tuyển chọn và khảo sát điều kiện lên men ethanol bằng nấm men chịu nhiệt từ lào

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











LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC



TUYỂN CHỌN VÀ KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN
LÊN MEN ETHANOL BẰNG NẤM MEN CHỊU NHIỆT TỪ LÀO


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
PGS. TS NGÔ THỊ PHƢƠNG DUNG LÊ THỊ HỒNG NHUNG
MSSV: 3103974
LỚP: VI SINH VẬT K36

Cần Thơ, Tháng 12/2013

PHẦN KÝ DUYỆT


CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN



PGS. TS Ngô Thị Phƣơng Dung Lê Thị Hồng Nhung

XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM TẠ


Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban
Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, cùng Quý Thầy Cô đã
tận tình giảng dạy em trong thời gian học tập vừa qua.
Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến cô Ngô Thị Phương Dung –
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em thực hiện đề
tài nghiên cứu.
Xin gửi lời biết ơn chân thành đến thầy và cô cố vấn học tập lớp Vi sinh vật học
khóa 36, thầy Võ Văn Song Toàn và cô Nguyễn Thị Pha. Sự hỗ trợ nhiệt tình của thầy
và cô đã giúp cho chúng em hoàn thành tốt quá trình học tập của mình.
Xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Xuân Phong, thầy Phạm Hồng Quang và anh
Nguyễn Ngọc Thạnh – Cán bộ phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, đã
đóng góp ý kiến và hỗ trợ điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu
này.
Xin ghi ơn gia đình, anh chị cán bộ các phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu
và Phát triển Công nghệ Sinh học đã động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Hữu Tường và các anh chị khác trong phòng
thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm đã tận tình giúp đỡ và chỉ dẫn để em hoàn
thành tốt đề tài nghiên cứu này.
Kính chúc Quý Thầy Cô được nhiều sức khỏe, thành đạt trên nhiều lĩnh vực và
luôn có những cống hiến quý báu cho sự nghiệp giáo dục và đào tạo.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 15 tháng 11 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hồng Nhung

TÓM TẮT


Sản xuất ethanol từ nấm men chịu nhiệt đang được quan tâm và chú ý do nấm
men chịu nhiệt có khả năng phát triển trong điều kiện nhiệt độ cao có nhiều tiềm năng
ứng dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol. Trong nghiên cứu này, 4 dòng nấm men
được thử khả năng chịu nhiệt ở các mức nhiệt độ khác nhau (40, 43, 45, 47 và 49ºC)
và khảo sát khả năng chịu ethanol ở các nồng độ 4, 8, 10, 12, 14 và 15% (v/v). Tất cả
các dòng nấm men trên tiếp tục được khảo sát khả năng lên men đường glucose 2% và
khả năng sinh ethanol ở nhiệt độ cao (nhiệt độ phòng 28 – 32ºC , 35, 40 và 45ºC).
Nghiên cứu khả năng lên men trong môi trường rỉ đường ở những điều kiện khác nhau
đã được thực hiện gồm có: mật số giống chủng (10
4
, 10
5
và 10
6
tế bào/mL), nồng độ
đường ban đầu (15, 20, 25 và 30ºBrix), thời gian lên men (3, 5 và 7 ngày) và pH của
môi trường (tự nhiên (pH 4,22), 4, 5 và 6). Kết quả cho thấy có 4 dòng nấm men chịu
được nhiệt độ ở 43ºC (L29–1, L07–1, P4 và L2b2) và 2 dòng phát triển được ở nhiệt
độ 45ºC (L07–1 và L2b2). Tất cả 4 dòng nấm men đều phát triển được trên môi trường
bổ sung 4, 8, 12 và 14% ethanol. Có 3 dòng nấm men là L29–1, L07–1 và L2b2 phát
triển được trên môi trường có bổ sung 15% ethanol. Tất cả các dòng nấm men đều có
khả năng lên men nhanh và mạnh trong môi trường glucose 2%. Điều kiện thích hợp
cho dòng nấm men L2b2 phát triển và lên men ethanol trên môi trường rỉ đường ở
40ºC là mật số giống chủng 10
5

tế bào/mL, nồng độ đường 25ºBrix, thời gian lên men
5 ngày và pH môi trường 4,22.
Từ khóa: khả năng chịu ethanol, khả năng chịu nhiệt, lên men ethanol, nấm men chịu
nhiệt.


i
MỤC LỤC

Nội dung Trang
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
Tóm tắt
Mục lục ii
Danh sách bảng iv
Danh sách hình. v
Danh mục các từ viết tắt vi
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu đề tài 3
CHƢƠNG 2 : LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 4
2.1. Giới thiệu chung về nấm men 4
2.1.1. Hình thái của tế bào nấm men 4
2.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men 6
2.1.3. Các hình thức sinh sản của nấm men 8
2.1.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nấm men 10
2.1.5. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men 12
2.1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm men trong điều kiện
nuôi cấy thu sinh khối tế bào 13
2.1.7. Vai trò và ứng dụng của nấm men 15

2.2. Nấm men chịu nhiệt 17
2.3. Một số dòng nấm men chịu nhiệt quan trọng 19
2.3.1. Nấm men Kluyveromyces spp. 19
2.3.2. Nấm men Saccharomyces spp. 19
2.3.3. Nấm men Candida spp. 20
2.4. Sự lên men ethanol 21


ii
2.4.1. Khái quát về quá trình lên men ethanol 21
2.4.2. Cơ chế của quá trình lên men 22
2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ethanol của nấm men 24
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
3.1. Phương tiện thí nghiệm 29
3.1.1. Địa điểm nghiên cứu 29
3.1.2. Thời gian thực hiện 29
3.1.3. Nguyên vật liệu 29
3.1.4. Dụng cụ, thiết bị 29
3.1.5. Hóa chất 29
3.2. Phương pháp nghiên cứu 30
3.2.1. Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt của các dòng nấm men 30
3.2.2. Thử nghiệm khả năng chịu ethanol của các dòng nấm men 30
3.2.3. Khảo sát khả năng lên men đường glucose của các dòng nấm 31
3.2.4. Khảo sát khả năng chịu ethanol của các dòng nấm men đã tuyển chọn 31
3.2.5. Khảo sát các điều kiện lên men ethanol ở nhiệt độ cao của các dòng nấm
men đã tuyển chọn 32
3.2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của mật số giống chủng và nồng độ đường 32
3.2.5.2.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và pH của môi trường 32
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 33
4.1. Khả năng chịu nhiệt của các dòng nấm men 33

4.2. Khả năng chịu ethanol của các dòng nấm men 34
4.3. Khả năng lên men đường glucose của các dòng nấm men 35
4.4. Khảo sát khả năng sinh ethanol ở nhiệt độ cao của các dòng nấm men 37
4.5. Khảo sát các điều kiện lên men ở nhiệt độ cao của các dòng nấm men đã tuyển
chọn 39
4.5.1. Ảnh hưởng của mật số giống chủng và nồng độ đường 39
4.5.2. Ảnh hưởng của thời gian lên men và pH của môi trường 43
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46


iii
5.1. Kết luận 46
5.2. Đề nghị 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Hình ảnh các thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm
Phụ lục 2. Số liệu kết quả thí nghiệm
Phụ lục 3. Kết quả phân tích thống kê


iv
DANH SÁCH BẢNG
Tên bảng Trang
Bảng 1. Sự hiện diện và ứng dụng của nấm men trong một số thực phẩm, thức uống
có cồn và sản phẩm lên men 16
Bảng 2. Những dòng nấm men được khảo sát có khả năng phát triển và sản sinh
ethanol ở nhiệt độ 37°C đến 45°C. 18
Bảng 3. Khả năng chịu nhiệt của 4 dòng nấm men 33
Bảng 4. Khả năng chịu ethanol của 4 dòng nấm men. 34
Bảng 5. Khả năng lên men glucose của các dòng nấm men 35

v
DANH SÁCH HÌNH
Tên hình Trang
Hình 1. Tế bào nấm men dưới kính hiển vi. 4
Hình 2. Một số hình dạng của nấm men. 5
Hình 3. Nấm men Kluyveromyces lactis và Kluyveromyces m arxianus 19
Hình 4. Nấm men Saccharomyces cerevisia. 20
Hình 5. Nấm men Candida spp. 20
Hình 6. Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men. 24
Hình 7. Khuẩn lạc của 4 dòng nấm men ở 15% ethanol sau 48 giờ ủ. 34
Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên khả năng sinh ethanol của các dòng nấm
men. 37
Hình 9. Ảnh hưởng của mật số giống chủng và nồng độ đường lên nồng độ ethanol
sinh ra. 39
Hình 10. Hàm lượng đường sử dụng trong quá trình lên men. 42
Hình 11. Ảnh hưởng của thời gian lên men và pH của môi trường. 43
Hình 12. Giá trị pH sau lên men. 45


vi
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADP Adenosine Diphosphate
Atm Atmosphere
ATP Adenosine Triphosphate
DNA Deoxyribose nucleic acid
g/L gram per liter
Kcal Kilocalorie
Kg Kilogam

mL milliliter
PGY Potato – Glucose – Yeast extract
RNA Ribose nucleic acid
YM agar Yeast extract – Malt extract – agar
YPD Yeast extract – Pepton – D–glucose
w/v weight per volume



Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
1

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề

Ethanol là hợp chất hữu cơ có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công
nghiệp. Từ xưa, con người đã biết làm ra ethanol (rượu ethylic) từ nguồn nguyên liệu
là các sản phẩm nông nghiệp có hàm lượng tinh bột cao bằng phương pháp lên men
truyền thống. Nhìn chung, ethanol rất quan trọng trong đời sống con người, tùy theo
nồng độ nó được sử dụng vào mục đích khác nhau như thức uống (rượu – lên men
truyền thống được sử dụng như một thức uống mang đậm tính văn hóa), chất sát trùng,
chất chống đong, chất ức chế và là một chất trung gian quan trọng trong sản xuất các
hóa chất như acetaldehyde, acid acetic, ethyl acetate, ethyamine. Ngoài ra ethanol sản
xuất công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực quan trọng như: y tế, dược bào
chế, làm nguyên liệu trong tổng hợp hữu cơ, công nghiệp sơn. Hiện nay, nhu cầu về
ethanol công nghiệp với độ tinh sạch cao ngày càng cấp thiết, bởi ethanol đã được
chứng minh là một loại nhiên liệu sinh học có tiềm năng thay thế những nguồn nhiên

liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt (Alfenore et al., 2002). Có thể pha trộn hợp lý một
lượng vừa phải ethanol với xăng để làm nhiên liệu nhằm tăng tính thân thiện với môi
trường đồng thời hạ giá thành.
Trong công nghiệp, ethanol có thể được sản xuất bằng hóa tổng hợp và sinh tổng
hợp. Đối vơi tổng hợp hóa học, một trong những phương pháp phổ biến là hydrate hóa
ethylene (C
2
H
4
) ở 300°C, áp suất 70 – 80 atm với chất xúc tác là acid wolframic hoặc
acid phosphoric. Trong tổng hợp sinh học, nấm men được sử dụng để chuyển hóa
đường thành ethanol trong điều kiện kỵ khí. Nấm men có tiềm năng rất lớn trong việc
lên men chuyển hóa đường thành ethanol. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
hoạt tính của nấm men như nguồn carbon, nguồn nitơ, pH, đặc biệt là nhiệt độ và nồng
độ ethanol. Do đó, đặc tính chịu nhiệt và chịu ethanol của nấm men rất quan trọng
trong việc tổng hợp ethanol thông qua quá trình lên men được thực hiện bởi nấm men.
Nấm men đã được phân lập từ nhiều nguồn cho mục đích công nghiệp, bao gồm
nấm men phân lập từ rượu cho sản xuất công nghiệp ethanol. Trong đó, ethanol được
tổng hợp sinh học bằng quá trình lên men, sử dụng nấm men như là nguồn vi sinh vật
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
2
lên men. Một số loài nấm men có khả năng lên men mạnh đã được sử dụng trong thực
phẩm, nước giải khát và các ngành công nghiệp lên men (Jacobson và Jolly, 1989).
Theo kết quả nghiên cứu của Ngô Thị Phương Dung (2009) cho thấy nấm men
Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men rượu và có tính chịu đựng độ cồn cao.
Quá trình lên men rượu thành công thể hiện qua sự tiêu thụ và biến đổi gần như hoàn
toàn lượng đường khử ban đầu có nồng độ 18% (w/v), tạo ra ethanol có nồng độ 8,6%
(w/v).

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự lên men tạo ethanol của nấm men.
Vào mùa hè, nhiệt độ ở miền Nam nước ta tăng rất cao, thậm chí trong tương lai nhiệt
độ còn có thể tăng cao hơn nữa do hiện tượng nóng lên toàn cầu. Do đó, việc sản xuất
ethanol sinh học bằng nấm men gặp nhiều khó khăn và thách thức. Chi phí dùng cho
việc làm lạnh rất tốn kém, nên việc chọn lọc các dòng nấm men chịu nhiệt có thể giúp
giảm thiểu chi phí, tận dụng được một số thuận lợi khi thực hiện lên men ở nhiệt dộ
cao như: độ tan của oxy và các chất khí khác giảm tạo điều kiện kỵ khí rất tốt, cơ hội
bị nhiễm được giảm thiểu (Roehr, 2001).
Nồng độ ethanol trong môi trường cũng tác động đáng kể đến năng suất lên men
của nấm men, nấm men không chịu được nồng độ ethanol cao sẽ dễ bị ức chế trong
quá trình lên men dẫn đến hiệu quả lên men không cao. Những dòng nấm men có khả
năng phát triển và lên men ethanol ở nhiệt độ cao, đồng thời kết hợp được đặc tính
chịu được nồng độ ethanol cao rất có triển vọng cho việc sản xuất ethanol.
Thành phần dinh dưỡng của môi trường cũng như pH cũng ảnh hưởng nhất định
đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Các chất bổ sung vào môi trường sinh
trưởng có chứa maltose hoặc glucose cùng với nguồn nitơ như peptone sẽ làm tăng
sinh khối và sự sản sinh ethanol (Helena da Cruz et al., 2003). Giá trị pH không thích
hợp sẽ hạn chế khả năng tạo ethanol của nấm men. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng
của dinh dưỡng và pH lên khả năng lên men của nấm men là rất quan trọng nhằm tìm
ra điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.
Mía là cây ưa ấm, được trồng phổ biến ở nhiều nước châu Á, châu Úc, Cuba, đảo
Java (Indonesia), đảo Hawaii (Mỹ). Trong quá trình chế biến mía thành đường sẽ thu
được một loại chất lỏng đặc sánh, đó là rỉ đường (hay mật rỉ đường). Thành phần rỉ
đường thu từ các nhà máy đường ở Việt Nam chứa lượng đường khử khá cao (khoảng
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
3
39%), ngoài ra trong rỉ đường còn chứa sucrose (21,6%), glucose (8,7%), fructose
(8,47%). Các thành phần khác trong rỉ đường gồm có: nitơ, protein thô, khoáng, canxi,

magiê, kali, photpho, natri, lưu huỳnh, đồng, sắt, mangan, kẽm, (Vũ Chí Cương et
al., 2004). Rỉ đường là nguồn nguyên liệu rẻ tiền không cần phải trãi qua quá trình
thủy phân, không giống như những phụ phẩm nông nghiệp khác (Ghorbani et al.,
2011). Vì vậy, rỉ đường là một trong những loại nguyên liệu thích hợp để sản xuất
ethanol công nghiệp.
Bốn dòng nấm men từ Lào do Trung tâm nghiên cứu Công nghệ Sinh học và
Công nghệ Lên men sản phẩm Nông nghiệp, Khoa Công nghệ, Trường Đại học Khon
Kaen, Thái Lan phân lập. Bốn dòng này cũng có tính chịu được nhiệt độ cao và có khả
năng lên men ethanol mạnh. Việc tiếp tục nghiên cứu đặc tính lên men của các dòng
nấm men này cũng như khảo sát các điều kiện lên men của chúng sẽ tạo cơ sở cho việc
đưa chúng ứng dụng vào thực nghiệm sản xuất ethanol ở Việt Nam. Điều này có ý
nghĩa quan trọng và là tiền đề cho việc đưa các dòng nấm men có triển vọng cao ứng
dụng vào sản xuất ethanol sinh học. Do đó đề tài “Tuyển chọn và khảo sát điều kiện
lên men ethanol bằng nấm men chịu nhiệt từ Lào” được thực hiện.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là chọn lọc dòng nấm men có khả năng chịu nhiệt và nồng độ
ethanol cao đồng thời có khả năng lên men mạnh; khảo sát điều kiện lên men thích
hợp trên môi trường rỉ đường.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
4
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về nấm men
Từ xa xưa con người ta đã biết dến và ứng dụng nấm men trong nhiều lĩnh vực
đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm. Nấm men là tên gọi chung của nhóm nấm có
những đặc điểm như cấu tạo đơn bào, đa số sinh sôi nảy nở bằng cách nảy chồi hoặc
phân cắt tế bào. Nấm men phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong các môi
trường có chứa đường, có pH thấp. Nguồn phân lập nấm men chủ yếu từ bề mặt trái
cây và dịch ép một số loại quả như táo, lê, nho, xoài, dứa, Đặc biệt chúng còn hiện

diện nhiều trong rượu nếp, trong các bánh men rượu, trong bia, nước mía, hạt kêphia,
đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả. Ngoài ra, nhụy hoa, không khí và cả nơi sản
xuất rượu vang cũng là những nơi có sự tồn tại và sinh trưởng của nấm men.












2.1.1. Hình thái của tế bào nấm men
Hình dạng tế bào: Nấm men là vi sinh vật điển hình cho nhóm nhân thật. Hầu
hết các loài nấm men tồn tại ở trạng thái đơn bào và có hình dạng khác nhau. Nấm
men thường có hình cầu, hình elip, hình ovan và cả hình dài. Một số loài nấm men như
Endomycopsis và Candida có tế bào hình dài nối với nhau thành những sợi gọi là
khuẩn ty (mycelium) hay khuẩn ty giả (pseudo mycelium). Tuy nhiên, hình dạng của
chúng không ổn định, phụ thuộc vào tuổi của nấm men và điều kiện nuôi cấy.
Hình 1. Tế bào nấm men dƣới kính hiển vi
( Nguồn: ngày 11/7/2013)
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
5

Kích thƣớc của nấm men: Tế bào nấm men thường có kích thước lớn gấp 5 – 10
lần tế bào vi khuẩn. Kích thước trung bình của tế bào thay đổi trong khoảng chiều dài
9 – 10 µm và chiều rộng: 2 – 7 µm. Kích thước cũng thay đổi, không đồng đều ở các
loài khác nhau, ở các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau. Ví dụ,
Saccharomyces cereviseae có hình bầu dục, nếu ở môi trường giàu chất dinh dưỡng.
Trong điều kiện yếm khí nấm men có hình tròn, ngược lại trong điều kiện hiếu khí tế
bào kéo dài hơn (Nguyễn Đức Lượng, 1996).
Phần lớn các loài men thuộc về ngành Nấm túi (Ascomycota), mặc dù có một số
loài thuộc về ngành Nấm đảm (Basidiomycota). Một số ít các loài nấm, chẳng hạn như
Candida albicans, có thể gây ra nhiễm độc nấm ở người (Candidiasis). Trên 1.000 loài
men đã được nghiên cứu. Loài men được con người sử dụng phổ biến nhất là
Saccharomyces cerevisiae, nó được dùng để sản xuất rượu vang, bánh mì và bia từ
hàng nghìn năm trước (nguồn: ngày
11/7/2013).


Hình 2. Một số hình dạng của nấm men
( Nguồn:

angi.com.vn , ngày 11/7/2013
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
6
2.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men
Khác với vi khuẩn và xạ khuẩn, nấm men có cấu tạo tế bào khá phức tạp, gần
giống như tế bào thực vật. Tế bào nấm men được cấu tạo chủ yếu từ những thành phần
cơ bản sau: thành tế bào, màng nguyên chất, chất nguyên sinh, nhân và các cơ quan
khác.
+ Thành tế bào: Thành tế bào nấm men trong suốt, nhờn và dày khoảng 1000
Ăngtron, chiếm khoảng 25 – 30% trọng lượng khô tế bào. Thành tế bào gồm 3 lớp: lớp
ngoài cùng có cấu tạo hóa học chủ yếu là lypoprotein. Lớp giữa có cấu tạo chủ yếu là
manan protein. Lớp trong chủ yếu là glucan. Glucan là hợp chất cao phân tử của D-
glucose, mannan là hợp chất cao phân tử của D-manose. Trên thành tế bào có nhiều lỗ,
qua đó các chất dinh dưỡng được hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất
được thải ra. Chức năng chủ yếu là duy trì hình thái của tế bào và duy trì áp suất thẩm
thấu của tế bào.
+ Màng nguyên sinh chất: Thành phần chủ yếu là lypoprotein chứa nhiều hợp
chất calci và enzyme permease. Chiều dày của màng nguyên sinh chất khoảng 200
Ăngtron. Chức năng chủ yếu là điều hòa việc hấp thu các chất dinh dưỡng và thải các
sản phẩm trao đổi chất.
+ Chất nguyên sinh: Khi tế bào còn non, chất nguyên sinh là đồng nhất và độ
nhớt thấp hơn so với tế bào trưởng thành. Ở tế bào già, tế bào chất không đồng nhất do
xuất hiện không bào và các cơ quan khác.
+ Tế bào chất: Tế bào chất của nấm men cũng tương tự như tế bào chất của vi
khuẩn, độ nhớt của tế bào chất cao hơn của nước 800 lần.
+ Nhân tế bào: nhân tế bào nấm men là nhân điển hình, có màng nhân, bên
trong là chất dịch nhân có chứa hạch nhân. Cũng như nhân tế bào của vi sinh vật bậc
cao, nhân tế bào nấm men ngoài DNA còn có protein và nhiều loại enzyme. Hạch nhân

của tế bào nấm men không phải chỉ gồm một phân tử DNA như ở vi khuẩn mà đã có
cấu tạo nhiễm sắc thể điển hình và có quá trình phân bào nguyên nhiễm còn gọi là gián
phân. Quá trình gián phân gồm 4 giai đoạn như ở vi sinh vật bậc cao. Số lượng nhiễm
sắc thể trong tế bào nấm men khác nhau tuỳ loại nấm men. Ở Saccharomyces
serevisiae là nhóm nấm men phân bố rộng rãi nhất, thể đơn bội của nó có n = 17
nhiễm sắc thể, thể lưỡng bội có 2n = 34. Ngoài nhiễm sắc thể ra, trong nhân tế bào S.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
7
serevisiae còn có từ 50 đến 100 plasmid có cấu tạo là 1 phân tử DNA hình vòng kín có
kích thước 2 mm, có khả năng sao chép độc lập, mang thông tin di truyền.
+ Các thành phần khác
– Không bào: trong tế bào nấm men có chứa một hoặc nhiều không bào được
hình thành từ thể Golgi hay mạng lưới nội chất. Không bào chứa đầy dịch tế bào, bên
ngoài được bao bọc bởi một màng lypoprotein gọi là màng không bào. Hình dạng
không bào có thể thay đổi tùy theo tuổi và trạng thái sinh lý của tế bào. Vị trí của
không bào trong tế bào cũng rất thay đổi. Chúng có thể nằm ở một đầu (nếu tế bào có
một không bào) hoặc ở hai đầu (tế bào có hai không bào) hoặc nằm chung quanh (tế
bào có nhiều không bào). Không bào có tính thẩm thấu cao và là nơi tích lũy các sản
phẩm trao đổi chất.
– Ty thể: Khác với vi khuẩn, nấm men đã có ty thể giống như ở tế bào bậc cao,
đó là cơ quan sinh năng lượng của tế bào. Ty thể nấm men có hình bầu dục, kích thước
khoảng 0,2 – 0,5 x 0,4 – 1,0 µm. Được bao bọc bởi hai lớp màng: màng trong gấp
khúc thành nhiều tấm răng lược nhiều ống nhỏ làm cho diện tích bề mặt của màng
trong tăng lên. Cấu trúc của hai lớp màng ty thể giống cấu trúc của màng nguyên sinh
chất. Trên bề mặt của màng trong có dính vô số các hạt nhỏ hình cầu. Các hạt này có
chức năng sinh năng lượng và giải phóng năng lượng của ty thể. Ty thể được cấu tạo
chủ yếu từ hợp chất protein và lipid. Chức năng chủ yếu của ty thể là: thực hiện các
phản ứng oxy hóa giải phóng điện tử, tham gia tổng hợp ATP, tham gia giải phóng

năng lượng từ ATP và chuyển chúng thành năng lượng khác cung cấp cho tế bào và
thực hiện quá trình tổng hợp protein. Trong ty thể còn có một phân tử DNA có cấu
trúc hình vòng, có khả năng tự sao chép. Những đột biến tạo ra tế bào nấm men không
có DNA ty thể làm cho tế bào nấm men phát triển rất yếu, khuẩn lạc nhỏ bé. Trong ty
thể còn có cả các thành phần cần cho quá trình tổng hợp protein như ribosome, các
loại RNA và các loại enzyme cần thiết cho sự tổng hợp protein. Các thành phần này
không giống với các thành phần tương tự của tế bào nấm men nhưng lại rất giống của
vi khuẩn. DNA của ty thể rất nhỏ nên chỉ có thể mang mật mã tổng hợp cho một số
protein của ty thể, số còn lại do tế bào tổng hợp rồi đưa vào ty thể. Người ta đã chứng
minh được quá trình tự tổng hợp protein của ty thể. Quá trình này bị kìm hãm bởi
cloramphenicol giống như ở vi khuẩn, trong khi đó chất kháng sinh này không kìm
hãm được quá trình tổng hợp protein ở tế bào nấm men.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
8
– Ribosome: Ribosome của tế bào nấm men có hai loại là: loại 80S gồm 2 tiểu
thể 60S và 40S nằm trong tế bào chất, một số khác gắn với màng tế bào chất. Một số
nghiên cứu đã chứng minh rằng: các ribosome gắn với màng tế bào chất có hoạt tính
tổng hợp protein cao hơn. Loại 70S là loại ribosome có trong ty thể.
Ngoài các cơ quan trên, nấm men còn có các hạt dự trữ như hạt volutin, hạt này
không những mang vai trò chất dự trữ mà còn dùng làm nguồn năng lượng cho nhiều
quá trình sinh hoá học của tế bào. Ngoài hạt Volutin trong tế bào còn có các hạt dự trữ
khác như glycogen và lipid. Một số nấm men có khả năng hình thành một lượng lớn
lipit.
– Bào tử: Nhiều nấm men có khả năng hình thành bào tử, đó là một hình thức
sinh sản của nấm men. Có 2 loại bào tử: bào tử bắn và bào tử túi. Bào tử túi là những
bào tử được hình thành trong một túi nhỏ còn gọi là nang. Trong nang thường chứa từ
1 – 8 bào tử, đôi khi đến 12 bào tử. Phương thức hình thành túi phụ thuộc vào hình
thức sinh sản của nấm men. Bào tử bắn là những bào tử được hình thành nhờ năng

lượng của tế bào bắn mạnh về phía đối diện. Đó là một hình thức phát tán bào tử. Có
thể quan sát bào tử bắn bằng cách nuôi cấy nấm men trên đĩa petri, vài ngày sau thấy
xuất hiện trên nắp hộp phía đối diện thành một lớp mờ mờ. Đem nắp hộp soi dưới kính
hiển vi sẽ thấy rõ các bào tử.
2.1.3. Các hình thức sinh sản của nấm men
Nấm men sinh sản dưới hai hình thức là sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính.
– 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 chồi và sau đó phát
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 2 tế bào này có mối liên kết bên trong rất khắng khít. Tế bào mẹ và tế bào
con khác nhau về phẩm chất, chức năng nên tốc độ sinh sản của chúng cũng không
giống 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.

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
9
+ Sinh sản vô tính bằng hình thức phân chia tế bào
Một số loài phân đôi tế bào tạo thành 2 tế bào con bằng nhau, giống nhau ở đa số
các vi khuẩn. Lúc đầu chất nhân chia làm 2 phần, sau đó ở phần giữa tế bào xuất hiện
vách tế bào, vách này lớn dần lên và chia tế bào mẹ thành 2 tế bào con. Mỗi tế bào con
chứa nửa chất nhân và dần dần 2 tế bào tách khỏi nhau thành 2 tế bào độc lập. Hình
thức sinh sản này thường gặp ở nấm men có dạng sợi dài như giống
Schizosaccharomyces, Endomyces.
– Sinh sản hữu tính

+ Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi (ascospore)
Trong quá trình nuôi cấy nấm men di chuyển đột ngột từ môi trường giàu chất
dinh dưỡng 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 nhiệt hơn so với bào tử vi khuẩn. Chúng thường chết
ở 60°C, còn bào tử vi khuẩn chết ở 120°C. Bào tử túi thường được sinh ra trong những
cái túi nhỏ gọi là nang hay túi (ascus) mỗi túi chứa 1 – 8 bào tử túi (ascospore), 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 được sinh ra theo 1 trong 3 phương thức sau:
– Tiếp hợp đẳng giao (isogamic conjugation): do 2 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, Debaryomyces.
– Tiếp hợp dị giao (heterogamic conjugation): do 2 tế bào có hình dạng và kích
thước không giống nhau tiếp hợp với nhau tạo thành. Gặp ở 1 số loài trong giống
Zygopichia, Nadsodia.
– Sinh sản đơn tính (pathenogenesis): đó là quá trình hình thành bào tử trực tiếp
từ 1 tế bào riêng lẻ không thông 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 (ballistospore)
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
10
Là loại bào tử chỉ thấy ở các loài trong giống Brullera, Spodiobolus,
Sporoliomyces, Aessaspora. Sau khi hình thành, bào tử này có thể bắn mạnh ra phía
đối diện.

2.1.4 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 phân tử 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 sản 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 sử dụng không hết năng lượng những chất dinh dưỡng
của môi trường. Vì quá trình phân hủy 1 phân tử gam đường bằng cách lên men chỉ
tiết ra khoảng 28 KCal, trong khi đó nếu oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử gam đường ta sẽ
có 674 KCal. Quá trình lên men tạm gọi là quá trình phosphoryl hóa. Vì trong khi lên
men, các hợp chất ATP, ADP tham gia vào 1 cách tích cực. 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 hoà các chất dinh dưỡng vào 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
những phản ứng hóa học để chuyển hóa thành các hợp chất như protein, glucid,
lipid,…
Dinh dƣỡng carbon
– Trước hết phải kể đến các loại đường, đường glucose được tất cả các loài nấm
men sử dụng. Các loài nấm men dùng sản xuất men gia súc thuộc giống Candida,
Torulopsis có thể đồng hóa được đường pentose. Vì vậy, các nấm men này có thể nuôi
cấy ở dịch thủy phân từ gỗ hoặc các nguồn giàu hemicellulose. Những disaccharide
(maltose và saccharose) 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 qui luật, trong môi trường có một hỗn hợp các nguồn cacbon dinh
dưỡng thì nguồn nào cung cấp cho nấm men sinh trưởng tốt sẽ được sử dụng trước.
Đường glucose và fructose được sử dụng trước hết, kế tiếp là các acid béo (phụ thuộc
vào chủng loài nấm men và thành phần của acid này), những hợp chất có nhiều carbon
trong phân tử được sử dụng sau cùng.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
11
– 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 sinh trưởng nấm men. Chúng có thể là nguồn
dinh dưỡng cacbon và năng lượng duy nhất.
– Sử dụng hydrocarbon 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
cacbon dinh dưỡng dễ dàng đối với một số chủng của giống Candida và Torulopsis.
Dinh dƣỡng nitơ
– Nấm men có khả năng tổng hợp được tất cả các acid amin, thành phần protein
trực tiếp từ các hợp chất đạm vô cơ và carbon hữu cơ.
– Đa số nấm men không đồng hóa nitrate (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 hữu cơ. Đó là amoni sulfate, phosphate rồi đến các muối acetate, lactate,
malate,… Trong môi trường có muối amoni, đặc biệt là sulfate, thì nấm men sử dụng
gốc amoni trước, gốc acid còn lại sẽ sử dụng sau hoặc ít sử dụng và sẽ làm môi trường
acid hóa, giảm pH.
– Các nguồn nitơ hữu cơ thường là hỗn hợp các acid amin, peptide, nucleotide…
Trong thực tế, người ta hay dùng cao ngô, cao nấm men, dịch thủy phân đậu tương
làm nguồn nitơ hữu cơ. nấm men tiêu hóa rất tốt các acid amin, còn peptone kém hơn
và hoàn toàn không sử dụng được protein. Các muối amon được nấm men sử dụng tốt
hơn các acid amin. Trong quá trình nuôi cấy nấm men, các acid amin vừa là nguồn
nitơ vừa là nguồn cacbon dinh dưỡng. Tuy nhiên, nấm men chỉ sử dụng được acid
amin ở dạng L-acid amin.
– Để thu sinh khối Saccharomyces được tốt, trong môi trường nuôi cấy nên có
mặt cả nguồn nitơ vô cơ và hữu cơ.
Dinh dƣỡng các nguyên tố vô cơ
– Trong các nguyên tố vô cơ sử dụng nuôi cấy nấm men, phospho được quan tâm
trước hết, sau đó là kali, magiê, lưu huỳnh,…
– Phospho tham gia vào thành phần quan trọng của tế bào (nucleoproteid, acid

nucleic, phospholipids,…). Các hợp chất phospho đóng vai trò xác định trong các phản
ứng sinh hóa, đặc biệt là trong trao đổi chất hydrocarbon và vận chuyển năng lượng.
Trong phòng thí nghiệm vi sinh, người ta thường dùng muối KH
2
PO
4
và K
2
HPO
4
làm
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
12
nguồn phospho và kali. Còn trong sản xuất, thường dùng dịch chiết từ supephosphate
làm nguồn phospho.
Dinh dƣỡng các chất kích thích sinh trƣởng
Để cho nấm men phát triển và lên men được bình thường cần phải có các vitamin
làm cofactor trong nhiều enzyme của tế bào nấm men. Nấm men có thể tổng hợp được
tất cả các vitamin trong chừng mực nào đó, ngoại trừ biotin. Vì vậy, trong môi trường
nuôi cấy cần phải bổ sung vitamin này.
– Những nhân tố sinh trưởng cơ bản đối với nấm men không có sắc tố là 6
vitamin nhóm B: inozit (B8), biotin (B7), acid pantotenic (B3), thiamin (B1),
pyridoxyn (B6), acid nicotinic (B5).
– Trong công nghiệp, thường dùng các nguồn vitamin là cao ngô, cao nấm men,
nước chiết cám, dịch thủy phân đậu tương, rỉ đường. Trong các thí nghiệm nuôi cấy ở
qui mô nhỏ có thể dùng các dịch chiết từ giá đậu, rau cải, cà chua, cà rốt, khoai tây,…
làm nguồn vitamin bổ sung vào môi trường.
2.1.5 Sự sinh trƣởng và phát triển của nấm men

Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men diễn biến qua 4 giai đoạn.
– Giai đoạn thích nghi: Là giai đoạn từ lúc cấy nấm men vào môi trường đến lúc
chúng bắt đầu sinh sản. Ở giai đoạn này, chúng còn phải thích nghi với điều kiện môi
trường mới. Trong giai đoạn này, tế bào nấm men trải qua những biến đổi lớn về hình
thái và sinh lý, kích thước tăng lên đáng kể và chúng trở nên nhạy cảm với những tác
động bên ngoài. Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này là không tăng hoặc tăng
không đáng kể.
– Giai đoạn logarit: Số ượng và sinh khối tế bào trong giai đoạn này tăng theo
cấp số nhân. Khả năng thích ứng với những điều kiện không thuận lợi của môi trường
ngoài tăng lên rõ rệt, đồng thời xuất hiện chức năng lên men rượu. Giai đoạn này thuận
tiện để xác định năng lượng sinh sản, thời gian nảy chồi, nhưng không nên đánh giá
kích thước của tế bào cũng như những dấu hiệu khác của khuẩn lạc. Do trong thời kỳ
đầu của giai đoạn này, tốc độ sinh sản của tế bào thường nhanh hơn tốc độ tạo thành tế
bào chất nên kích thước của tế bào có phần nhỏ đi.
– Giai đoạn ổn định: Số lượng tế bào trong giai đoạn này không tăng nữa, có thể
là do sự cân bằng giữa số sinh ra và chết đi. Song kích thước tế bào tăng lên rõ rệt.
Quá trình lên men rượu cũng bắt đầu.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
13
– Giai đoạn thoái hóa: Số lượng tế bào giảm xuống do có hiện tượng tiêu hủy.
Lượng protein và acid nucleic giảm xuống, glycogen và treganose hoàn toàn tiêu biến.
Như vậy có thể thấy số lượng tế bào nấm men đạt cao nhất ở giai đoạn logarit, song
sinh khối tế bào lại đạt cao nhất ở giai đoạn ổn định vì khối lượng tế bào ở giai đoạn
này lớn.
2.1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của nấm men trong điều
kiện nuôi cấy thu sinh khối tế bào
– Môi trƣờng nuôi cấy: Môi trường nuôi cấy thích hợp nhất cho nấm men cần
có nguồn hydratcarbon, nguồn nitơ, phospho, một số nguyên tố vi lượng như K, Na,

Mg, Ca và vitamin. Dùng ngũ cốc làm nguồn nguyên liệu sản xuất sinh khối nấm men
rất tốt. Bột hoặc tinh bột các loại dùng vào mục đích này trước tiên phải thủy phân
bằng acid hoặc enzyme của mầm mạ, của vi sinh vật để biến các polysaccharid thành
các dạng đường mà nấm men đồng hóa được. Saccharomyces cerevisiae có khả năng
phát triển trên môi trường mà nguồn carbon duy nhất là tinh bột, phát triển dễ hơn trên
môi trường đường với nguồn nguyên liệu được nấu chín thì tốt hơn. Một số giống nấm
men phân lập từ men thuốc bắc có khả năng sử dụng cả môi trường đường và môi
trường tinh bột hoặc cấy trực tiếp vào thức ăn sống mà vẫn phát triển tốt.
Môi trường rỉ đường hoặc dung dịch đường được acid hóa với pH = 4, bổ sung
thành phần dinh dưỡng và duy trì nhiệt độ 25 – 30°C, lượng sinh khối thu đươc
khoảng 25 – 50 g/L (Trần Minh Tâm, 2002, trích từ Nguyễn Thị Hồng Phương, 2006).
Theo phòng vi sinh thuộc Viện Công nghiệp Thực phẩm, từ 1 m
3
nước bã rượu
nuôi nấm men có thể thu được 10 – 15 kg men khô. Môi trường được chiết giá đậu
cũng được sử dụng để nuôi cấy nấm men do trong đậu chứa hàm lượng protein cao, là
nguồn thức ăn tốt cho nấm men. Ngoài ra, còn có các vitamin A1, B1, B2, C, E, K và
các chất kích thích tố tăng trưởng khác. Tuy nhiên, vitamin C trong nước chiết giá đậu
có thể làm hạn chế sự phát triển của nấm men.
Ngoài ra, môi trường thủy phân từ cellulose thực vật (gỗ, vỏ bào, rơm rạ, lõi
ngô, bã mía,…), hay parafin từ dầu mỏ cũng có thể sử dụng để nuôi cấy nấm men.
Đặc biệt, nấm men có khả năng sử dụng được môi trường dịch kiềm sulfit (chất
thải của nhà máy giấy), thành phần chủ yếu là đường pentose. Người ta tính được
rằng, khoảng 5 tấn bột cellulose dùng sản xuất giấy sẽ thải một lượng dịch kiềm sulfit
chứa khoảng 180 kg đường. Dịch này hấp thụ nhiều oxy nên khi nuôi cấy nấm men có
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
14
thể giảm mức cung cấp oxy tới 60% so với bình thường (Lương Đức Phẩm, 2006).

Hiện nay, môi trường được sử dụng để nuôi cấy nấm men phổ biến nhất vẫn là môi
trường rỉ đường. 90% lượng sinh khối nấm men dùng bổ sung vào thức ăn chăn nuôi
trên thế giới được sản xuất từ rỉ đường mía và củ cải đường. Thành phần chính của
loại nguyên liệu này là saccharose, khoảng 35 – 40%. Trong đường mía chứa các chất
sinh trưởng (biotin, acid pantotenic, inozit) với hàm lượng lớn, nhưng lại nghèo chất
khoáng và các acid amin. Vì vậy, khi sử dụng đường mía làm nguồn carbon nuôi cấy
nấm men cần phải loại bỏ một phần các chất sinh trưởng, đồng thời bổ sung các muối
khoáng cần thiết và có thể phải thêm hỗn hợp các acid amin dạng protein thủy phân
vào giai đoạn nhân giống. Lượng đường trong môi trường khoảng 2 – 3%, không nên
nhiều hơn hay ít hơn. Nếu lượng đường cao sẽ vừa lãng phí và vừa tạo ra những sản
phẩm trao đổi chất khác, gây ức chế ngược đến quá trình tạo sinh khối. Nếu lượng
đường quá nhỏ sẽ không đủ nguồn carbon cần thiết cho sự tạo sinh khối. Một điểm
đáng lưu ý là hệ keo và các chất màu có trong mật rỉ. Hệ keo có trong mật rỉ được hình
thành bởi protein và pectin, nó thường có độ nhớt cao và làm cản trở quá trình trao đổi
chất của tế bào, gây ra hiện tượng thoái hóa, tế bào sẽ phát triển và sinh sản kém, dẫn
đến hiệu suất sinh khối thu được thấp. Các chất màu có trong rỉ đường như hợp chất
caramen, melanin,…sẽ làm sinh khối nấm men có màu sẫm, ảnh hưởng đến cảm quan.
Vì thế, đặc biệt trong sản xuất men bánh mì người ta phải xử lý rỉ đường trước khi
nuôi cấy.
– Nhiệt độ
Mỗi vi sinh vật đều có khoảng nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển
của chúng.
Với Saccharomyces cerevisiae, nhiệt độ tối ưu là 28 – 30°C, trên 43°C và dưới
28
o
C thì sự sinh sản của nấm men chậm hoặc ngừng hẳn.
Ở 30°C, nấm men hoang dại phát triển nhanh hơn S. cerevisiae 2 –3 lần, ở 35 –
38°C chúng phát triển nhanh hơn 6 – 8 lần. Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men
giảm nhanh.
– pH của môi trƣờng

pH tối ưu cho nấm men khoảng 4,5 – 5,6. Ở pH = 4, tốc độ tích luỹ sinh khối
giảm, pH = 3,0 – 3,5 thì sự sinh sản của nấm men ngừng lại. Mức độ hấp thụ chất dinh
dưỡng vào tế bào, hoạt động của hệ thống enzyme, sự sinh tổng hợp protein đều bị ảnh
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 – 2013 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
15
hưởng bởi pH nên chất lượng của nấm men sẽ giảm đi nếu pH môi trường nằm ngoài
khoảng 4,5 – 5,6.
– Tốc độ sục khí và khuấy trộn
Trong quá trình nuôi cấy, cần giữ cho dịch men liên tục bão hoà oxy hoà tan.
Ngừng cung cấp oxy trong 15 giây sẽ gây nên tác động âm trên hoạt động sống của tế
bào nấm men. Oxy không khí di chuyển vào tế bào nấm men qua 2 giai đoạn: đầu tiên
oxy được hoà tan vào môi trường nuôi cấy sau đó nấm men mới hấp thụ oxy vào trong
tế bào. Về lý thuyết, cần 1,066 kg (0,764 m
3
) oxy để oxy hóa 1 kg đường, nhưng thực
tế chỉ 1 phần nhỏ oxy bơm vào là được nấm men sử dụng, phần còn lại bị mất đi do
các quá trình tiếp xúc, nhiệt độ, nồng độ, độ nhớt của môi trường (Lao Thị Nga, 1987).
Khi nuôi cấy nấm men ở qui mô công nghiệp, kích thước của thiết bị nuôi cấy nấm
men là tiền đề cần thiết, ảnh hưởng gián tiếp lên sự tăng trưởng của nấm men.
2.1.7. Vai trò và ứng dụng của nấm men
Nấm men có khả năng sinh sản nhanh chóng, sinh khối của chúng rất giàu
protein, lipid và vitamin (đặc biệt là vitamin B). Chúng có khả năng lên men các loại
đường để tạo thành rượu trong điều kiện yếm 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 giống nấm men đều không sinh ra chất độc gây hại cho sức khoẻ của
người và vật nuôi nên chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực
phẩm như sản xuất rượu, bia, nước giải khát có cồn, làm men bánh mì, chế biến các
thực phẩm sữa lên men kefir, johur,… cho người và thức ăn gia súc. Trong đó việc

ứng dụng nấm men vào việc lên men các sản phẩm nông nghiệp để sản xuất ethanol
rất đáng được quan tâm, nguồn ethanol giá thành rẻ sẽ đóng góp đáng kể vào việc giải
quyết vấn đề về nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Một số sản phẩm ứng dụng của
từng dòng nấm men cụ thể được liệt kê trong Bảng 1 (Jacobson và Jolly, 1989).
Trong quá trình lên men, ngoài ethanol, CO
2
, các sản phẩm khác cũng được tạo
ra như glycerol, ester, acid hữu cơ, aldehyde,… Sự hiện diện của các sản phẩm này
phụ thuộc vào chủng nấm men và điều kiện lên men. Chúng góp phần quan trọng
trong việc tạo nên hương vị đặc trưng cho rượu. Để sản phẩm lên men có tính đặc
trưng, thì chúng ta cần phải chọn lọc các chủng nấm men thích hợp cho từng sản
phẩm.