ảnh hưởng của một số yếu tố đến sự phân giải bã vỏ khóm của nấm men saccharomyces cerevisiae h13

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC





LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN SỰ
PHÂN GIẢI BÃ VỎ KHÓM CỦA NẤM MEN
SACCHAROMYCES CEREVISIAE H13


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN TRẦN ĐÌNH DƯƠNG
PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG MSSV: 3112444
Lớp: CNSH K37


Cần Thơ, tháng 12/2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC





LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN SỰ
PHÂN GIẢI BÃ VỎ KHÓM CỦA NẤM MEN
SACCHAROMYCES CEREVISIAE H13



CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN TRẦN ĐÌNH DƯƠNG
PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG MSSV: 3112444
Lớp: CNSH K37


Cần Thơ, tháng 12/2014

PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN




Ths. Võ Văn Song Toàn Trần Đình Dương




PGs. Ts. Trần Nhân Dũng



XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………
Cần Thơ, ngày tháng năm 2014
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG




LỜI CẢM TẠ


Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp tại trường Đại học
Cần Thơ dù gặp không ít khó khăn và trở ngại nhưng nhờ sự động viên của gia
đình, sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè . Đó chính là động lực giúp tôi vượt qua các
khó khăn để hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Xin được gửi lời cảm ơn đến PGs.Ts. Trần Nhân Dũng và Ths. Võ Văn
Song Toàn, hai thầy cố vấn tận tụy và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi. Xin
gửi lời tri ân sâu sắc của tôi đến các thầy.
Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý Thầy Cô Viện Nghiên
cứu và Phát triển Công nghệ sinh học đã tận tình truyền dạy cho tôi, giúp tôi có
những kiến thức hữu ích phục vụ cho việc thực hiện đề tài.
Cám ơn các cô chú công nhân viên của Viện đã giúp đỡ trong quá trình làm
việc trong và ngoài giờ để tôi hoàn thành đề tài đúng tiến độ quy định.
Xin chân thành cảm ơn đến các bạn sinh viên của phòng thí nghiệm Công
nghệ Enzyme đã nhiệt tình giúp đỡ và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu trong
suốt thời gian tôi học tập và thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và người thân đã
động viên, khích lệ và luôn ủng hộ tôi về mặt vật chất cũng như tinh thần trong
suốt thời gian qua để tôi vững tin hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Cuối lời, kính chúc quý vị nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.
Xin trân trọng cảm ơn!
Cần thơ, ngày 4 tháng 12 năm 2014


Trần Đình Dương




TÓM LƯỢC

Đề tài “Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng phân giải bã vỏ
khóm của nấm men H13 trong điều kiên hiếu khí” được thực hiện với mục đích
tìm ra điều kiện tối ưu hóa cho quá trình tăng trưởng và phân giải bã vỏ khóm
của nấm men H13. Kết quả khảo sát cho thấy hiệu quả tối ưu khi nuôi trên cơ
chất bã vỏ khóm không rửa, với dịch nấm men chủng vào là 5%, ở pH5, nhiệt độ
ủ 35
o
C, trong 4 ngày. Nấm men có khả năng sinh trưởng và sinh enzyme hoạt
động mạnh nhất. Với mật số nấm men, hàm lượng vật chất khô, hàm lượng xơ
thô, hàm lượng ammoniac tương ứng là: 8.13; 55,93 %; 18,25 %; 3,36 mg/ml.
Từ khóa: Bã vỏ khóm, Hiếu khí, Khả năng phân giải, Nấm men, Tối ưu.


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học I Viện NC và PT CNSH
MỤC LỤC
MỤC LỤC I
DANH SÁCH BẢNG V
DANH SÁCH HÌNH VIII
CÁC TỪ VIẾT TẮT X
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu đề tài 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2
2.1. Giới thiệu về nguyên liệu bã khóm 2
2.1.1. Tổng quan về bã khóm 2
2.1.2. Các thành phần chính trong bã khóm 2
2.2. Tổng quan về nấm men 3
2.2.1. Đặc điểm chung của nấm men 3
2.2.2. Hình thái, kích thước và cấu tạo của tế bào nấm men 4

2.2.3. Vai trò của nấm men 6
2.2.4. Các hình thức sinh sản của nấm men 6
2.2.4.1. Sinh sản vô tính 6
2.2.4.2 Sinh sản hữu tính 7
2.2.5. Đặc điểm sinh lý sinh hóa của nấm men 8
2.2.6. Saccharomyces cerevisiae 10
2.2.7. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men 11
2.2.7.1. Giai đoạn thích nghi sinh dưỡng 11
2.2.7.2. Giai đoạn logarit sinh trưỡng 11
2.2.7.3. Giai đoạn ổn định 12
2.2.7.4. Giai đoạn thoái hóa 12
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học II Viện NC và PT CNSH
2.2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm men trong điều kiện
nuôi cấy thu sinh khối tế bào 12
2.2.8.1. Nhiêt độ 12
2.2.8.2. pH của môi trường 12
2.2.8.3. Tốc độ sục khí và đảo trộn 12
2.2.9. Cơ sở của việc sử dụng nấm men trong sản xuất và chế biến thức ăn 13
2.3. Giới thiệu về hệ enzyme thủy phân bã khóm 14
2.3.1. Hệ enzyme thủy phân cellulose 14
2.3.2. Cơ chế tác dụng của hệ enzyme cellulase 15
2.3.3 Hệ enzym thủy phân hemicellulose 15
2.4. Một số phương pháp nghiên cứu 16
2.4.1. Xác định vật chất khô (DM) 16
2.4.2. Phương pháp phân tích xơ thô (Crude Fiber-CF) 16
2.4.3. Khảo sát đường khử bằng phương pháp Nelson Soymogi 17
2.4.4. Phương pháp Kjeldahl 17
2.4.5. Phương pháp chuẩn độ đạm ammoniac 17
2.4.6. Phương pháp đếm mật số vi sinh bằng buồng đếm hồng cầu 18

2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 18
2.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 19
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 20
3.1. Phương tiện nghiên cứu 20
3.1.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 20
3.1.2. Thiết bị 20
3.1.3. Dụng cụ 20
3.1.4. Hóa chất 20
3.1.5. Nguyên vật liệu 20
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học III Viện NC và PT CNSH
3.1.6. Môi trường nuôi cấy nấm men 21
3.2. Phương pháp nghiên cứu 22
3.2.1. Khảo sát thành phần hóa học của bã vỏ khóm 22
3.2.2. Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý cơ chất đến sự phân
giải bã vỏ khóm của nấm men 22
3.2.3. Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến
sự phân giải bã vỏ khóm của nấm men 23
3.2.4. Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện pH đến sự phân giải
bã vỏ khóm của nấm men 23
3.2.5. Thí nghiệm 4: Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ đến sự phân
giải bã vỏ khóm của nấm men 24
3.2.6.Thí nghiệm 5: đánh giá ảnh hưởng của thời gian ủ đến sự phân giải bã
vỏ khóm của nấm men 24
3.3. Phương pháp phân tích kết quả thí nghiệm 25
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26
4.1. Thành phần nguyên liệu 26
4.2. Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý cơ chất đến khả năng phân giải bã vỏ
khóm của nấm men 27

4.3. Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến sự
phân giải bã vỏ khóm của nấm men 31
4.4. Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện pH đến sự phân giải bã vỏ
khóm của nấm men 35
4.5. Thí nghiệm 4: Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ đến sự phân giải
bã vỏ khóm của nấm men 39
4.6. Thí nghiệm 5: đánh giá ảnh hưởng của thời gian ủ đến sự phân giải bã vỏ
khóm của nấm men 43
4.7. Đánh giá hiệu quả tối ưu hóa phân giải bã mía của nấm men trong điều kiện
hiếu khí 47
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học IV Viện NC và PT CNSH
5.1. Kết luận 48
5.2. Kiến nghị 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
Tài liệu tiếng Việt 49
Tài liệu Tiếng Anh 50
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
PHỤ LỤC 2: HÌNH ẢNH MINH HỌA
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ THỐNG KÊ






Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ

Chuyên ngành Công nghệ sinh học V Viện NC và PT CNSH
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Thành phần hóa học của nấm men 5
Bảng 2: Thành phần môi trường Potatose Glucose Agar (PGA) (M1) 21
Bảng 3: Thành phần môi trường M2 21
Bảng 4: Thành phần môi trường M3 21
Bảng 5. Hàm lượng các thành phần khảo sát trong bã vỏ khóm không rửa 26
Bảng 6. Đánh giá hiệu quả tối ưu hóa qua các thí nghiệm 47
Bảng 7: Bố trí đo đường khử bằng phương pháp Nelson Soymogi Phụ lục 1
Bảng 8. Kết quả OD đường chuẩn glucose Phụ lục 3
Bảng 9. Kết quả phân tích DM Phụ lục 3
Bảng 10.Kết quả hàm lượng xơ thô Phụ lục 3
Bảng 11. Kết quả hàm lượng đạm tổng Phụ lục 3
Bảng 12. Kết quả hàm lượng đường khử Phụ lục 3
Bảng 13. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến khả năng tăng trưởng
của nấm men Phụ lục 3
Bảng 14. Ảnh hưởng của cách xử lý cơ chất đến hàm lượng vật chất khô Phụ lục 3
Bảng 15. Ảnh hưởng của cách xử lý cơ chất đến khả năng phân giải xơ thô
(%CF) Phụluc 3
Bảng 16. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến hàm lượng ammoniac
sinh ra Phụ lục 3
Bảng 17. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến khả năng tăng sinh của
nấm men Phụ lục 3
Bảng 18. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến hàm lượng vật chất
Khô Phụ lục 3
Bảng 19. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến khả năng phân giải xơ
thô của nấm men Phụ lục 3
Bảng 20. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến hàm lượng ammoniac
sinh ra Phụ lục 3
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ

Chuyên ngành Công nghệ sinh học VI Viện NC và PT CNSH
Bảng 21. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng tăng sinh của nấm
men Phụ lục 3
Bảng 22. Ảnh hưởng của pH môi trường đến hàm lượng vật chất khô Phụ lục 3
Bảng 23. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng phân giải xơ của nấm
men Phụ lục 3
Bảng 24 . Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng khí ammoniac sinh ra Phụ lục 3
Bảng 25. Ảnh hưởng của Nhiệt độ đến khả năng tăng sinh của nấm men Phụ lục 3
Bảng 26. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng vật chất khô Phụ lục 3
Bảng 27. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải xơ của nấm men Phụ lục 3
Bảng 28. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng ammoniac sinh ra Phụ lục 3
Bảng 29. Ảnh hưởng của thời gian đến mật số nấm men Phụ lục 3
Bảng 30. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng vật chất khô Phụ lục 3
Bảng 31. Ảnh hưởng của thời gian ủ lên hàm lượng xơ thô được phân giải Phụ lục 3
Bảng 32. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng khí ammoniac sinh ra Phụ lục 3
Bảng 33. Thí nghiệm 1:ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến khả năng
tăng trưởng của nấm men Phụ lục 4
Bảng 34. Thí nghiệm 1:ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất hàm lượng vật
chất khô được phân giải Phụ lục 4
Bảng 35. Thí nghiệm 1:ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến khả năng
phân giải xơ xủa nấm men Phụ lục 4
Bảng 36. Thí nghiệm 1: ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến hàm
lượng ammoniac sinh ra Phụ lục 4
Bảng 37. Thí nghiệm 2: ảnh hưởng của tỷ lệ dịch nấm men đến khả năng tăng
trưởng của nấm men Phụ lục 4
Bảng 38. Thí nghiệm 2:ảnh hưởng của dịch nấm men đến hàm lượng vật chất
khô được phân giải Phụ lục 4
Bảng 39. Thí nghiệm 2: ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đén khả năng
phân giải xơ của nấm men Phụ lục 4
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ

Chuyên ngành Công nghệ sinh học VII Viện NC và PT CNSH
Bảng 40. Thí nghiệm 2: ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến hàm lượng
ammoniac sinh ra Phụ lục 4
Bảng 41. Thí nghiệm 3: ảnh hưởng của pH đến khả năng tăng trưởng của nấm
men Phụ lục 4
Bảng 42. Thí nghiệm 3: ảnh hưởng của pH đến hàm lượng vật chất khô được
phân giải Phụ lục 4
Bảng 43. Thí nghiệm 3: ảnh hưởng của pH đến khả năng phân giải xơ của nấm
men Phụ lục 4
Bảng 44. Thí nghiệm 3: ảnh hưởng của pH đến hàm lượng khí ammoniac
sinh ra Phụ lục 4
Bảng 45. Thí nghiệm 4: ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tăng trưởng của
nấm menmật Phụ lục 4
Bảng 46. Thí nghiệm 4:ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng vật chất khô được
phân giải Phụ lục 4
Bảng 47. Thí nghiệm 4:ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải xơ của
nấm men Phụ lục 4
Bảng 48. Thí nghiệm 4: ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng khí ammoniac
sinh ra Phụ lục 4
Bảng 49. Thí nghiệm 5:ảnh hưởng của thời gian ủ đén khả năng tăng trưởng của
nấm men Phụ lục 4
Bảng 50. Thí nghiệm 5: ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng vật chất khô
được phân giải Phụ lục 4
Bảng 51. Thí nghiệm 5: ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng phân giải xơ củ
nấm men Phụ lục 4
Bảng 52. Thí nghiệm 5: ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng ammoniac
sinh ra Phụ lục 4

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học VIII Viện NC và PT CNSH
DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cấu trúc thành phần chính trong xơ tế bào thực vật 3
Hình 2.2: Nấm men 4
Hình 2.3: Cấu tạo tế bào nấm men. 5
Hình 2.4: Cơ chế tác dụng của hệ enzyme cellulase 15
Hình 4.1. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến khả năng tăng trưởng
của nấm men 27
Hình 4.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nguyên liệu đến hàm lượng vât chất
khô DM 28
Hình 4.3. Ảnh hưởng của cách xử lý cơ chất đến khả năng phân giải xơ thô
(%CF) 29
Hình 4.4. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ chất đến hàm lượng ammoniac
sinh ra 30
Hình 4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến khả năng tăng trưởng
của nấm men 31
Hình 4.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến hàm hàm lượng vât chất
khô DM 32
Hình 4.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tế bào nấm men đến khả năng phân giải xơ 33
Hình 4.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch nấm men đến hàm lượng ammoniac 34
Hình 4.9. Ảnh hưởng của pH đến sự tăng trưởng của nấm men 35
Hình 4.10. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng vât chất khô DM 36
Hình 4.11. Ảnh hưởng của pH đến khả năng phân giải xơ của nấm men 37
Hình 4.12. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng khí ammoniac sinh ra 38
Hình 4.13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tăng trưởng của nấm men 39
Hình 4.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng vât chất khô DM 40
Hình 4.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải xơ của nấm men 41
Hình 4.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng khí ammoniac sinh ra 42
Hình 4.17. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến mật số nấm men 43

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học IX Viện NC và PT CNSH
Hình 4.18. Ảnh hưởng của thời gian ủ lên hàm lượng vât chất khô DM 44
Hình 4.19. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng phần giải xơ của nấm men 45
Hình 4.20. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng khí ammoniac sinh ra. 46
Hình PL2. Đồ thị đường chuẩn Glucose Phụ lục 2


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học X Viện NC và PT CNSH
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADP Adenosine diphosphate
ATP Adenosine Triphóphate
CF Crude Fiber (Xơ thô)
DM Dry matter (Vật chất khô)
PGA Potato glucose agar
OD Optical density

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 1 Viện NC và PT CNSH
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường do phụ phẩm hữu cơ từ quá trình chế
biến các sản phẩm nông nghiệp đang ở mức báo động. Một trong những nguyên
nhân chủ yếu là do chúng ta chưa có biện pháp hợp lý để tận dụng các phụ phẩm
hữu cơ này. Nhiều năm trở lại đây các ngành sản xuất khóm rất phát triển. Theo
thống kê của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2011, cả nước có
40.600 ha đất trồng khóm. Theo ước tính bình quân 1 ha thu hoạch được khoảng
15.000 tấn/ha. Kéo theo đó là một lượng bãvỏ khóm rất lớn (hơn 1 tỷ tấn/năm)
cần được xử lý.
Từ lâu con người đã biết đến nấm men và ứng dụng chúng trong nhiều lĩnh
vực, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Và gần đây có một số nghiên
cứu tập trung vào nấm men phân giải cellulose để bổ sung nguồn đạm đơn bào
làm thức ăn gia súc. Nhưng vẫn còn hạn chế, nguyên nhân có thể do trong tự
nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật tỏ ra ưu thế hơn nấm men về khả năng tiết ra
enzyme cellulase. Nhưng nếu xét về khả năng chống chịu pH thì nấm men lại tỏ
ra ưu thế hơn so với các nhóm vi sinh vật này. Bã thải hoa quả thường có pH
thấp (3 – 5), đặt biệt như bã khóm (Nguyễn Lân Dũng et al, 2010). Ở pH này
thường nhóm vi khuẩn hay xạ khuẩn không hoặc kém phát triển nhưng nhóm
nấm men lại hoàn toàn có thể. Đã có một số nghiên cứu sử dụng nấm sợi, nhóm

nấm sợi cũng có khả năng chịu pH thấp nhưng với đặc tính dễ tạo thành bào tử
nếu chúng được dùng trong chế biến thức ăn gia súc có thể sẽ gây ra các bệnh về
đường hô hấp.
Nếu nấm men phân giải cellulose phát triển trên nguồn bã thải khóm pH
thấp giàu cellulose. Đồng thời nấm men sử dụng nguồn dinh dưỡng từ vỏ khóm
để tăng trưởng. Nếu đem làm các chế phấm sinh học như thức ăn gia súc thì rất
tốt. Do đó đề tài “khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải
bã vỏ khóm của nấm mensaccharomyces cerevisiae H13” được tiến hành.
1.2. Mục tiêu đề tài
Xác định điều kiện tối ưu cho khả năng phân giải bã vỏ khóm của nấm
mensaccharomyces cerevisiae H13
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 2 Viện NC và PT CNSH
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về nguyên liệu bã khóm
2.1.1. Tổng quan về bã khóm
Thành phần vỏ khóm có hàm lượng chất xơ (CF) chiếm đa số (70,6%),
trong đó lignin (11,2%). Hàm lượng vật chất hòa tan cao, thành phần đường đa
dạng, chủ yếu là hai loại đường xylose (36% của tổng số đường), glucose (43%
của tổng số đường). Lượng acid uronic khá cao (5,1%) làm cho vỏ khóm có pH
tương đối thấp,(Larraur et al., 1997)
2.1.2. Các thành phần chính trong bã khóm
 Cellulose
Cellulose là hợp chất cao phân tử phổ biến nhất trên trái đất và cũng là
thành phần chủ yếu của vách tế bào thực vật. Các hợp chất cao phân tử cellulose
không phân nhánh, không hòa tan và mức độ polymer hóa rất cao (14000 đơn vị
glucose/phân tử) được nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glycoside.Cellulose có
cấu tạo dạng sợi, các sợi này liên kết với nhau thành những bó nhỏ gọi là các
microfibril có cấu trúc không đồng nhất, gồm những phần kết tinh và phần vô
định hình.(Grardner và Blackwell 1937) đã giả định cấu trúc kết tinh và mô hình

chuỗi song song của phân tử cellulose.Trong đó các phân tử nằm trên cùng một
hướng và được nối với nhau bằng một mạng lưới liên kết hydro với một liên kết
bên trong và 2 liên kết bên ngoài.
 Hemicellulose
Hemicellulose cũng là một phần polysacaride thường gặp trong vách tế bào thực
vật với hàm lượng lớn sau cellulose, bao gồm: hemicellulose,
glucuronohemicellulose, arabinohemicellulose, glucomannan và xyloglucan.
Khác với cellulose, phân tử hemicellulose nhỏ hơn nhiều, thường không quá 150
gốc đường được nối với nhau không chỉ bằng liên kết β-1,4 mà còn bằng liên kết
β-1,3 và β-1,6 glycoside tạo ra mạch ngắn và phân nhánh. Hemicellulose là
polymer không đồng nhất của pentoses (xylose, arabinose), hexoses (mannose,
glucose, galactose) và đường acid. Vì độ polymer thấp, phân nhánh và hỗn hợp
nhiều đường nên hemicellulose không có cấu trúc chặt chẽ như cellulose và độ
bền hóa lý cũng thấp hơn.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 3 Viện NC và PT CNSH
 Lignin
Có nghĩa là chịu nước, nâng đỡ thành tế bào, giữ cho chúng khỏi bị sụp
đổ.Điều này đặc biệt quan trọng trong xylem, bởi vì các cột nước trong tế bào
xylem rỗng phải chịu sức căng (do áp suất âm) và nếu không có sự nâng đỡ của
lignin các tế bào sẽ sụp đổ. Lignin ngoài vai trò nâng đỡ cho thân cây và lá còn
cùng cấp sức mạnh và độ cứng cần thiết cho vách tế bào thực vật, nhờ đó mà cây
có thể phát triển đạt độ cao trên 100m.Ngoài ra, lignin cùng với các thành phần
vách tế bào khác cung cấp khả năng chống bệnh, côn trùng, nhiệt độ lạnh và các
áp lực khác. Lignin còn đóng một phần quan trọng trong việc điều hành sự hấp
thụ nước trong thân cây. Các thành phần polysaccharide của vách tế bào thực vật
rất ưa nước và do đó thấm nước, trong khi lignin là thành phần kỵ nước. Các liên
kết của polysaccharides bằng lignin là một trở ngại cho sự hấp thụ nước vào
thành tế bào. Lignin có trong tất cả các thực vật có mạch nhưng không có rong
rêu, điều này giúp khẳng định rằng chức năng chính của lignin là hạn chế sự vận

chuyển nước trong cây.

Hình 2.1: Cấu trúc thành phần chính trong xơ tế bào thực vật
(*Nguồn:
ngày 22/06/14).
2.2. Tổng quan về nấm men
2.2.1. Đặc điểm chung của nấm men
Nấm men là tên gọi chung của nhóm nấm có những đặc điểm như cấu tạo
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 4 Viện NC và PT CNSH
đơn bào, đa số sinh sôi nảy nở bằng cách nảy chồi hoặc phân cắt tế bào, nhiều
loại có khả năng lên men đường. Nấm men phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhất
là trong các môi trường có chứa đường, pH thấp, chẳng hạn như trong hoa quả,
mật mía, rỉ đường, mật ong, trong đất ruộng trồng mía, đất vườn cây ăn quả,
trong các đất có nhiễm dầu mỏ (Nguyễn Lân Dũng, 1999). Nấm men có nhiều
ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực phẩm, con người từ lâu đã biết ứng dụng
nấm men vào các sản xuất các loại thực phẩm truyền thống như rượu, bia, bánh
mì,…

Hình 2.2: Nấm men
(*nguồn: />ml,ngày 18/06/2014)
2.2.2. Hình thái, kích thước và cấu tạo của tế bào nấm men
 Hình dạng
Nấm men có cấu tạo hình trứng hay hình bầu dục (saccharomyces
cerevisiae), hình dài (candida utiles) hoặc hình elip (candida tropicolis).
Một số nấm men có cấu tạo hình dài nối tiếp nhau thành những dạng sợi
được gọi là khuẩn ty giả (pseudomycellium).
Bên cạnh các nấm men có dạng quen thuộc thường gặp còn có các nấm
men có tế bào hình tam giác hình mũi tên.
 Kích thước

Kích thước của tế bào nấm men thay đổi theo từng giống, từng loài. Kích
thước từ 2.5 – 10 µm. Hình thái của tế bào nấm men có thể thay đổi theo
từng điều kiện môi trường nhất là trong môi trường cạn kiệt dinh dưỡng.
 Cấu tạo
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 5 Viện NC và PT CNSH
Nấm men có cấu tạo đơn bào và cũng như các tế bào khác, gồm thành tế
bào, màng sinh chất, nguyên sinh chất, nhân hoàn chỉnh và các thể ẩn nhập.
Trong thành tế bào, ngoài các thành phần đã có như trong tế bào vi khuẩn, phần
nảy chồi của nấm men còn them chitin, một chất bền vững có tác dụng bảo vệ
chồi khi chồi còn non. Nhân đã có màng bao bọc hoàn chỉnh. (Nguyễn Thị Thanh
Thủy, 2009).


( a ) ( b )
Hình 2.3: Cấu tạo tế bào nấm men.
(a) Mô hình mặt cắt tế bào (*Nguồn: />science/metabolomics/enzyme-explorer/learning-center/lysing-
enzymes.html,ngày21/6/2014)
(b) Hình mô phỏng các thành phần của tế bào (*Nguồn:
ngày 21/6/14)
Theo Nguyễn Đức Lượng (2004) nấm men có thành phần hóa học như sau:
Bảng 1: Thành phần hóa học của nấm men
Các chất
Thành phần (%)
Các chất
Thành phần
Carbon
49,8
Na
2

O
-
Nitơ
12,4
MgO
0,42
Hydro
6,7
CaO
0,38
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 6 Viện NC và PT CNSH
P
2
O
5

3,54
Fe
2
O
3
0,035
K
2
O
2,34
SiO
2

0,09
SO
3

0,04


(*Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004)
2.2.3. Vai trò của nấm men
Nấm men có khả năng sinh sản nhanh chóng, sinh khối của chúng rất giàu
protein, lipit, vitamin (đặt biệt là vitamin B). Chúng có khả năng lên men các loại
đường để tạo thành rượu trong điều kiện kỵ khí, còn trong điều kiện hiếu khí thì
chúng có khả năng tăng nhanh lượng sinh khối tế bào.
Trong quá trình trao đổi chất của hầu hết nấm men đều không sinh ra chất
độc gây hại cho sức khỏe của con người và vật nuôi nên chúng được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp sản xuất thực phẩm như sản xuất rượu, bia, nước giải
khát có cồn, làm men bánh mì, chế biến các thực phẩm sữa lên men cho người và
thức ăn cho gia súc.
Người ta còn sử dụng nấm men để sản xuất protein đơn bào, sản xuất
vitamin, enzyme, và đặc biệt là loài Saccharomyces cerevisiae đang được sử
dụng như một công cụ đắc để mang các DNA tái tổ hợp phục vụ cho việc sản
xuất các sản phẩm thế hệ mới của ngành công nghệ sinh học hiện đại.
Tuy nhiên cũng có một số loại nấm men gây bệnh cho người và gia súc như
Candida albican,Crytoccocus neoforman, và gây hư hỏng thực phẩm như
Endomycopsis fiibuligera, Saccharomyces bisporus(Nguyễn Lân Dũng, 1999).
2.2.4. Các hình thức sinh sản của nấm men
Theo Lượng Đức Phẩm (2006), nấm men có hai hình thức sinh sản là sinh
sản vô tính và sinh sản hữu tính.
2.2.4.1. Sinh sản vô tính
 Sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi

Ở một giai đoạn nhất định nào đó, trên tế bào mẹ xuất hiện trồi và sau đóphát
triển thành tế bào con. Tế bào con lớn dần khi đã đạt đến kích thước của tế bào
mẹ thì nhờ sự chuyển động của chất lỏng trong môi trường, nó tách khỏi tế bào
mẹ. Trước lúc tách ra giữa hai tế bào này còn có mối liên kết bên trong rất khắng
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 7 Viện NC và PT CNSH
khít. Tế bào mẹ và tế bào con khác nhau về phẩm chất, chức năng nên tốc độ sinh
sản của chúng cũng khác nhau.
Nhưng cũng có trường hợp tế bào con không tách khỏi tế bào mẹ mà tạo
thành những chồi nhỏ liên kết với nhau ngay cả khi chúng trưởng thành do đó tạo
thành chuỗi tế bào gọi là khuẩn ty giả.
Hình thức nảy chồi là hình thức sinh sản phổ biến nhất ở nấm men thường
gặp ở giống Saccharomyces, Candida, Torulopsis.
 Sinh sản vô tính bằng hình thức phân chia tế bào
Một số loài phân chia tế bào thành 2 tế bào con bằng nhau, giống như ở đa
số các các vi khuẩn. Lúc đầu chất nhân chia làm hai phần, sau đó ở giữa tế bào
xuất hiện vách ngăn, vách này lờn dần lên và chia tế bào thành 2 tế bào con. Hai
tế bào con từ từ tách nhau ra thành hai tế bào độc lập
Hình thức sinh sản này thường gặp ở nấm men có dạng sợi dài như giống
Schizosaccharomyces, Endomyces.
2.2.4.2 Sinh sản hữu tính
 Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi
Trong quá trình nuôi cấy nấm men chuyển đột ngột từ môi trường giàu sang
môi trường nghèo dinh dưỡng, trong khi đó vẫn giữ nguyên độ ẩm, tích tụ các
hợp chất trung gian, đủ oxy của không khí thì tế bào sẽ sinh bào tử nằm trong các
túi, được gọi là bào tử túi. Bào tử túi bền với tác nhân bên ngoài như nhiệt độ
cao, khô hạn, nhưng kém bền hơn so với bào tử vi khuẩn.
Bào tử túi thường được sinh ra trong những cái túi nhỏ gọi là nang hay túi
mỗi túi chứa 1 – 8 bào tử túi, thường là 1 – 4. Bào tử túi có kích thước và hình
dạng khác nhau tùy từng loại nấm men: có thể hình bầu dục, bán cầu, hình thoi

Túi có thể sinh ra theo một trong ba phương thức sau:
- Tiếp hợp đẳng giao: do hai tế bào nấm men có hình dạng và kích thước
giống nhau tiếp hợp với nhau tạo thành. Gặp ở nhiều loài trong giống
Schizosaccharomyces, Zygosaccharomyces, Debarymyces.
- Tiếp hợp dị giao: do 2 tế bào có hình dạng và kích thước không giống
nhau tiếp hợp với nhau tạo thành. Gặp ở một số loài trong giống Zygopichia,
Nadsodia.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 8 Viện NC và PT CNSH
- Sinh sản đơn tính: đó là quá trình hình thành bào tử trực tiếp từ một tế bào
riêng lẻ không qua tiếp hợp gặp ở nhiều loài trong giống Schiwanniomyces,
Pichia.
Các bào tử túi sau khi ra khỏi túi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành
tế bào nấm men mới. Tế bào này lại sinh sản theo lối nảy chồi.
 Sinh sản hữu tính bằng bào tử bắn
Là loại bào tử chỉ thấy ở các loài trong giống Brullera, Spodiobolus,
Sporoliomyces, Aessaspora. Sau khi hình thành, bào tử có thể bắn mạnh qua phía
đối diện.
2.2.5. Đặc điểm sinh lý sinh hóa của nấm men
Nấm men là vi sinh vật hiếu khí tùy nghi, chúng hô hấp như một cơ thể hiếu
khí bậc cao, khi môi trường hết oxy chúng chuyển sang hô hấp kỵ khí gọi là quá
trình lên men. Khi phản ứng lên men bắt đầu phát triển, tốc độ sinh trưởng của tế
bào nấm men bị kìm hãm và đến một giai đoạn nhất định hầu như không còn
nữa. Về cơ chế sinh học, đây là một quá trình lãng phí những chất dinh dưỡng
trong môi trường. Vì quá trình phân hủy 1 gram phân tử đường bằng cách lên
men chỉ tiết ra khoảng 28 kcal, trong khi đó nếu oxy hoá hoàn toàn 1 gram phân
tử đường sẽ có 674 kcal.
Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt
của tế bào và sau đó khuếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên sinh
chất của tế bào đóng vai trò màng bán thấm ngăn cách, điều hòa các chất dinh

dưỡng sau khi được hấp thụ vào trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất
ra ngoài. Các chất dinh dưỡng sau khi được hấp thụ vào trong tế bào sẽ xảy ra
các phản ứng hóa học để chuyển hóa thành các chất như protein, glucid, lipit
(Lượng Đức Phẩm, 2006).
Dinh dưỡng cacbon:
- Trước hết phải kể đến các loại đường, đường glucose được tất cả các loại
nấmmen sử dụng. Các loài nấm men dùng để sản xuất men gia súc thuộc giống
Candida, Torulopsis có thể đồng hóa được đường pentose. Vì vậy, các men này
có thể nuôi cấy ở dịch thủy phân từ gỗ hoặc các nguồn giàu hemicenllulose.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 - 2014 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 9 Viện NC và PT CNSH
Những disaccarit ( maltose và saccarose) trước khi được nấm men sử dụng phải
qua thủy phân sơ bộ thành đường đơn nhờ enzyme tương ứng của nấm men.
- Như là một quy luật trong môi trường, trong một hỗn hợp các nguồn
cacbon dinh dưỡng thì nguồn nào cùng cấp cho nấm men sinh trưởng tốt sẽ được
sử dụng trước. Đường glucose và fructose được sử dụng trước hết kế tiếp là acid
béo (phụ thuộc vào chủng loài nấm men và thành phần của acid này), những hợp
carbohydrate đa phân được sử dụng sau cùng.
- Các acid hữu cơ chiếm một vị trí quan trọng trong trao đổi chất của nấm
men. Chúng có thể kích thích hoặc ức chế nấm men sinh trưởng. Chúng có thể là
nguồn dinh dưỡng cacbon hoặc nguồn năng lượng duy nhất.
- Sử dụng hydrocacbon từ dầu mỏ và khí đốt làm nguồn cacbon nuôi cấy
nấm men rất được quan tâm trong vài thập kỷ gần đây. Trong đó, parafin có thể
là nguồn thức ăn dinh dưỡng dễ dàng đối với một số chủng của giống Candida và
Torulopsis.
Dinh dưỡng nitơ:
- Nấm men có thể tổng hợp được tất cả các acid amin, thành phần protein
trực tiếp từ các hợp chất đạm vô cơ và cacbon hữu cơ.
- Đa số nấm men không đồng hóa được nitrat (trừ giống Hasenula và
Pichia)

- Nguồn nitơ vô cơ được nấm men sử dụng tốt là các muối amoni của acid
vô cơ cũng như acid hữu cơ. Trong môi trường chứa muối amoni, đặc biệt là
sulfate, thì nấm men sử dụng gốc amoni trước , gốc acid còn lại sẽ được sử dụng
sau hoặc ít khi sử dụng sẽ làm cho môi trướng acid hóa, giảm pH.
- Các nguồn nitơ hữu cơ thường là hỗn hợp các acid amin, peptit,
nucleotit,…Trong thực tế, người ta hay dùng cao ngô, cao nấm men, dịch thủy
phân đậu nành làm nguồn nitơ hữu cơ nầm men tiêu hóa rất tốt các acid amin,
còn peptit kém hơn và hoàn toàn không sử dụng được protein. Các muối amoni
được nấm men sử dụng tốt hơn acid amin. Trong quá trình nuôi cấy nấm men,
các acid amin vừa là nguồn nito vừa là nguồn cacbon dinh dưỡng. Tuy
nhiên nấm men chỉ sử dụng được acid amin ở dạng L-acid amin.