùng tốc độ pha loãng trong nuôi cấy liên tục 1 giai đoạn và 2
giai đoạn


pH

pH phụ thuộc vào từng loài nhưng thường khoảng 3.5-7.5 . Sự ảnh hưởng của pH lên sự
tích lũy lipid là không đáng kể và ít được quan tâm. pH ảnh hưởng lên thành phần acid
béo cũng khá ít.
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

5
Để điều chỉnh pH người ta thường dùng acid citric
Thông thoáng khí

Việc cung cấp không khí giàu O
2
có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tích lũy lipid của vi
sinh vật. Quá trình hình thành acid béo không bão hòa là một quá trình phụ thuộc mức độ
O
2
và thành phần acid béo của lipid cũng bị ảnh hưởng

Bảng 3 : Ảnh hưởng của tỉ lệ thông thoáng khí trong sự tích lũy lipid và thành phần của
Candida 107 phát triển ở cùng tỷ lệ pha loãng trong nuôi cấy một giai đoạn và hai giai
đoạn

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

6
I.3. Đặc điểm sinh lý

Các vi sinh vật có khả năng tích lũy béo có khả năng phát triển trong điều kiện
nguồn Nitơ vô cùng bé, và khi nguồn Nitơ đã cạn kiệt vẫn có thể sống trong 24- 48h. Sự
cạn kiệt của nguồn Nitơ so với các thành phần dinh dưỡng khác chính là lý do dẫn đến sự
tích tụ lipid
Các vi sinh vật giàu béo có một loại enzyme đặc biệt mà các loài vi sinh vật không
có khả năng tích lũy lipid không có, đó chính là : ATP: citrate lyase.
Các vi sinh vật quan trọng trong sự tổng hợp lipid trong vi sinh vật giàu béo là:
ATP: citrate lyase (ACL), malic enzyme (ME), AMP deaminase, isocitrate
dehydrogenase (ICDH)

Cơ chế tích lũy lipid

Sự tích lũy lipid trong vi sinh vật giàu béo bắt đầu khi nó cạn kiệt một chất dinh dưỡng
trong môi trường; thường là Nitơ, nhưng với sự dư thừa carbon ( thường ở dạng glucose)
vẫn được duy trì. Glucose tiếp tục được tế bào sử dụng và biến đổi thành triacylglycerol
với tốc độ nhanh hơn hay chậm hơn khi lipid được tổng hợp trong giai đoạn phát triển cân
bằng. Tuy nhiên, vì sự cạn kiệt về nguồn Nitơ dẫn đến sự phát triển tế bào bị ngăn chặn,
lúc này lipid được hình thành và tích lũy trong các tế bào sống ( những tế bào không thể
phân chia được nữa). Từ đó ta có vi sinh vật “ béo phì”. Cuối giai đoạn tích lũy lipid tế
bào cần được thu nhận và xử lý ngay. Nếu glucose hay cơ chất khác trở nên cạn kiệt vào
cuối quá trình lên men thì vi sinh vật sẽ bắt đầu sử dụng lipid như vai trò của nguyên liệu
tích lũy cho phản ứng, như một kho dự trữ của carbon, năng lượng, và thậm chí có thể là

nước.
Vấn đề hóa sinh đầu tiên có thể nhận thấy sau sự cạn kiệt về nguồn Nitơ từ môi trường
phát triển là sự hoạt hóa của AMP deaminase:

Sự hoạt động này có thể thấy như một cơ chế tìm ammonia, cái có thể trở thành một đơn
vị giới hạn ngắn để giảm bớt sự thiếu hụt Nitơ trong các tế bào. Kết quả của sự giảm
AMP thì xảy ra đồng thời với sự thay đổi đột ngột trong sự tiêu thụ O
2
của tế bào và thải
CO
2
. Điều này tác động đến isolate(NAD
+
- linked) dehydrogenase (ICDH) trong thời gian
ty lạp thể hoạt động chậm hoặc ngừng hoạt động. Enzyme này trong vi sinh vật giàu béo
là một đòi hỏi tuyệt đối cho AMP, nhưng đối với tế bào vi sinh vật không giàu béo thì
không cần thiết. Sự khử hoạt tính của ICDH xuất hiện khi sự giảm lượng AMP trong tế
bào. Sự ngừng hoạt động của ICDH nhanh chóng dẫn đến sự hình thành citrate từ
isocitrate, sau đó nhanh chóng cân bằng với citrate theo aconitase. Citrate được vận
chuyển khỏi ty lạp thể, theo hệ thống vận chuyển malate hay citrate, và được tách ra trong
dịch bào tương bởi một enzyme, enzyme này thi không có mặt trong tế bào không giàu
béo. Đó là ATP: citrate lyase (ACL)

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

7
Những vi sinh vật không có ACL thì không thể tích lũy lipid. Một số vi sinh vật được tìm
thấy có chứa enzyme này nhưng cũng không tích lũy lipid hoặc tích lũy rất thấp. Sự có
mặt của enzyme này không giải thích được vì sao những loài vi sinh vật giàu béo khác
nhau thì có khả năng tích lũy lipid khác nhau. Điều này cho thấy rằng ACL là yếu tố tiên

quyết để xảy ra sự tích lũy lipid nhưng nó không là yếu tố duy nhất để sự tích lũy lipid
xảy ra. Do đó hoạt động của enzyme khác sẽ đảm nhận trách nhiệm điều khiển phạm vi
sinh tổng hợp lipid trong sinh vật, và enzyme điều khiển này chính là malic enzyme
(ME).
Malic enzyme hoạt động như là một nguồn NADPH duy nhất cho sự tổng hợp acid béo
(FAS). Nếu ME bị ức chế, hoặc bị khuyết tật về mặt di truyền thì sự tích lũy lipid sẽ rất
chậm. Không có nguồn NADPH nào khác dùng cho FAS. Độ bền của ME có vai trò
quyết định và nó gắn liền với FAS. Khi ME ngừng hoạt động thì sự tích lũy lipid cũng
ngưng lại. Không có một enzyme nào khác cho thấy có sự tương quan.

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

8

Hình 2 : Sơ đồ sinh tổng hợp lipid của vi sinh vật giàu béo



SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

9
Đặc điểm lipid vi sinh vật
Những loại lipid được tìm thấy trong các vi sinh vật giàu béo thì rất đa dạng và phụ thuộc
vào từng loài. Tricacylglycerol chiếm khoảng 95% trong các lipid, những loại lipid phổ
biến khác như glycolipid, monovà diacylglycerol thường chiếm khoảng 10% tổng lượng
lipid. Ngoài ra còn có một số loại lipid không phổ biến như sulfo- và peptidolipid, các
hydrocarbon, sterol, polyhydroxyalkanoate, wax ester, glycerosulfate và các ether lipid
được tìm thấy trong vi khuẩn. Nấm men và nấm mốc sản xuất ra những loại khác nhau
của carotenoid, steroid, sphingolipid của glycolipid. Các acid béo phân nhánh và acid béo
hydroxy xuất hiện trong lipid của vi khuẩn. Lipid của vi tảo cho thấy một tỷ lệ cao khác

thường của các acid béo không bão hòa cao phân tử ( PUFAs) liên kết với các lipid phân
cực. Acid béo của nấm men thì tương tự như dầu thực vật, với oleic, palmitic, linoleic, và
acid stearic tự do. Acid béo của nấm mốc thì đa dạng hơn nấm men, với các acid béo
mạch ngắn ( C10-C14), PUFAs, và các acid béo hydroxy.



Hình 3 : Các loại lipid của vi sinh vật
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

10


Hình 4 : Các loại acid béo của vi sinh vật


Bảng 4: Hàm lượng lipid và mức độ thành phần acid béo chính trong sinh khối của các vi
tảo tích lũy lipid






SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

11

Bảng 5: Hàm lượng lipid và mức độ thành phần acid béo chính trong sinh khối của các
nấm men tích lũy lipid

Bảng 6: Hàm lượng lipid và mức độ thành phần acid béo chính trong sinh khối của các
nấm mốc tích lũy lipid

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

12
Bảng 7: Tỉ lệ sản sinh lipid của một số loại vi sinh vật


SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

13
II. VI SINH VẬT :Rhodotorula glutinis

Rhodotorula glutinis được phân lập từ những vùng đất bị nhiễm bẩn như xung quanh khu
vực nhà máy đường, nhà máy sản xuất mì chính ( monosodium glutamate)…

Kingdom:Fungi
Phylum:Basidiomycota
Class:Urediniomycetes
Order: Sporidiales
Family:Sporidiobolaceae
Genus:Rhodotorula

( Theo F.C. Harrison)

II.1. Đặc điểm hình thái

Hình 5: Rhodotorula glutinis
Hình dạng : tế bào hình oval, có sắc tố đỏ cam (red-orange), sắc tố bị mất trong
điều kiện nuôi cấy với nồng độ muối NaCl 6%.
Kích thước : 0.41-31μm
Khối lượng : khoảng 6.85*10
-6
μg.cell
-1

( theo James E Haney, Department of Zoology, University of New Hamsphire, Durham
03824)

II.2. Điều kiện sinh trưởng
Rhodotorula glutinis sinh trưởng trong điều kiện hiếu khí bão hòa O
2

Nhiệt độ môi trường : 28-29
0
C
pH : 4-8 ( tối ưu cho quá trình tích lũy lipid là 7-8)
Áp suất : 1at

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

14
II.3. Môi trường nuôi cấy
Nguồn C : Rhodotorula glutinis có thể sử dụng nhiều loại đường làm nguồn C như :
fructose, glucose, saccharose, galactose, lactose, maltos, raffinos, starch , xylose…

Rhodotorula glutinis thường được dùng nuôi cấy trong môi trường chất thải có nhiều
đường để tận thu năng lượng.
Nguồn N: NH
4
Cl, NH
4
NO
3
, (NH
4
)
3
PO
4
, (NH
4
)
2
SO
4
, Casein, Corn steep liquor,
Peptone,Trypone, Urea, Yeast extract…
Môi trường nuôi cấy tối ưu cho quá trình tích lũy lipid trong tế bào Rhodotorula
glutinis phải đảm bảo lượng C có hàm lượng vượt trội so với hàm lượng N hoặc P. Do
trong điều kiện môi trường như vậy kích thích nấm men sản sinh ra enzyme
Phosphofructokinase. Enzyme này có tác dụng định hướng C từ chu trình Pentophosphate
(HMP) vào chu trình Tricarboxylic acid ( ATC) ( Biochemical and biophysical research
communications, p.681-687, vol 100, No.2), chủ yếu tạo ra các triacid 3C làm tiền chất
cho quá trinh sinh tổng hợp lipid.
Muối khoáng : Nấm men sinh trưởng yếu và lượng lipid thấp đã được giữ trên môi

trường không có NaH
2
PO
4
. Khi cho thêm 0.5g/l muối trên cho phép nấm men lên men tốt
hơn, tích lũy nhiều lipid hơn. Cũng theo nghiên cứu thì lượng muối NaCl tối ưu cho nấm
men sinh trưởng là 4%. Việc bổ sung cùng một lúc các muối K
2
SO
4
, ZnSO
4
7H
2
O,FeCl
3

và MgSO
4
không có ảnh hưởng gì nhiều tới quá trình lên men.
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

15

Hình 6: Đồ thị tích lũy lipid đặc trưng cho nấm men phát triển trong môi
trường lên men gián đoạn với tỷ lệ C:N cao.

Hình 7: Đồ thị thể hiện sự tích lũy lipid của nấm men trong điều kiện nuôi cấy liên tục
với tỉ lệ C:N cao
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

16

Bảng 8 : Rhodotorula glutinis sinh trưởng khi bổ sung một vài loại muối
Salt
used(g/l)
Consumed
sugar (%)
Dry wt.
(mg)
Lipid
LCC
mg %
% of Dry
wt.
NaH
2
PO
4

0.0
14.7
352
42
11.9
6.4
0.1
40.0
899
272

30.3
15.3
0.3
41.4
994
318
32.0
17.2
0.5
41.8
1004
374
37.3
20.0
0.7
42.0
1006
370
36.8
19.8
1.0
44.2
1053
328
31.2
16.7
2.0
45.1
1072
313

29.2
15.5
K
2
SO
4

0.00
41.9
1014
375
37.0
20.0
0.05
41.6
1007
371
36.8
20.0
0.10
41.8
1004
374
37.3
20.0
0.15
41.6
998
368
36.9

19.8
0.20
41.5
990
366
37.0
19.8
ZnSO
4
.7H
2
O
0.000
42.0
1020
380
37.3
20.3
0.025
42.0
1017
377
37.1
20.1
0.050
41.9
1014
375
37.0
20.0

0.100
41.9
988
364
36.8
19.5
0.150
41.7
985
355
36.0
19.1
FeCl
3

0.000
42.4
1001
384
38.4
20.3
0.025
42.3
1015
382
37.6
20.2
0.050
42.0
1020

380
37.3
20.3
0.100
41.6
1025
370
36.1
20.0
0.150
41.5
1031
369
35.8
19.9
MgSO
4
7H
2
O

42.3
1006
375
37.3
19.9

42.8
1018
378

37.1
19.8

42.9
1020
380
37.3
19.9

43.4
1031
387
37.5
20.0
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

17

43.5
1034
389
37.6
20.2

43.7
1038
390
37.6
20.0

43.9
1043
392
37.6
20.0


Các chất sinh trưởng : corn steep solid cho khả năng tích lũy lipid trong tế bào
nhiều hơn ( 62,4% lipid trên cơ bản khối lượng chất khô).
Bảng 9: Rhodotorula glutinis sinh trưởng và tổng lượng lipid sau 8 ngày khi có bổ
sung CSS và CSO
Level
Cosumed
sugar(%)
Dry wt(mg)
lipid
LCC



Mg
% of dry wt
0.00
41.8
1004
374
37.3
20.0
CSS(g/l) : corn steep solid
1.0

35.0
645
402
62.3
25.8
2.0
35.1
663
414
62.4
26.5
3.0
21.4
414
263
63.5
27.6
5.0
18.2
390
250
64.1
30.8
7.0
16.6
375
222
59.2
29.9
10.0

15.6
355
207
58.3
29.7
CSO(%) : cotton seed oil
0.25
35.9
777
295
38.0
18.4
0.50
36.7
827
361
43.7
22.1
1.00
36.7
1054
542
51.4
33.1
1.50
36.0
564
269
47.7
16.7

2.00
35.9
528
263
49.8
16.4


Khả năng lên men : Rhodotorula glutinis có khả năng lên men trong điều kiện gián
đoạn có bổ sung cơ chất cho lượng lipid tích lũy nhiều hơn so với lên men gián đoạn.





SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

18
Bảng 10: Rhodotorula glutinis sinh trưởng và tổng lượng lipid khi BM bổ sung
không liên tục.

treatment
BM
portions(g/l)
Time of BM
addition(Days)
Consumed
sugar (%)
Dry
wt(mg)

lipid
LCC
Dry
wt(mg)
% of
dry
wt
control
80
0
58.3
1344
446
33.2
17.2
1
40.40
0 và 2
76.3
1308
358
27.4
10.5
2
40.40
0 và 2
82.8
1432
423
29.5

11.5
3
40.40
0 và 2
81.1
1683
522
31.0
14.4


III. NGUYÊN LIỆU
III.1. Mật rỉ đường mía

Là một hỗn hợp khá phức tạp chứa đựng nhiều đường không kết tinh, chứa các hợp chất
Nitơ, vitamin, các hợp chất vô cơ, chất kích thích sinh trưởng, chất kìm hãm sự sinh
trưởng của vi sinh vật ( SO
2
, hydro oxymethylfurfurol), vi sinh vật tạp nhiễm …
Mật rỉ đường có màu nâu sậm, màu này rất khó bị phá huỷ trong quá trình lên men.
Màu bám vào sinh khối và sản phẩm do đó việc tách màu khó khăn và tốn kém. Tuy
nhiên đây lại là môi trường giàu nguồn Cacbon, cung cấp nguồn dinh dưỡng cho vi sinh
vật phát triển và là loại nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm.

Thành phần hoá học của mật rỉ đường mía:
Chất khô (%khối lượng mật rỉ) 80-85
Đường tổng (%khối lượng chất khô) 48-56
Chất hữu cơ khác (%khối lượng chất khô) 9-12
Sucrose (%khối lượng chất khô) 32-45
Glucose (%khối lượng chất khô) 5-11

Frutose (%khối lượng chất khô) 6-15
Nitơ tổng (%khối lượng chất khô) 0.3-0.5
Tro (%khối lượng chất khô) 7-11
pH 4.5-6.0
Thành phần tro rỉ đường mía (% tổng khối lượng tro) : K
2
O 30-50; Na
2
O 0.3-9.0; CaO
7-15; MgO 2-14; P
2
O
5
0.5-2.5; SiO
2
1-7 và các khoáng khác.



SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

19
Ngoài ra trong rỉ đường còn có một số vitamin (tính theo microgam trên một gam rỉ
đường) như sau:
Thiamine : 8.3 Folic acid : 0.038
Riboflavin : 2.5 Pyridoxine : 6.5
Nicotimic acid: 21.0 Biotin : 12.0
Pantothenic acid : 21.4
Những ưu điểm của mật rỉ đường mía:
 Giá rẻ

 Khối lượng lớn, dồi dào
 Sử dụng tiện lợi
 Nguồn cung cấp khá phổ biến
 Đặc biệt ở nước ta không phạm đến chính sách lương thực
Chỉ tiêu chất lượng mật rỉ đường:
Dịch đường lên men cần thoả mãn:
 Chỉ tiêu hóa học : độ đường : 14-16
0
(S), chất khô không ít hơn 75% khối lượng,
hàm lượng saccharose từ 31- 50%, pH 4.5- 6.0 , hàm lượng Nitơ tổng không ít hơn
1.4%, số lượng vi sinh vật không quá 15000 VSV/ 1g nguyên liệu
 Chỉ tiêu hóa lý : pha rắn trong dịch mật rỉ giảm đáng kể.
 Chỉ tiêu sinh học: lượng vi sinh vật : ít tốt
 Chỉ tiêu cảm quan: độ sệt, màu vàng.
Trong rỉ đường luôn có mặt vi sinh vật với nồng độ rất lớn, thường gặp nhất là những vi
sinh vật gây màng và gây chua, dẫn tới làm giảm chất lượng của rỉ đường. Vì vậy, trong
sản xuất ta hay dùng fluosilicate natri 2
0
/
000
so với trọng lượng mật rỉ để bảo quản

III.2. Nước
Nước sử dụng trong sản xuất sinh khối nấm men là nước sử dụng trong sinh hoạt
(nước máy). Nếu sử dụng nước giếng phải xử lý chúng để chất lượng loại nước này đạt
chất lượng như nước máy dùng trong sinh hoạt.
Nước được coi như nguyên liệu chính dùng trong sản xuất vì đây là công nghệ lên
men hiếu khí.
Các yêu cầu về nước :
- Có độ cứng từ 4 – 8

o
(1
o
tương đương 10 mg CaO/l)
- Không màu, không mùi, không vị.
- Các chất sau không được quá mức cho phép (mg/l): Cl
-
< 0,5; SO
4
-2
< 80; As <
0,05; Zn < 5; Cu < 3; FeO < 3.
Tổng số vi khuẩn hiếu khí <10 cfu/L (37
o
C), không chứa Coliforms, không chứa Faecal
streptococci và các vi khuẩn clostridia khử sulphit



SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

20
IV. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

Mật rỉ đường
Xử lý nguyên liệu
Thanh trùng
Tạo môi trường cấy
Lên men
Làm nguội

Đóng gói
Tách sinh khối
Sấy
Sản phẩm
Chất dinh dưỡng
Men giống
Nhân giống O
2
Bã



SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

21
IV.1.1. XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU
 Bước 1:Acid sulfuric đậm đặc (3.5kg/tấn mật rỉ), khuấy đều, 85
0
C,ly tâm: 6h xử lý.
 Bước 2 :Pha loãng
 Bước 3: Lọc

Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị : Loại tạp chất, làm cho môi trường mật rỉ có độ thuần khiết cao hơn, có
thể loại bỏ một phần vi sinh vật có sẵn trong mật để giúp quá trình pha chế và lên men
diễn ra tốt hơn.
Các biến đổi của nguyên liệu :
- Vật lý : thể tích và tỉ trọng mật rỉ giảm, màu sắc trong hơn vì được loại tạp chất bẩn.
- Hóa lý: thu được pha lỏng từ dạng huyền phù ban đầu.
- Hóa học: sau khi lọc dung dịch hầu như không thay đổi về thành phần hóa học tuy

nhiên có thể tổn thất một ít các chất có ích theo cặn như protein, vitamin,chất màu
v.v
- Sinh học: loại bỏ một số vi sinh vật không mong muốn theo cặn.

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình :
- Chất lượng mật rỉ, độ nhớt hay kích thước và tính chất của tạp chất muốn loại bỏ đều
ảnh hưởng đến tốc độ xử lý nguyên liệu.
- Phương pháp sử dụng và thiết bị xử lý như chất trợ lắng, chất trợ lọc, vải lọc…\

Thiết bị sử dụng: lọc ly tâm


















Hình 8: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc ly tâm
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

22

Nguyên tắc hoạt động:
Khi hệ thống quay với tốc độ cao tạo ra lực ly tâm mạnh và đẩy các thành phần pha lỏng
và rắn ra sát thành thiết bị như hình vẽ, thành thiết bị có gắn vải lọc để các cấu tử chất
hòa tan đi qua và giữ lại các thành phần pha rắn.


IV.2. PHA CHẾ MÔI TRƯỜNG
Mục đích:
Tạo môi trường cho nấm men phát triển
Phương pháp thực hiện :
- Pha loãng rỉ đường đến nồng độ 8-10% chất khô hòa tan
- Bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết

Môi trường nhân giống
Glucose 30 g/l
(NH
4
)
2
SO
4
2 g/l
KH
2
SO
4
1.26 g/l

Na
2
HPO
4
0.75 g/l
MgSO
4
0.7 g/l
Dịch chiết nấm men 0.1 g/l

Môi trường lên men
Mật rỉ 60g/l
(NH
4
)
2
SO
4
2 g/l
KH
2
SO
4
1.26 g/l
Na
2
HPO
4
0.75 g/l
MgSO

4
0.7 g/l
Dịch chiết nấm men 0.1 g/l

Thiết bị :
- Sử dụng thùng có cánh khuấy nhằm mục đích đảo trộn để được hỗn hợp đồng nhất.
- Tốc độ cánh khuấy là 150 – 200 rpm (vòng/phút).
- Mật rỉ được bổ sung các thành phần và khuấy trộn để tạo hỗn hợp đồng nhất.
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

23

Hình 9: Thiết bị phối trộn

IV.3. QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG
Mục đích: chuẩn bị
Quá trình này sẽ tiêu diệt một số vi sinh vật có trong môi trường chuẩn bị cho quá
trình nuôi cấy sau này.
Các biến đổi trong quá trình:
 Vật lý: nhiệt độ tăng.
 Hóa học: mất đi một số cấu tử mẫn cảm với nhiệt độ cao, có thể xảy ra
phản ứng Maillard.
 Hóa lý: độ nhớt dung dịch giảm.
 Hóa sinh: các enzym bị biến tính bất thuận nghịch.
 Sinh học: hệ vi sinh vật trong môi trường bị tiêu diệt một phần.
Thiết bị thanh trùng bản mỏng:

Hình 10: Thiết bị thanh trùng bản mỏng

SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

24
Cấu tạo
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bản hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và
được làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bản sẻ có 4 lổ tại 4 góc và hệ thống các đường
rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Nguyên tắc hoạt động
Môi trường nuôi cấy được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng cùng với dòng
nóng.
Dòng nóng truyền nhiệt cho bản mỏng, bản mỏng truyền nhiệt lại cho môi trường.
Thông số công nghệ:
Nhiệt độ thanh trùng: 95-98
o
C
Thời gian thanh trùng: 30 phút

IV.4. QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI
Mục đích: chuẩn bị
Hạ nhiệt độ của canh trường để chuẩn bị cho quá trình nuôi cấy.
Các biến đổi trong quá trình:
 Vật lý: nhiệt độ giảm
 Hóa lý: độ nhớt dung dịch tăng.
Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng:
Nguyên tắc hoạt động
Môi trường nuôi cấy được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng cùng với dòng
hơi lạnh.
Thông số công nghệ:
Nhiệt độ môi trường dinh dưỡng sau quá trình làm lạnh: 28-32

o
C

IV.5. LÊN MEN
: khai thác
Để thu nhận sinh khối của nấm men.
Thiết bị lên men
Cấu tạo:
Thiết bị lên men này là một xylanh đứng, có đáy hình cầu đáy côn. Tỉ lệ chiều cao và
đường kính 2,6:1. Trên nắp có bộ dẫn động cho cơ cấu chuyển đảo và cho khử bọt bằng
cơ học; ống nối để nạp môi trường dinh dưỡng, giống, chất phá bọt, nạp và thải không
khí, các cửa quan sát, cửa để đưa vòi rửa, van bảo hiểm, các khớp nối để gắn các dụng cụ
kiểm tra.
Khớp xả đáy (16) ở đáy của thiết bị dùng để tháo canh trường, có lớp vỏ áo bên ngoài và
hệ thống lò xo bên trong để điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình sản xuất.
SX SINH KHỐI VSV LÀM THỨC ĂN GIA SÚC PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

25

Hình 11: Thiết bị lên men
Các giai đoạn trong quá trình lên men
Giai đoạn 1:
Tiến hành nuôi cấy trong khoảng thời gian 30h
Giai đoạn 2:
Tiến hành nuôi trong khoảng 40h nữa
Lượng cơ chất bổ sung vào trong các lần sau chủ yếu là hydratcarbon.
Tiến hành thổi khí trong suốt quá trình.