Nghiên cứu quy trình ủ bã sắn với chủng vi khuẩn Bacilus subtilis C7 để thủy phân phytat và protein

i

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm trường Đại học Nha Trang, đến
nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Để đạt được kết quả này, bên cạnh
nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ vô cùng quý giá của thầy cô, bạn bè và gia đình.
Trước hết em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Nha
Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, các thầy cô giáo đã dạy dỗ em
trong suốt những năm học qua.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Minh Trí, ThS. Phạm Hồng
Ngọc Thùy, người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và động viên em trong
suốt thời gian làm đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo phụ trách các phòng thí
nghiệm Hóa Sinh – Vi Sinh, phòng thí nghiệm Công Nghệ Chế Biến, phòng Công
Nghệ Thực Phẩm và Viện Công Nghệ Sinh Học đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp
đỡ em thực hiện đồ án này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới gia đình và bạn bè những người
đã luôn bên cạnh, động viên, quan tâm, chia sẻ, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực tập tốt nghiệp
Phạm Thị Lạt









BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
  


PHẠM THỊ LẠT

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH Ủ BÃ SẮN
VỚI CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SUBTILIS C7
ĐỂ THỦY PHÂN PHYTAT VÀ PROTEIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


Th.S. PHẠM HỒNG NGỌC THÙY



Nha Trang, tháng 07 năm 2013
i

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vi
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về cây sắn 3

1.1.1. Tên gọi 3
1.1.2. Nguồn gốc 3
1.1.3. Phân loại 4
1.1.4. Cấu tạo và thành phần hóa học của củ sắn 4
1.1.4.1. Cấu tạo của củ sắn 4
1.1.4.2. Thành phần hóa học của củ sắn 6
1.1.5. Đánh giá chất lượng sắn và phương pháp bảo quản sắn 9
1.1.5.1. Đánh giá chất lượng sắn 9
1.1.5.2. Phương pháp bảo quản sắn 9
1.1.6. Các sản phẩm chế biến từ sắn 11
1.1.6.1. Tinh bột sắn 11
1.1.6.2. Thức ăn gia súc 13
1.1.6.3. Các sản phẩm khác 13
1.2. Bã sắn 14
1.3. Giới thiệu về Bacillus spp 16
1.3.1. Protease 17
1.3.2. Phytase 18
1.3.2.1. Định nghĩa…………………………………………………………………18
1.3.2.2. Phânloại 19
1.3.2.3. Cơ chất đặc hiệu của phytase 21
1.3.2.4. Các cơ chất khác 22
ii

1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 23
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.1. Vật liệu nghiên cứu 25
2.1.1. Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis C7 25
2.1.2. Bã sắn 25
2.1.3. Đậu nành 25
2.1.4. Cám gạo 25

2.1.5. Rỉ đường 25
2.1.6. Các hóa chất 25
2.2. Nội dung nghiên cứu 26
2.3. Các phương pháp phân tích sử dụng trong đề tài 26
2.3.1. Phương pháp phân tích hóa học 26
2.3.1.1. Xác định hàm lượng nitơ axit amin theo phương pháp formol 26
2.3.1.2. Xác định hàm lượng NH
3
theo phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 27
2.3.1.3. Xác định hàm lượng phytat theo phương pháp Wade 27
2.3.1.4. Xác định hoạt độ phytase bằng cách đo đường kính vòng thủy phân 27
2.3.1.5. Xác định hoạt độ protease bằng cách đo đường kính vòng thủy phân 27
2.4. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 28
2.4.1. Sơ đồ tổng quát 28
2.4.2. Thuyết minh 29
2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 30
2.5.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ 30
2.5.2. Sơ đồ bố trí nghiệm xác định nhiệt độ ủ 31
2.5.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước 32
2.5.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần môi trường 33
2.5.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bột đậu nành bổ sung 34
2.6. Các thiết bị thí nghiệm chủ yếu đã sử dụng 35
2.7. Phương pháp xử lí số liệu 36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37
iii

3.1. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến quá trình thủy phân phytat, protein 37
3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến quá trình thủy phân phytat 37
3.1.1.1. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ phytase 37
3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thủy phân phytat 38

3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến quá trình thủy phân protein 39
3.1.2.1. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ protease 39
3.1.2.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến quá trình thủy phân protein 40
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến quá trình thủy phân phytat, protein 42
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến quá trình thủy phân phytat 42
3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ phytase 42
3.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hiệu suất thủy phân phytat 43
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến quá trình thủy phân protein 44
3.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ protease 44
3.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến quá trình thủy phân protein 45
3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới quá trình thủy phân phytat, protein 46
3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới quá trình thủy phân phytat 46
3.3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới hoạt độ phytase 46
3.3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới hiệu suất thủy phân phytat 47
3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới quá trình thủy phân protein 49
3.3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới hoạt độ protease 49
3.3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung tới quá trình thủy phân protein 49
3.4. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới quá trình thủy phân phytat, protein
52
3.4.1. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới quá trình thủy phân phytat 52
3.4.1.1. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hoạt độ phytase 52
3.4.1.2. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hiệu suất thủy phân phytat 53
3.5.2. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới quá trình thủy phân protein 54
3.5.2.1. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hoạt độ protease 54
3.5.2.2. Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới quá trình thủy phân protein 55
3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến quá trình thủy phân phytat, protein 57
iv

3.5.1. Ảnh hưởng cuả tỷ lệ đậu nành đến hiệu suất thủy phân phytat 57
3.5.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hoạt độ phytase 57

3.5.1.2. Ảnh hưởng cuả tỷ lệ đậu nành đến hiệu suất thủy phân phytat 58
3.5.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến quá trình thủy phân protein 59
3.5.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hoạt độ của protease 59
3.5.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến quá trình thủy phân protein 60
3.6. Đề xuất quy trình ủ bã sắn 63
KẾT LUẬN 65
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66


















v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng sắn từ năm 2006 – 2010 3

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của củ sắn 6
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã sắn 14
























vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Hình ảnh cây sắn và củ sắn 3

Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn 12
Hình 1.3: Hình ảnh bã sắn 14
Hình 1.4: Khuẩn lạc của Bacillus subtilis 16
Hình 1.5: Phản ứng thủy phân phytat 20
Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 28
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ 30
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ ủ 31
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước 32
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần môi trường 33
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bột đậu nành bổ sung 35
Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ phytase 37
Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thủy phân phytat 38
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ protease. 39
Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng đạm formol 40
Hình 3.5: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng nitơ NH
3
40
Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng nitơ axit amin 41
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ phytase 42
Hình 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hiệu suất thủy phân phytat 43
Hình 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ protease 44
Hình 3.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng đạm formol 45
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng nitơ NH
3
45
Hình 3.13: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hoạt độ phytase 47
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng nitơ NH
3
46
Hình 3.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới hiệu suất thủy phân phytat 48

Hình 3.15: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước tới hoạt độ protease 49
Hình 3.16: Ảnh hưởng của hàm ẩm tới hàm lượng đạm formol 50
Hình 3.17: Ảnh hưởng của hàm ẩm tới hàm lượng nitơ NH
3
50
vii

Hình 3.18: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung tới hàm lượng nitơ axit amin 51
Hình 3.19: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hoạt độ phytase 52
Hình 3.20: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hiệu suất thủy phân phytat . 53
Hình 3.21: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hoạt độ protease 54
Hình 3.22: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hàm lượng đạm formol 55
Hình 3.23: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hàm lượng nitơ NH
3
56
Hình 3.24: Ảnh hưởng của thành phần môi trường tới hàm lượng nitơ axit amin 56
Hình 3.25: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hoạt độ phytase 58
Hình 3.26: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hiệu suất thủy phân phytat 59
Hình 3.27: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hoạt độ của protease 60
Hình 3.29: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hàm lượng nitơ NH
3
61
Hình 3.28: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hàm lượng đạm formol 61
Hình 3.30: Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành đến hàm lượng nitơ axit amin 62
Hình 3.31: Sơ đồ quy trình ủ bã sắn với vi khuẩn Bacillus subtilis C7 63

1

LỜI MỞ ĐẦU
Sắn có nhiều công dụng trong chế biến thức ăn công nghiệp và chế biến
thực phẩm như được sử dụng để sản xuất tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính, bánh
kẹo,… phần bã sắn còn lại là nguồn thức ăn tiềm năng cho gia súc. Tuy nhiên, trong
bã sắn có chứa một số thành phần khó hấp thu được như xơ, các hợp chất cao phân
tử như protein, tinh bột. Ngoài ra, trong bã sắn chứa axit phytic là chất có khả năng
tạo phức chặt chẽ với các ion kim loại tạo nên các muối phytat (muối của axit
phytic với Na+), phytin (muối của axit phytic với Ca2+, Mg2+) và các hợp chất
khác như axit amin, protein, làm ức chế các enzym tiêu hóa, ngăn cản sự hấp thu
các chất này vào cơ thể sống. Vì thế, axit phytic được coi là một yếu tố kháng dinh
dưỡng (anti-nutrient compound) trong thức ăn và thực phẩm.
Bên cạnh đó, bã sắn có độ ẩm trên 70- 75% nên khi phơi dễ bị nhiễm khuẩn,
sinh mùi khó chịu và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Tại một số địa
phương có nhà máy sản xuất tinh bột, nhân dân sống trong vùng luôn phải chịu mùi
hôi thối nồng nặc của bã sắn ngâm ủ, phơi và vận chuyển vung vải trên đường. Như
vậy, vấn đề ô nhiễm tại các nhà máy sản xuất tinh bột hiện nay là một trong những
vấn đề mang tính cấp bách.
Vì vậy, việc thủy phân bã sắn vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa

tăng thêm các thành phần dinh dưỡng dễ hấp thu như photpho, đường đơn, khoáng
chất như Ca, Fe, axit amin làm tăng giá trị sử dụng và kinh tế cho bã sắn. Theo
nghiên cứu của VũNgọc Bội (2004), luận án tiến sĩ sinh học: “Nghiên cứu quá trình
thủy phân protein cá bằng enzyme protease từ B.subtilis S5”, Đại Học Quốc Gia
TP.Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên;Lưu Thị Nguyệt Minh
(2007), “Phân tách protease của Bacillus subtilis bằng hệ hai pha Polyethylene
glycol/ Potassium phosphate; Janne Kerovuo (2000),A Novel Phytase from
Bacillus.Characterization and Production of the Enzyme. Từ đó, cho thấy vi khuẩn
Bacillus subtilis có khả năng sinh phytase và protease. Do đó, em chọn đề tài
“Nghiên cứu quy trình ủ bã sắn với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis C7 để thủy
phân phytat và protein”. Hướng nghiên cứu của đề tài là vô cùng cần thiết vừa tận
2

dụng được nguồn nguyên liệu rẻ, phổ biến và vi khuẩn Bacillus subtilis có tiềm
năng sản xuất các sản phẩm thương mại trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm.
Mục tiêu của đề tài: xây dựng, hoàn thiện quy trình ủ bã sắn để hiệu quả
thủy phân phytat và protein là cao nhất. Trên cơ sở những kết quả đạt được, đánh
giá được hiệu quả xử lý và tận dụng bã sắn tạo ra các sản phẩm có ích phục vụ cho
sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Nội dung nghiên cứu:
1. Nghiên cứu các thông số chính của quy trình ủ bã sắn với chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis C7 để mức độ thủy phân phytat và protein cao nhất.
2. Đề xuất quy trình ủ bã sắn
Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Tìm được các điều kiện thích hợp cho quá trình ủ bã sắn với chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis C7 để thủy phân phytat và protein.
- Làm phong phú thêm nguồn tài liệu khoa học về lĩnh vực nghiên cứu ứng
dụng phytase và protease từ Bacillus subtilis.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Bã sắn sau khi ủ với chủng Bacillus subtilisC7 có thể sử dụng để làm thức

ăn chăn nuôi, giảm giá thành thức ăn hỗn hợp và nâng cao hiệu quả chăn nuôi.
- Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bã sắn từ quá trình sản xuất
tinh bột sắn.









3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cây sắn [1]
1.1.1. Tên gọi
Sắn hay khoai mì có danh pháp: Manihot esculenta
Ngoài ra, sắn còn có các tên khác như: cassava, tapioca, yuca, mandioca,
manioc, singkong, ubikayu, aipim, macaxeir, kappa, maracheeni là cây lương thực
ăn củ có thể sống lâu năm, thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae).

Hình 1.1: Hình ảnh cây sắn và củ sắn
1.1.2. Nguồn gốc
Sắn là cây lương thực ưa ấm, có nguồn gốc từ lưu vực sông Amadon Nam
Mỹ. Đến thế kỷ 16 mới được trồng ở châu Á và Phi. Ở nước ta sắn được trồng khắp
từ Bắc tới Nam, nhiều nhất là vùng trung du miền núi. Hiện nay, sắn là một trong
những loại hoa màu quan trọng trong cơ cấu phát triển lương thực ở nước ta. Tình
hình phát triển sắn từ năm 2006- 2010 thể hiện trong bảng 1.1
Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng sắn từ năm 2006 – 2010

Năm Diện tích (1000 ha) Sản lượng (1000 tấn)
2006
2007
2008
2009
2010
475,2
495,5
554
508,8
496,2
7782,5
8192,8
9309,9
8556,9
8521,6
(BaoPhuTho.vn)
(
Ngu
ồn: Bộ Nông nghiệp v
à Phát tri
ển Nông thôn
)

4

1.1.3. Phân loại
Sắn được phân loại dựa vào màu sắc thân, cây, lá, vỏ, củ, thịt củ. Tuy nhiên,
trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại chính: sắn đắng và
sắn ngọt. Hai loại này khác nhau về hàm lượng tinh bột và hàm lượng độc tố. Nếu

sắn chứa nhiều tinh bột thì có hiệu quả kinh tế cao, nếu sắn chứa nhiều độc tố thì
quá trình công nghệ phức tạp.
Sắn đắng hay còn gọi là sắn dù. Cây thấp (không cao quá 1,2m), ít bị đổ khi
gió to. Năng suất cao, củ mập, nhiều tinh bột, nhiều mủ và hàm lượng axit
xianhydric cao. Ăn tươi dễ bị ngộ độc, chủ yếu để sản xuất tinh bột và sắn lát. Đặc
điểm của cây sắn dù là đốt ngắn, thân cây khi non màu xanh nhạt. Cuống lá chỗ nối
tiếp thân và cây màu đỏ thẫm, kế đó màu trắng nhạt rồi lại hồng dần. Màu vỏ gỗ củ
nâu sẫm vỏ cùi và thịt sắn đều màu trắng.
Sắn ngọt bao gồm tất cả các loại sắn có hàm lượng axit xianhydric thấp như
sắn vàng, sắn đỏ, sắn trắng,…
- Sắn vàng hay còn gọi là sắn nghệ. Khi non thân cây màu xanh thẫm, cuống
lá màu đỏ có sọc nhạt, vỏ gỗ của củ màu nâu, vỏ cùi màu trắng, thịt củ màu vàng
nhạt, khi luộc màu vàng rõ rệt hơn.
- Sắn đỏ thân cây cao, khi non màu xanh thẫm, cuống và gân lá màu đỏ
thẫm. Củ dài, to, vỏ gỗ màu nâu đậm, vỏ cùi dày màu hơi đỏ, thịt sắn trắng.
- Sắn trắng thân cây cao, khi non màu xanh nhạt, cuống lá đỏ. Củ ngắn và
mập, vỏ gỗ màu xám nhạt, thịt và vỏ cùi màu trắng.
Sắn ngọt hàm lượng tinh bột thấp, ít độc tố, ăn tươi không ngộ độc, dễ chế biến.
1.1.4. Cấu tạo và thành phần hóa học của củ sắn [8]
1.1.4.1. Cấu tạo của củ sắn
Kích thước củ tùy thuộc vào chất đất và điều kiện trồng mà dao động trong
khoảng: dài 25- 30cm; đường kính 3 – 6 cm. Trường hợp thu hoạch sắn lưu vụ có
củ dài tới 50- 60cm, đường kính 8- 10cm.
Nếu cắt ngang củ sắn, ta thấy củ sắn có cấu tạo 4 phần chính:
5

- Vỏ gỗ (còn gọi là vỏ lụa) có màu vàng nâu hoặc nâu sẫm, thành phần chủ
yếu là xenluloza và hemixenluloza, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác
động bên ngoài. Vỏ gỗ mỏng chiếm khoảng 0,5 - 3% trọng lượng củ, dày 0,2- 0,6
mm. Khi chế biến, cần tách càng sạch càng tốt.

- Vỏ thịt (còn gọi là vỏ cùi) nằm phía trong lớp vỏ gỗ, có màu trắng, vàng, hoặc
hồng tùy theo giống và thời gian thu hoạch. Lớp vỏ thịt dày 1,5- 6 mm, chiếm khoảng 5-
7% khối lượng toàn củ. Cấu tạo gồm các lớp tế bào thành dày, thành tế bào cấu tạo chủ
yếu là xenluloza, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, hợp chất chứa nitơ và dịch bào (mủ)
trong dịch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzym…Vì vỏ cùi có nhiều tinh bột (5-8%)
nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột, nếu không tách thì chế biến khó khăn vì
nhiều chất trong mủ ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột.
- Thịt sắn là phần chủ yếu của củ nằm trong lớp vỏ thịt là thành phần quan
trọng nhất và có giá trị sử dụng cao nhất chiếm khoảng 90% khối lượng toàn củ.
Bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng là chính. Thành phần vỏ tế bào này là
xenluloza, pentozan bên trong là các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, gluxit hòa tan,
đạm và nhiều chất vi lượng khác.
Hàm lượng tinh bột trong lớp thịt sắn phân bố không đều, càng gần lớp vỏ
hàm lượng tinh bột càng cao và hàm lượng tinh bột giảm dần khi càng gần lõi:
- Lớp thịt gần vỏ thịt có khoảng 21% tinh bột
- Lớp thịt gần giữa có khoảng 19% tinh bột
- Lớp thịt gần lõi có khoảng 13% tinh bột
Ngoài ra các lớp tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa
tinh bột, cấu tạo từ xenluloza nên cứng như gỗ gọi là xơ. Loại tế bào này nhiều ở
đầu cuống, sắn lưu niên và những củ biến dạng trong quá trình phát triển. Sắn lưu 2
năm có một lớp xơ, nếu lưu 3 năm có 2 lớp.

Lõi sắn thường ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới chuôi củ, ở cuống lõi to nhất
rồi nhỏ dần tới chuôi. Lõi chiếm khoảng 0,5 % khối lượng toàn củ, có cấu tạo chủ yếu là
xenluloza, hemixenluloza trong lõi sắn thường chứa nhiều glucozit (chất độc).

6

Sắn lõi lớn và nhiều xơ thì hiệu suất và năng suất của máy xát giảm dần vì
xơ cứng, phần vì xơ kẹt vào răng máy làm hạn chế khả năng phá vỡ tế bào giải

phóng tinh bột. Mặt khác, xơ nhiều thì răng máy xát chóng mòn.
Ngoài các phần trên củ sắn còn có cuống, rễ và chuôi. Các phần này cấu tạo
chủ yếu là xenluloza cho nên sắn cuống dài, nhiều rễ thì tỉ lệ tinh bột thấp và chế
biến khó khăn.
Nếu sắn để lưu vụ trên 1 năm hoặc 2 năm mới thu hoạch thì thành phần
trong củ sắn có thay đổi, xu hướng chung là hàm lượng tinh bột giảm đi, hàm lượng
chất đạm và chất xơ tăng lên.
1.1.4.2. Thành phần hóa học của củ sắn [3]
Thành phần củ sắn chủ yếu dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào
loại giống, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. Thành phần trung
bình (%) của củ như sau:
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của củ sắn











Hàm lượng tinh bột của sắn phụ thuộc vào độ non, già của sắn. Đối với
giống sắn một năm thì vụ chế biến có thể bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào tháng 4
năm sau, nhưng đào vào tháng 12 và tháng 11 thì hàm lượng tinh bột cao nhất.
Tháng 9 tháng 10 củ ít tinh bột hàm lượng nước cao, lượng chất hòa tan nhiều, như
Stt Thành phần hóa học Hàm lượng(%)
1 Nước 60- 74,2
2 Tinh bột 20- 34

3 Protein 0,8-1,2
4 Chất béo 0,3- 0,4
5 Xenluloza 1,0-3,0
6 Đường 1,0-3,1
7 Các polyphenol 0,1- 0,3
8 Tro 0,54
9 Độc tố 0,001- 0,04
7

vậy nếu chế biến sắn non không những tỷ lệ thành phần tinh bột thấp mà còn khó
bảo quản. Sau tháng 2 và 3 lượng tinh bột trong củ lại giảm vì một phần phân hủy
thành đường để nuôi mầm non trong khi cây chưa có khả năng quang hợp.
Đường trong sắn chủ yếu là glucoza và một lượng mantoza, saccaroza. Sắn
càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường hòa tan trong
nước thải ra theo nước dịch.
Protein của sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ, tuy nhiên vì hàm lượng
thấp cho nên cũng ít ảnh hưởng tới quy trình công nghệ.
Ngoài những chất dinh dưỡng trên sắn còn có độc tố, tanin, sắc tố và hệ
enzym phức tạp. Những chất này gây khó khăn cho chế biến và nếu quy trình không
thích hợp thì chất lượng sản phẩm kém.
Độc tố trong sắn là HCN. Nhưng khi chưa đào nó ở dạng glucozit gọi là
phazeolutatin, dưới tác dụng của enzym hay môi trường axit thì phân hủy tạo thành
glucoza, axeton và axit xyanhydric. Như vậy, khi đào sắn rồi mới xuất hiện HCN tự
do vì chỉ sau khi đào các enzym trong sắn mới bắt đầu hoạt động mạnh đặc biệt xuất
hiện nhiều khi chế biến hoặc sau khi ăn sắn.
Phazeolunatin có công thức hóa học C
10
H
17
O

6
N hòa tan tốt trong nước, kém
tan trong rượu metylic, rất ít hòa tan trong clorofoc và hầu như không tan trong ete.
Vì tan tốt trong nước nên khi chế biến tinh bột độc tố theo nước dịch ra ngoài. Vì
vậy, mặc dù sắn đắng có hàm lượng độc tố cao nhưng tinh bột và sắn lát từ sắn đắng
vẫn sử dụng làm thức ăn cho con người và gia súc tốt. Song nếu chế biến không
tách dịch bào nhanh thì có thể ảnh hưởng tới màu sắc tinh bột do axit xyanhydric
tác dụng với sắt tạo thành sắt xyanat có màu xám.
Tùy thuộc giống và đất nơi trồng mà hàm lượng độc tố trong sắn khoảng
0,001-0,04%. Sắn ngọt có hàm lượng độc tố thấp còn sắn đắng thì cao. Tuy nhiên
nếu trồng sắn ngọt với đất nhiều đạm thì lượng độc tố trong củ nhiều hơn.
Phazeolunatin chủ yếu tập trung ở vỏ cùi nên dễ giảm bớt khi sử dụng sắn
bằng cách bóc vỏ và ngâm vào nước.
8

Enzym trong sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ. Người ta cho rằng trong
số các enzym thì polyphenol-oxydaza có ảnh hưởng nhiều tới chất lượng sắn trong
bảo quản và chế biến. Khi chưa đào, hoạt độ của các enzym trong sắn yếu và ổn
định, nhưng sau khi đào thì mọi enzym đều hoạt động mạnh. Polyphenoloxydaza
xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon sau đó trùng hợp với các
chất không có bản chất phenol như axit amin để hình thành các sản phẩm có màu.
Trong nhóm polyphenoloxydaza có những enzym oxy hóa monophenol mà điển
hình là tirozinaza xúc tác sự oxy hóa axit amin tirozin tạo ra khi kinon tương ứng.
Sau một loạt chuyển hóa các kinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin.
Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen mà thường gọi là
sắn chảy nhựa. Vì enzym chủ yếu tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các vết đen
cũng xuất hiện trong thịt củ bắt đầu từ lớp ngoại vi.
Khi sắn chảy nhựa thì khi chế biến như luộc, hấp sẽ bị sượng và khi mài xát
khó phá vỡ tế bào để giải phóng tinh bột do đó hiệu suất lấy tinh bột thấp và tinh
bột không trắng.

Ngoài tirozinaza, các enzym oxy hóa khử khác cũng hoạt động mạnh làm
tổn thất chất khô của củ.
Tanin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hóa tanin là chất flobafen có màu
sẫm đen khó tẩy.
Khi chế biến, tanin còn tác dụng với sắt tạo thành sắt tanat cũng có màu
sẫm đen. Cả hai chất này đều ảnh hưởng tới màu sắc tinh bột nếu như khi chế biến
không tách dịch bào nhanh và triệt để.
Sắc tố trong sắn tới nay cũng chưa được nghiên cứu đầy đủ, tuy nhiên trong
bảo quản và chế biến đều xảy ra quá trình hình thành của sắc tố mới do tác dụng của
polyphenoloxydaza oxy hóa polyphenol tạo thành các octoquinon và sau đó tạo
thành flobafen có màu đen.
Cũng giống khoai tây trong bảo quản tươi sắn thường nhiễm bệnh thối khô
và thối ướt do nấm và vi khuẩn gây nên đặc biệt đối với những củ bị tróc vỏ và dập
9

nát. Ngoài ra khác với khoai tây là có bệnh chảy nhựa và nếu chảy nhựa nghiêm
trọng thì dẫn tới hiện tượng thối khô.
1.1.5. Đánh giá chất lượng sắn và phương pháp bảo quản sắn
1.1.5.1. Đánh giá chất lượng sắn
Hiện nay chưa có quy định chung về chất lượng sắn đưa vào sản xuất tinh
bột nhưng ở từng xí nghiệp đều có quy định riêng về chỉ số chất lượng như:
- Hàm lượng tinh bột từ 14 - 15% trở lên.
- Củ nhỏ và ngắn (chiều dài 10cm, đường kính củ chỗ lớn nhất dưới 1,5cm)
không quá 4%.
- Củ dập nát và gãy vụn không quá 3%.
- Lượng đất và tạp chất tối đa 1,5-2%.
- Không có củ thối, củ có dấu vết chảy nhựa không quá 5% nếu chế biến ngay
trong vòng 3 ngày trở lại thì cuống sắn ngắn nhưng nếu bảo quản dự trữ lâu hơn thì
cần để cuống dài.
Khi thu nhận sắn vào nhà máy trước hết cần kiểm tra đánh giá chất lượng

sắn theo các chỉ số chất lượng nêu trên. Từ kết quả phân tích quyết định lô sắn cần
chế biến ngay hay có thể bảo quản lại.
Thường từ tháng 9 đến tháng 11 hàm lượng tinh bột trong củ sắn còn thấp
cho nên đào đến đâu thu mua chế biến đến đấy, không nên đào nhiều, sang tháng 12
đến tháng 2 năm sau hàm lượng tinh bột trong củ đã khác, sang tháng 2 cần giải
phóng đất để trồng vụ mới nên trong thời gian này cần có phương pháp bảo quản để
có nguyên liệu để sản xuất tháng 3-4.
Hàm lượng tinh bột được xác định nhanh bằng phương pháp cân tỉ trọng
(trong nước) và là căn cứ để xác định giá thu mua sắn nguyên liệu.
1.1.5.2. Phương pháp bảo quản sắn
So với khoai tây và khoai lang thì bảo quản sắn tươi khó hơn nhiều vì ngoài
những biến đổi sinh lý, sinh hóa và sau thu hoạch còn có bệnh chảy nhựa làm cho
các chất dinh dưỡng của củ sắn bị biến chất, ăn bị sượng hoặc không ăn được. Sắn
tươi là loại củ có hàm lượng nước tương đối cao và trong nhựa sắn có nhiều enzym
10

hoạt động nên khó bảo quản lâu ngày. Vì khó bảo quản nên các nước trồng nhiều
sắn kể cả Mỹ thường đào đến đâu chế biến đến đấy. Tuy nhiên, nếu khống chế điều
kiện thích hợp cũng có thể bảo quản được 1-2 tháng.
Những củ sắn trong khi thu hoạch vỏ bị xây xát, củ bị gãy, dập nát dễ bị vi
sinh vật xâm nhiễm và làm cho củ sắn bị nẫu thối (có thể bị mềm nhũn trắng, thối
đen, thối chua), các chất dinh dưỡng trong củ sắn bị biến chất thành rượu và cay,
hoàn toàn không sử dụng được nữa.
Do đặc tính trên, sắn thu hoạch về nên đem sơ chế ngay thành sắn lát khô,
sắn sợi, bột sắn để bảo quản lâu dài. Trường hợp muốn bảo quản sắn tươi phải tìm
mọi biện pháp khắc phục hiện tượng “chảy nhựa” và nẫu thối.
Sau khi đào, củ sắn vẫn là một cơ thể sống cho nên vẫn còn các biến đổi
sinh hóa nhưng rõ ràng quá trình phát triển bình thường đã bị phá vỡ vì vậy hệ
enzym trong củ hoạt động mạnh, quá trình hô hấp trao đổi chất mạnh lên, nước mất
dần, sức đề kháng của củ giảm. Củ sắn bắt đầu chảy nhựa rồi nhiễm bệnh thối, trọng

lượng giảm do mất nước và do tổn hao chất khô. Đối với những củ nguyên vẹn, quá
trình gây hư hỏng diễn ra chậm so với những củ gãy hay tróc vỏ.
Để bảo quản cần tạo điều kiện càng giống với điều kiện khi chưa đào thì
càng bảo quản được lâu tuy nhiên từ tháng 3 trở đi kể cả sắn chưa đào đều có những
sự biến đổi trong nội tại củ như mọc thêm rễ, phát triển thêm những tế bào mới
trong rễ. Với sắn chưa đào thì hàm lượng tinh bột giảm khi luộc không bở, trở nên
dẻo và trong, còn sắn đã đào bảo quản lại thì củ xốp mềm và hàm lượng tinh bột
giảm nhiều, lượng mủ tăng lên. Để giữ cho sắn gần giống với điều kiện lúc chưa
đào tốt nhất là bảo quản đắp đất, cát hoặc để trong hầm thông thoáng. Kinh nghiệm
của nhân dân ta khi đào không nên chặt củ khỏi gốc hoặc nếu chặt thì chặt sát gốc
để cuống dài rồi đắp thành đống chỗ đất khô ráo không có nước mạch sau đó phủ
cát hoặc đất dày khoảng 15-25cm. Chỉ nên bảo quản những củ nguyên vẹn vì những
củ gãy, xây xát thường nhiễm vi sinh vật làm cho củ thối, đặc biệt bệnh thối ướt dễ
dàng lây sang những củ lân cận rồi lan ra toàn đống.
11

Trong sản xuất tinh bột có thể bảo quản bằng cách ngâm sâu trong nước, cứ vài
ngày thay nước một lần. Với phương pháp này cho phép dự trữ được một vài tháng.
Việc bảo quản sắn tươi rất khó khăn lại chưa được nghiên cứu đầy đủ cho
nên tốt nhất là các nơi trồng sắn nhiều cần có xí nghiệp chế biến sắn.
1.1.6. Các sản phẩm chế biến từ sắn [1]
1.1.6.1. Tinh bột sắn
Tinh bột là sản phẩm công nghiệp chính của sắn. Tuy tinh bột sắn có tính
chất ưu việt là có vị nhạt (vị blank) nhưng nó vẫn chưa được sử dụng nhiều trong
thực phẩm. Tinh bột sắn được chế biến từ nguyên liệu là củ tươi hay khô (sắn củ
hay sắn lát).
Tinh bột sắn được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và các lĩnh
vực khác. Tinh bột sắn được sử dụng:
- Làm chất độn: Làm tăng độ đặc trong súp và trái đóng hộp, kem và dược
phẩm.

- Làm chất kết nối: Làm quánh các sản phẩm, giúp thực phẩm không bị khô
khi nấu, như xúc xích, thịt hộp.
- Làm chất ổn định: Sử dụng khả năng giữ nước cao, như trong kem, bột nở.
- Ngành dệt: Hồ chì để giảm đứt trên khung dệt (tinh bột biến đổi). Tinh bột
dùng cho giai đoạn in làm đặc chất nhuộm và giữ màu. Tinh bột dùng cho giai đoạn
thành phẩm sẽ tăng độ cứng và trọng lượng (tinh bột thường hoặc tinh bột oxi hóa).
- Chất làm đặc: Sử dụng đặc tính bột nhão bổ sung vào trong súp, thức ăn
cho trẻ em, nước chấm, nước dùng.
- Làm giấy: Tăng cường độ chắc, tăng sức chống nếp gấp. Làm tăng bề mặt
và độ bền, dùng cho giấy gợn sóng, giấy ép và giấy bìa cứng.
- Chất kết nối trong công nghiệp: Giấy cứng làm trần nhà, giấy thạch cao,
thức ăn (thủy sản, gia súc).
- Những công dụng khác trong công nghiệp: sản xuất bao plastic tự hoại, vỏ
xe ván ép.
12

- Các sản phẩm khác được sản xuất từ tinh bột sắn như bột ngọt, cồn,
maltodextrin, lysin, axit xitric, xiro glucose và đường glucose tinh thể, mạch nha
giàu maltose,hồ vải, hồ giấy, colender, phủ giấy, bìa các tong bánh kẹo, mì ăn liền,
bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu (tapioca),phụ gia
thực phẩm, phụ gia dược phẩm, sản xuất màng phủ sinh học, chất giữ ẩm.
Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn

Hình
1.2
: Sơ đ
ồ quy tr
ình công ngh
ệ sản xuất tinh bột sắn

Sắn củ
Băm nhỏ
Rửa sạch
Rửa sơ bộ, tách một phần vỏ
Phân loại, tách tạp chất
Ly tâm tách nước
Phân ly
Trích ly tách xơ

Nghiền mài
Sấy khô
Sàng phân loại
Đóng bao
Sản phẩm
13

1.1.6.2. Thức ăn gia súc
Do sự thiếu hụt trầm trọng các loại thức ăn cho gia súc, các công thức dựa
trên sắn đã được nghiên cứu phát triển. Thức ăn gia súc từ sắn – được làm giàu bằng
các nguồn protein truyền thống và phi truyền thống.
1.1.6.3. Các sản phẩm khác
- Cồn: giá xăng dầu tăng nhanh dẫn đến việc phát triển các loại xe chạy
bằng cồn ở nhiều nước trên thế giới. Sắn được coi là một trong những loại nguyên
liệu dùng để sản xuất cồn nguyên liệu. Ngoài ra, cồn sản xuất từ cây sắn sẽ giải
quyết vấn nạn thiếu cồn ở nhiều nước trên thế giới.
- Xi rô giàu fructoza: với một quy trình công nghệ thích hợp, tinh bột sắn sẽ
là nguyên liệu thay thế đầy hứa hẹn cho tinh bột bắp để sản xuất xi- rô giàu
fructose.
Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng thứ
11 trên thế giới về sản lượng sắn nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng
hàng thứ 3 trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia.
Trong chiến lược toàn cầu, cây sắn được tôn vinh là một trong những loại
cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất cằn cỗi và là loại cây công
nghiệp triển vọng, khả năng cạnh tranh cao với nhiều loại cây trồng khác.
Ở nước ta, cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực
truyền thống sang cây công nghiệp. Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo
nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng enzym và hóa chất, sản
xuất sắn lát, sắn viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong
sản xuất thức ăn gia súc và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, góp

phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước.





14

1.2. Bã sắn


Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã sắn [10]
STT Thông số Hàm lượng, %
1 pH 6,5
2 Hàm ẩm 70- 75
3
Chất khô
+ Protein
+ Lipid
+ Tinh bột
+ Xenluloza, hemixenluloza
20- 25
0,1- 1,0
0,1
5-7
16
4 Tạp chất khác 1,8

Từ bảng 1.3 trên cho thấy bã sắn với hàm lượng tinh bột chiếm 5- 7% trọng
lượng bã, ước tính mỗi năm ngành sản xuất tinh bột củ bị thất thoát khoảng 50,8-

69,8 nghìn tấn tinh bột sắn. Nếu không được xử lí kịp thời, các chất hữu cơ trong bã
sắn bị phân hủy có mùi khó chịu, làm ô nhiễm môi trường không khí, ảnh hưởng tới
sức khỏe con người. Ngoài ra, hàm lượng nước trong bã cao gây khó khăn trong
bảo quản và sử dụng bã.
Các phương pháp xử lý bã sắn
Phương án xử lý bã sắn có hiệu quả nhất là tận dụng bã sắn để sản xuất ra
những sản phẩm có giá trị, vì như vậy có thể tiết kiệm được toàn bộ hoặc đáng kể
chi phí xử lý bã sắn, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho cơ sở sản xuất. Ghildal
Hình 1.3
: Hình
ảnh b
ã s
ắn

15

và Losane (1990) đã xem xét, phân tích lợi ích, tính khả thi của các phương án xử lý
bã sắn như sau:
- Làm thức ăn cho động vật: Bã sắn sau khi phơi nắng hoặc sấy khô thường
được làm thức ăn cho gia súc, có thể cho ăn trực tiếp hoặc trộn lẫn với các chất dinh
dưỡng khác. Phương án này ít có hiệu quả kinh tế vì giá bã sắn phơi khô trên thị
trường rất thấp. Ngoài ra, phơi bã sắn còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, gây mùi
hôi và ở chừng mực nào đó có thể bị hư hỏng. Hơn nữa, phơi bã sắn không thể áp
dụng cho các cơ sở sản xuất lớn vì lượng bã sắn thải ra hàng ngày quá lớn.
- Làm phân bón: Ngoài tinh bột và cellulose, bã sắn còn có một ít nitơ,
photpho, kali và các chất khoáng khác nên làm phân bón rất tốt. Nhưng do chi phí
vận chuyển cao nên việc dùng bã sắn làm phân bón chỉ giới hạn ở khu vực gần nhà
máy chế biến. Hơn nữa, lượng axit trong bã sắn ảnh hưởng đến chất lượng phân
bón, những chất dễ bay hơi trong bã sắn ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái,
nên ít được quan tâm.

- Sản xuất xirô glucose: Đã có các nghiên cứu sử dụng kỹ thuật kết hợp axit –
enzym và enzym – enzym ở mức độ phù hợp để chuyển được 98-99% tinh bột có trong
bã sắn thành siro chứa lượng glucose cao (70% lượng đường khử). Căn cứ vào ước tính
chi phí thì quy trình trên không kinh tế vì chi phí cô đặc sản phẩm thuỷ phân cao, phải
dùng nhiều than hoạt tính để khử màu, khó khuấy trộn khối bã sắn dày trong nồi, nên
truyền nhiệt không hiệu quả.
- Sản xuất rượu Etylic: Sau khi thuỷ phân tinh bột có trong bã sắn theo quy
trình axit – enzym, cô đặc để đạt lượng đường 15%, lên men rượu bằng cách sử
dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae FT-18. Quá trình thuỷ phân tinh bột ở bã
sắn chỉ đạt khoảng 7% đường khử. Nếu muốn có dịch đường đạt đến 15%, có thể sử
dụng hai phương án: hoặc cho thêm mật mía vào hoặc cô đặc sản phẩm thuỷ phân.
Tuy nhiên, cả hai phương án đều kém khả thi. Thêm vào đó lượng nước thải ra từ
các nhà máy sẽ nhiều hơn và làm phát sinh chi phí xử lý nước thải cao hơn.

16

- Làm cơ chất cho quá trình lên men ở trạng thái rắn: Đã có một số công
trình nghiên cứu sử dụng bã sắn thay thế cho cám lúa mì trong quá trình lên men
VSV ở trạng thái rắn.
Vấn đề nghiên cứu cồn sinh học thay cho xăng cũng được nhiều nước quan
tâm từ rất lâu. Thái Lan là nước đã thành công trong việc sản xuất etanol sinh học từ
bã sắn, thành công này có ý nghĩa đặc biệt đối với đất nước này vì Thái Lan phải
nhập 2/3 nguồn năng lượng từ nước ngoài.
1.3. Giới thiệu về Bacillus spp [7]
Theo phân loại của Bergy (1994) Bacillus
thuộc:
Bộ:Eubacteriales
Họ: Bacillaceae
Giống: Bacillus
Loài: Bacillus subtilis

Vi khuẩn Bacillus là nhóm trực khuẩn sống hiếu khí tùy tiện nhưng trong
điều kiện hiếu khí hoạt động mạnh hơn. Chúng rất phổ biến trong tự nhiên và khi
điều kiện sống gay go chúng có khả năng sinh bào tử gần như hình cầu để tồn tại
trong trạng thái ngủ đông trong thời gian dài. Một số loài của giống này còn thấy
trong khoang miệng, trong đường ruột người và động vật. Tất cả các loài Bacillus
đều có khả năng phân giải hợp chất nitơ như protein khá mạnh nhờ sinh ra protease
ngoại bào. Ngoài ra, chúng còn có khả năng sinh ra amylase làm loãng tinh bột,
biến chất này thành chất dễ hòa tan và thủy phân tiếp thành các dextrin và các loại
đường hợp thành. Một số chủng thuộc loài Bacillus subtilis, B. mesentericus…có
khả năng sinh ra cellulase, phytase, hemicellulase phân hủy cellulose, phytat,
hemicellulose.

Hình
1.4
: Khu
ẩn
l
ạc của
Bacillus

subtilis

17

Bacillus subtilis cókhuẩn lạc khô, không màu hay có màu xám nhạt, trắng,
hơi nhăn hay tạo ra lớp màng mịn, lan trên bề mặt thạch, có mép nhăn, mép lồi lõm
nhiều hay ít, bám chặt vào môi trường thạch. Trực khuẩn ngắn nhỏ kích thước từ 3-

5x 0,6 nhiều khi nối lại thành sợi dài, ngắn khác nhau và có thể đứng riêng rẽ.
Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 36-50
0
C, tối đa là 60
0
C. Bào tử chịu được nhiệt
độ khá cao, có hình bầu dục, phân bố không theo nguyên tắc chặt chẽ nào, lệch tâm
hoặc gần tâm nhưng không chính tâm, phát triển bằng cách nảy mầm do sự nứt của
bào tử, không kháng axit, có khả năng chịu nhiệt, chịu ẩm, tia tử ngoại, tia bức xạ.
Vi khuẩn Bacillus subtilis được xem là vi sinh vật điển hình vì có những
đặc tính tiêu biểu không gây hại nên đây là một trong những vi khuẩn được sử dụng
để sản xuất enzym và các hóa chất đặc biệt như axit amin, subtilisin …
1.3.1. Protease
Bacillus subtilis là loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease.
Protease của Bacillus subtilis chủ yếu là protease trung tính: chúng có pH
hoạt động 6- 7.
Protease là enzym xúc tác cho sự thủy phân các liên kết peptit [- CO-NH-]
giữa các L-axit amin trong phân tử protein hoặc các nhóm polypeptit thành axit
amin. Protease có chức năng sinh học rất đa dạng có vai trò quan trọng trong điều
hòa quá trình trao đổi chất ở sinh vật sống. Ngoài chức năng xúc tác phản ứng thủy
phân protein thành các axit amin và các chất có phân tử lượng thấp mà tế bào có thể
dễ dàng hấp thụ, protease còn có vai trò quyết định trong thiết lập sự cân bằng giữa
tổng hợp và phân giải protein. Bên cạnh đó, chúng còn tham gia vào các quá trình
khác như hình thành và nảy mầm bào tử của vi sinh vật, đông tụ máu, điều chỉnh
huyết áp, biến hình các emzym và điều hòa sự biểu hiện gen. Có thể chia protease
thành hai nhóm protease nội bào và protease ngoại bào.
Cơ chế phân giải protein: đầu tiên vi sinh vật tiết ra các enzym ngoại bào
phân giải protein và chuyển hóa thành các hợp chất có khối lượng nhỏ(các
polypeptit, oligopeptit). Các chất này hoặc tiếp tục phân hủy thành các axit amin
nhờ các peptitase ngoại bào hoặc xâm nhập ngay vào tế bào rồi mới chuyển hóa