nghiên cứu sản xuất sinh khối nấm men từ bã bia và bã đậu nành

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN
TỪ BÃ BIA VÀ BÃ ĐẬU NÀNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

TS. BÙI THỊ MINH DIỆU

NGUYỄN THANH NHẬT PHƢƠNG
MSSV: 3113748
LỚP: VI SINH VẬT K37

CẦN THƠ, 12/2014


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN
TỪ BÃ BIA VÀ BÃ ĐẬU NÀNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

TS. BÙI THỊ MINH DIỆU

NGUYỄN THANH NHẬT PHƢƠNG
MSSV: 3113748
LỚP: VI SINH VẬT K37

CẦN THƠ, 12/2014


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

PHẦN KÝ DUYỆT
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(ký tên)

(ký tên)

Nguyễn Thanh Nhật Phƣơng

Bùi Thị Minh Diệu

DUYỆT CỦA BỘ MÔN
……………………………………………………………………………………
…..………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày 01 tháng 12 năm 2014
TRƢỞNG BỘ MÔN
(ký tên)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CẢM ƠN

Chân thành cảm tạ!
Cô Bùi Thị Minh Diệu đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, góp ý và truyền
đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
Quý Thầy Cô Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghê Sinh học đã truyền đạt
kiến thức trong suốt thời gian em học tập tại trường.

Các anh chị, các bạn ở phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử Thực vật, đặc biệt là
anh Nguyễn Trung Duẩn đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình
thực hiện đề tài.
Tập thể lớp Vi sinh vật khóa 37 đã nhiệt tình giúp đỡ, chia sẻ thông tin và tài
lệu trong quá trình học tập.
Kính chúc Quý Thầy Cô, các anh chị và các bạn luôn dồi dào sức khỏe và thành
công trong cuộc sống.
Ngày 01 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Nhật Phương

Chuyên ngành Vi sinh vật học

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM LƢỢC
Hiện nay ở Việt Nam bã bia và bã đậu nành thường được sử dụng làm thức ăn
thô cho gia súc hoặc phân bón nhưng hiệu suất sinh học còn thấp. Bã bia và bã đậu
nành chứa rất nhiều thành phần dinh dưỡng (tinh bột, đường, acid amin…) thích hợp
cho sự phát triển của các vi sinh vật, đặc biệt là nấm men. Do đó, đề tài “Nghiên cứu
sản xuất sinh khối nấm men từ bã bia và bã đậu nành” đã được thực hiện nhằm
bước đầu nghiên cứu sản xuất sinh khối nấm men từ bã bia và bã đậu nành, đồng thời
nhân sinh khối tạo ra sản phẩm có chất lượng dinh dưỡng tốt hơn, mang lại hiệu quả
kinh tế cao nhờ sử dụng các phụ phế phẩm công nghiệp như bã bia và bã đậu nành

thô. Các thí nghiệm đã được tiến hành để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố môi
trường nuôi cấy (độ pha loãng bã bia và bã đậu nành, độ pH, nồng độ rỉ đường bổ
sung, mật số nấm men ban đầu và thời gian nuôi cấy nấm men) lên quá trình tăng sinh
khối của nấm men trên bã bia và bã đậu nành. Mật số nấm men được xác định bằng
phương pháp đếm trực tiếp dưới kinh hiển vi bằng buồng đếm hồng cầu. Kết quả thí
nghiệm cho thấy, hàm lượng bã bia và bã đậu nành trong môi trường thích hợp cho sự
phát triển của nấm men là 25%. Sinh khối nấm men tăng rõ rệt và khác biệt có ý nghĩa
thống kê ở pH 5 trong môi trường có bổ sung 4% rỉ đường. Mật số nấm men ban đầu
thích hợp là 104 tế bào/ml và đạt 108 tế bào/ml sau 48 giờ nuôi cấy. Nghiên cứu cho
thấy tiềm năng sản xuất sinh khối nấm men Saccharomyces từ bã bia và bã đậu nành,
mở ra hướng sản xuất thức ăn chăn nuôi giàu dinh dưỡng từ nguồn phụ phế phẩm này.
Từ khóa: bã bia, bã đậu nành, nấm men, Saccharomyces, sinh khối.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

i

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
Trang
PHẦN KÝ DUYỆT ...............................................................................................................
LỜI CÁM ƠN .......................................................................................................................
TÓM LƢỢC ........................................................................................................................ii
MỤC LỤC ...........................................................................................................................ii

DANH SÁCH BẢNG ......................................................................................................... iv
DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................................... v
TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................................... vi
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................. 2
CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................................... 3
2.1. Tổng quan về nấm men Saccharomyces .................................................................... 3
2.1.1. Phân loại .................................................................................................................. 3
2.1.2. Đặc điểm hình thái .................................................................................................. 4
2.1.3. Thành phần cấu tạo ................................................................................................. 5
2.1.4. Sinh trưởng và sinh sản ........................................................................................... 7
2.1.5. Giá trị dinh dưỡng của nấm men ............................................................................. 9
2.1.6. Quá trình trao đổi chất của nấm men .................................................................... 10
2.1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men........................................................ 10
2.2. Bã bia .......................................................................................................................... 11
2.2.1. Tổng quan về bã bia .............................................................................................. 11
2.2.2. Thành phần hóa học .............................................................................................. 12
2.3. Bã đậu nành ............................................................................................................... 14
2.4. Rỉ đƣờng ..................................................................................................................... 16
2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sinh khối nấm men ...................... 20
2.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................................... 20
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................................... 21
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 22
3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................................ 22
3.1.1. Địa điểm – Thời gian nghiên cứu ......................................................................... 22
Chuyên ngành Vi sinh vật học

ii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

3.1.2. Dụng cụ, thiết bị .................................................................................................... 22
3.1.3. Hóa chất ................................................................................................................ 22
3.1.4. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................... 22
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 23
3.2.1. Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm ................................................................................. 23
3.2.2. Phân lập nấm men ................................................................................................. 25
3.2.3. Phương pháp xác định mật số nấm men ............................................................... 25
3.2.4. Qui trình thực hiện ................................................................................................ 25
3.2.5. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của độ pha loãng bã bia và bã đậu nành đến khả
năng tạo sinh khối nấm men ........................................................................................... 26
3.2.6. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng tạo sinh khối nấm
men .................................................................................................................................. 26
3.2.7. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường bổ sung đến khả năng tạo
sinh khối nấm men .......................................................................................................... 26
3.2.8. Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy và mật số tế bào ban đầu đến
khả năng tạo sinh khối nấm men ..................................................................................... 28
3.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu ......................................................................................... 27
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................... 29
4.1. Phân lập nấm men ....................................................................................................... 29
4.2. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của độ pha loãng bã bia và bã đậu nành đến khả năng
tạo sinh khối nấm men ........................................................................................................ 29
4.3. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng tạo sinh khối nấm
men ..................................................................................................................................... 31

4.4. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường bổ sung đến khả năng tạo sinh
khối nấm men ..................................................................................................................... 33
4.5. Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy và mật số tế bào ban đầu đến khả
năng tạo sinh khối nấm men ............................................................................................... 35
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 39
PHỤ LỤC ..............................................................................................................................
Phụ lục 1: Các hình ảnh
Phụ lục 2: Kết quả
Phụ lục 3: Kết quả thống kê

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Thành phần vách tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................... 5
Bảng 2: Hàm lượng các amino acid, vitamin trong tế bào nấm men
Saccharomyces cerevisiae .................................................................................................... 9
Bảng 3. Thành phần bã malt ............................................................................................... 12
Bảng 4. Thành phần trung bình của tro .............................................................................. 13
Bảng 5. Thành phần hóa học của nấm men ........................................................................ 13
Bảng 6. Giá trị thức ăn của mầm malt (trong 100 kg mầm malt) ...................................... 14

Bảng 7. Thành phần dinh dưỡng của bã đậu nành ............................................................. 15
Bảng 8 . Thành phần các acid amin của bã đậu nành ......................................................... 15
Bảng 9. Thành phần các chất hóa học của bã đậu nành ..................................................... 16
Bảng 10 . Thành phần dinh dưỡng của rỉ đường mía ......................................................... 16
Bảng 11: Thành phần chất hữu cơ của rỉ đường mía ......................................................... 18
Bảng 12. Kết quả đếm mật số ở thí nghiệm 1 ................................................................. PL2
Bảng 13. Kết quả đếm mật số ở thí nghiệm 2 ................................................................. PL2
Bảng 14. Kết quả đếm mật số ở thí nghiệm 3 ................................................................. PL2
Bảng 15. Kết quả đếm mật số ở thí nghiệm 4 ................................................................. PL2
Bảng 16. Mật số tế bào Saccharomyces trong 1 ml dung dịch ở các độ pha loãng bã bia
và bã đậu nành khác nhau bằng phương pháp đếm hồng cầu (qui về giá trị logarit). ..... PL3
Bảng 17. Mật số tế bào Saccharomyces trong 1 ml dung dịch ở các pH khác nhau bằng
phương pháp đếm hồng cầu (qui về giá trị logarit). ........................................................ PL3
Bảng 18. Mật số tế bào Saccharomyces trong 1 ml dung dịch ở các nồng độ rỉ đường
bổ sung khác nhau bằng phương pháp đếm hồng cầu (qui về giá trị logarit). ................ PL3
Bảng 19. Mật số tế bào Saccharomyces trong 1 ml dung dịch ở các nghiệm thức thời
gian nuôi cấy và mật số nấm men ban đầu khác nhau bằng phương pháp đếm hồng cầu
(qui về giá trị logarit) ....................................................................................................... PL3

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iv

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Hình thái nấm men Saccharomyces cerevisiae ....................................................... 4
Hình 2. Cấu tạo nấm men Saccharomyces cerevisiae .......................................................... 6
Hình 3. Đường cong sinh trưởng của quần thể nấm men trong môi trường nuôi cấy ........ 7
Hình 4. Quy trình thực hiện chung cho các thí nghiệm ..................................................... 25
Hình 5. Ảnh hưởng của độ pha loãng bã bia và bã đậu nành đến khả năng tạo sinh khối
nấm men ............................................................................................................................. 29
Hình 6. Mật số tế bào Saccharomyces trong 72 giờ nuôi cấy ở các độ pha loãng bã bia
và bã đậu nành .................................................................................................................... 30
Hình 7. Ảnh hưởng của pH đến khả năng tạo sinh khối nấm men..................................... 31
Hình 8. Mật số tế bào Saccharomyces trong 72 giờ nuôi cấy ở các mức pH khác nhau ... 32
Hình 9. Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường bổ sung đến khả năng tạo sinh khối nấm
men ..................................................................................................................................... 33
Hình 10. Mật số tế bào Saccharomyces trong 72 giờ nuôi cấy ở nồng độ rỉ đường bổ
sung ..................................................................................................................................... 34
Hình 11. Ảnh hưởng của mật số tế bào men giống đến khả năng tạo sinh khối nấm
men theo thời gian .............................................................................................................. 35
Hình 12. Mật số tế bào Saccharomyces ở thời điểm 36 giờ và 48 giờ nuôi cấy
ở các mật số tế bào khác nhau (qui về giá trị logarit)......................................................... 36
Hình 13. Mật số tế bào Saccharomyces trong 1ml dung dịch sau 48 giờ ở các mật số tế
bào khác nhau (qui về giá trị logarit).................................................................................. 35
Hình 14. Hình ảnh về thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm ...................................... PL1
Hình 15. Hình sinh khối nấm men................................................................................... PL1
Hình 16. Khuẩn lạc nấm men Sacchromyces .................................................................. PL1
Hình 17. Tế bào nấm men Saccharomyces dưới kính hiển vi độ phóng đại E40 ........... PL1
Hình 18. Tế bài nấm men Sacchromyces dưới kính hiển vi độ phóng đại E100 ............ PL1
Hình 19. Tế bài nấm men Sacchromyces trong môi trường bã bia và bã đậu nành ở các
thời điểm nuôi cấy dưới kính hiển vi độ phóng đại E40 ................................................. PL1

Chuyên ngành Vi sinh vật học

v

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

TỪ VIẾT TẮT
DNA

Deoxyribo Nucleic Acid

YEPD

Yeast Extract Peptone Dextrose

Chuyên ngành Vi sinh vật học

vi

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Nấm men là một loài vi sinh vật công nghiệp lâu đời được con người sử dụng và
nghiên cứu, ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực: công nghê thực phẩm, sinh hóa, công
nghệ lên men, công nghệ môi trường…
Nấm men là nguồn protein đơn bào có nhiều ưu thế hơn so với nguồn protein
truyền thống như đỗ tương, thịt và cá. Nó không những giàu protein, thời gian tạo sinh
khối nhanh, liên tục, không phụ thuộc vào thời tiết khí hậu mà còn có thể phát triển
trên những nguyên liệu rẻ tiền như phụ phẩm của ngành mía đường, sản xuất bia, chế
biến tinh bột và hoa quả… Nấm men thô được sử dụng trước hết là nguồn protein
trong dinh dưỡng động vật, chủ yếu là trong chăn nuôi.
Ngày nay công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản
lượng bia được tạo ra với một số lượng lớn, kéo theo lượng bã bia thải ra cũng tăng.
Một số các phụ phẩm được sản xuất gắn với sản xuất bia, bao gồm các loại bã bia ướt
hoặc khô và men bia khô. Trong quá trình sản xuất và chế biến sữa đậu nành đã tạo ra
nguồn phụ phẩm là bã đậu nành, thành phần không hòa tan của hạt đậu nành với nước,
có màu trắng vàng nhạt và rất mịn. Bã đậu nành được sử dụng rất nhiều trong các món
ăn truyền thống của Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc. Bã bia và bã đậu nành chứa
rất nhiều thành phần dinh dưỡng (tinh bột, đường, acid amin, vitamin, calcium,
photpho, kali, sắt, kẽm,…) rất thích hợp cho sự phát triển của các vi sinh vật trong đó
có nấm men. Trong tế bào nấm men chứa rất nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị nổi
bật như protein và vitamin, đặc biệt là các vitamin nhóm B. Hàm lượng protein của
nấm men dao động trong khoảng từ 40 – 60 % vật chất khô tế bào. Protein nấm men
gần giống protein có nguồn gốc từ động vật, chứa khoảng 20 acid amin, trong đó có đủ
các acid amin thiết yếu.
Ở Việt Nam, hiện nay các nhà máy sản xuất bia và đậu nành vẫn chưa ứng dụng
bã bia, bã đậu nành thải ra một cách có hiệu quả mà chỉ dừng lại ở việc dùng làm thức
ăn thô cho gia súc hoặc làm phân bón và cho hiệu suất sinh học thấp. Nghiên cứu ứng
dụng các kỹ thuật xử lý bã bia, bã đậu nành và kỹ thuật sản xuất các sản phẩm từ bã
bia, bã đậu nành sẽ mang lại hiệu quả kinh tế nhờ tận dụng hiệu quả các sản phẩm phụ

để tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Xuất phát từ những lý do trên, đề
Chuyên ngành Vi sinh vật học

1

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

tài “Nghiên cứu sản xuất sinh khối nấm men từ bã bia và bã đậu nành” được đưa ra
nhằm bước đầu nghiên cứu ứng dụng sản xuất sinh khối nấm men từ bã bia và bã đậu
nành.
1.2. Mục tiêu đề tài
Xác định các mức độ thích hợp về tỉ lệ bã bia, bã đậu nành, độ pH, nồng độ rỉ
đường bổ sung mật số tế bào nấm men ban đầu trong môi trường nuôi cấy để nấm men
phát triển cho sinh khối cao.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

2

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về nấm men Saccharomyces
2.1.1. Phân loại
Chi Saccharomyces có khoảng 40 loài (Van der Walt, 1970) và các loài trong chi
này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong làm nổi bánh, bia, rượu,… chúng
hiện diện nhiều trong sản phẩm có đường, trái cây chín, phấn hóa…
Một số loài Saccharomyces phổ biến:
- Saccharomyces boulardi
- Saccharomyces cerevisiae
- Saccharomyces uvarum…
Trong đó, loại được con người sử dụng phổ biến là Saccharomyces cerevisiae
được dùng để sản xuất rượu vang, bánh mì và bia từ hàng nghìn năm trước.
Giới: Fungi
Ngành: Ascomycota
Ngành phụ: Saccharomycotina
Lớp: Saccharomycetes
Bộ: Saccharomycetales
Họ: Saccharomycetaceae
Chi: Saccharomyces

Chuyên ngành Vi sinh vật học

3

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

2.1.2. Đặc điểm hình thái

Hình 1. Hình thái nấm men Saccharomyces cerevisiae
(Nguồn: - ngày 22/2/2014)
Nấm men Saccharomyces có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6-8 µm x
5-6 µm. Nấm men Saccharomyces có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ
5-14 µm, là loại nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, gồm có nấm men chìm và nấm
men nổi.
Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với
nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với
kích thước 7-10 µm. Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng
lên men các loại đường trisacarit, ví dụ raffinose. Trong nấm men chìm có enzyme có
thể sử dụng hoàn toàn đường raffinose trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3
đường sacarose. Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi
chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men
chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong
quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm.
Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử của
nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Khuẩn lạc men thường có màu trắng hoặc màu kem khi được nuôi cấy trên môi
trường dinh dưỡng rắn. Nấm men có thể thay đổi hình dạng và kích thước trong các
giai đoạn phát triển và điều kiện môi trường xung quanh, trừ khi đươc nuôi cấy trong
Chuyên ngành Vi sinh vật học

4

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

các môi trường dnh dưỡng tiêu chuẩn (Lương Đức Phẩm, 2006). Nếu môi trường giàu
dinh dưỡng, nấm men Saccharomyces có hình bầu dục, trong điều kiện yếm khí có
hình tròn và tế bào kéo dài hơn trong điều kiện hiếu khí.
2.1.3. Thành phần cấu tạo
Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau:
- Vách tế bào: chiếm 26-32 % trọng lượng khô của tế bào. Có chứa protein, lipid
và ít nhất 2 loại polysaccharide, mannan, glucan và glycogen. Glycogen trong vách tế
bào không có chức năng như thành phần cấu trúc. Mannan liên kết với protein hiện
diện trong tế bào. Vách tế bào gồm 3 lớp: lớp ngoài là màng nhẵn, dày 10-30 nm gồm
chủ yếu lipoprotein, lớp tiếp theo chứa phức hợp mannan protein dày 100nm, lớp trong
cùng dạng keo và sợi li ti dày 10-250 nm, cấu tạo từ những gốc glucan gồm 94%
glucose và 6% hexoamin (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2000).
Bảng 1. Thành phần vách tế bào nấm men Saccharomyces
Thành phần

Hàm lƣợng (%)

Mannan protein

30-50

1,6-beta glucan

5-10

1,3-beta glucan

30-45

Chitin

1,5-6

(Nguồn: Klis Fras et al., 2006)
- Màng tế bào: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein,
photpholipid, giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
- Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme
khác nhau, đảm bão sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ
máy Golgi, lysosome, không bào. Chứa các sản phẩm bị phân cắt hay chất độc lạ có
thể hại cho tế bào. Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong
ty thể cũng nằm trong tế bào chất. Trong tế bào và các thành phần liên quan trong quá
Chuyên ngành Vi sinh vật học

5

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào. Nhân nấm men có phần trên là trung thể và
centrochrometin, phần đáy của nhân có thêm không bào, bên trong chứa 6 cặp nhiễm
sắc thể (NST) và bên ngoài màng nhân có nhiều ty thể bám quanh. Ngoài ra còn có hạt

glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào.
- Nhân: được bao bọc một lớp màng, bên trong là dịch nhân và hạch nhân. Nhân
chưa protein và acid nucleic. Trong trạng thái lên men, nhân tang từ 20 đến 30 lần so
với trạng thái hô hấp. Nhân của Saccharomyces chứa 17 cặp nhiễm sắc thể. DNA
trong tế bào có khối lượng phân tử là 1x1010 Da (Nguyễn Lân Dũng et al., 2007).
- Không bào: không bào thường xuất hiện lúc tế bào nấm men bị già. Trong
không bào chứa các enzyme thủy phân, ion kim loại, các sản phẩm trao đổi chất trung
gian. Ngoài tác dụng một kho dự trữ, không bào còn có chức năng điều hòa áp suất
thẩm thấu của tế bào (Nguyễn Lân Dũng et al., 2007).
- Ty thể: có vai trò như nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào.

Hình 2. Cấu tạo nấm men Saccharomyces cerevisiae
(Nguồn: - ngày 27/6/2014)
Nấm men được sử dụng để tạo ra men chiết xuất được sử dụng như là một chất
điều vị trong chế biến thực phẩm hay làm thành phần cung cấp nguồn nitơ và các chất
kích thích sinh trưởng vào môi trường nuôi cấy vi sinh. Men chiết xuất gồm các sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao như dịch chiết nấm men (yeast extract), dịch
tự phân nấm men (yeast autolysate), dịch vách tế bào nấm men (yeast cell wall), hay
dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

6

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

2.1.4. Sinh trƣởng và sinh sản
- Sinh trưởng
Cũng như các vi sinh vật khác, quá trình sinh trưởng của nấm men gồm pha: pha
tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong.

Hình 3. Đƣờng cong sinh trƣởng của quần thể nấm men trong môi trƣờng nuôi
cấy
(Nguồn: - ngày 28/6/2014)
+ Pha lag (pha tiềm phát)
Trong pha tiềm phát nấm men hầu như không sinh sản do nấm men còn thích
nghi với môi trường mới, trong đó, một số tế bào bị ức chế, thâm chí có thể bị chết. Số
lượng nấm men trong giai đoạn này không tang hoặc tang không đáng kể nhưng sự
trao đổi chất của chúng diễn ra mạnh mẽ. Tế bào có kích thước tăng đáng kể, hàm
lượng protein, acid nucleic đều tặng lên. Các enzyme thích ứng cũng được tổng hợp
mạnh mẽ.
+ Pha logarit (pha log)
Trong pha này nấm men sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa. Kích thước của
tế bào, thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý,… nói chung không thay đổi theo thời
gian. Tế bào ở trạng thái động học và được coi như là ―những tế bào tiêu chuẩn‖.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

7

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

+ Pha ổn định (pha cân bằng)
Trong pha này quần thể nấm men ở trạng thái cân bằng động học, số tế bào mới
được sinh ra bằng số tế bào cũ chết đi. Kết quả là số tế bào sống không tang cũng
không giảm.
+ Pha suy vong
Trong pha này số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa (mặc dù số
lượng tế bào tổng cộng có thể giảm). Đôi khi các tế bào bị tự phân nhờ các enzyme
của bãn thân. Thực ra chưa có một qui luật chung cho pha suy vong. Sự chết của tế
bào có thể nhanh hay chậm và có liên quan đến quá trình tự phân. Khả năng kết lắng
của nấm men có vai trò rất quan trọng. Men chìm kết lắng ở dạng bông dưới đáy các
thùng lên men còn men nổi thì nổi lên bề mặt dịch lên men. Tốc độ lên men tùy thuộc
vào nhiều yếu tố: khả năng lên men của nấm men, hoạt tính sinh lý và số lượng tế bào
của chúng torng môi trường phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thành phần hóa học của dịch
lên men… Ngoài ra còn phụ thuộc vào hàm lượng các chất protein trong tế bào nấm
men.
- Sinh sản
Men có thể sinh sản vô tính thông qua mọc chồi hoặc hữu tính thông qua sự hình
thành của nang bào tử. Trong quá trình sinh sản vô tính, chồi mới phát triển từ men mẹ
khi các điều kiện thích hợp và sau đó, khi chồi đạt tới kích thước của men trưởng
thành thì nó tách ra khỏi men mẹ. Khi các điều kiện dinh dưỡng kém, men có khả năng
sinh sản hữu tính sẽ tạo ra các nang bào tử.
+ Sinh sản vô tính: Sinh sản vô tính ở nấm men thường gặp nhất là nẩy chồi, khi
một chồi hoàn chỉnh sẽ phát triển ngay, ở đó chồi sẽ nối liền với tế bào mẹ và khi chòi
rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản.
+ Sinh sản hữu tính: Nấm men không sinh ra các cơ quan sinh dục mà chúng sinh
ra 2 tế bào dinh dưỡng có nhiệm vụ giống như các giao tử. Quá trình hợp tế bào chất
và hợp nhân xảy ra và thành lập tế bào nhị bội, nang và cuối cùng là bảo tử nang thành
lập trong nang. Số bào tử nang tùy thuộc vào số lần phân chia nhân nhưng thường là 8,

bảo tử nang được giải phóng, nẩy mầm để hình thành tế bào dinh dưỡng mới từ đây
chúng sinh sản vô tính bằng sự nẩy chồi hay phân đôi.
Chuyên ngành Vi sinh vật học

8

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

2.1.5. Giá trị dinh dƣỡng của nấm men
Nấm men rất giàu chất đạm, chất khoáng, chất xơ, sinh tố và khoáng chất. Ngoài
ra, nấm men còn chứa các polysaccharic (mannan, glucan), sterol (ergosterol,
zymosterol) có giá trị cao. Ngoài việc cung cấp nhiều dưỡng chất bổ dưỡng, người ta
còn dung men tươi, men khô (còn sống) để uống, giúp điều hòa môi trường ruột, trị
nhiều bệnh rối loạn tiêu hóa, biến dưỡng đường ruột. Nấm men thường được dùng để
trị tiêu chảy, giúp ăn ngon miệng, mún trứng cá và là nguồn cung cấp vitamin B.
Trong nấm men có một số enzyme tiêu hóa (amylase, protease…) và vitamin (đặc biệt
là vitamin B) xúc tiến nhanh quá trình trao đổi chất, kích thích tăng trưởng. Tuy nhiên,
sinh khối tế bào nấm men có nhược điểm là mặc dù hàm lượng protein cao khoảng 55
– 60%, nhưng đồng thời nó cũng chứa lượng acid nucleic quá cao (10%), điều này ảnh
hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, cần có các biện pháp làm giảm lượng acid
nucleic này. Ngoài ra, màng tế bào nấm men khá vững chắc nên cần có biện pháp thích
hợp để phá vỡ màng khi thu protein.
Bảng 2: Hàm lƣợng các amino acid, vitamin trong tế bào nấm men
Saccharomyces
Các chất thành phần

µg/g

Các

chất

thành µg/g

phần
Lysine

7,5

Methyonine

2,9

Arginin

1,3

Leucine

5,4

Histidine

1,1

Inositol

6000 - 15000

Asparagine acid

2,9

Biotin

0,6

Serine

2,7

Vitamin B1

24 - 50

Glycine

1,5

Vitamin B2

30 - 60

Glutamic acid

3,9

Vitamin B3

370 - 750

Chuyên ngành Vi sinh vật học

9

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

Alanine

8,7

Vitamin B5

2 - 19

Proline

2,0

Vitamin B6

14 - 39

Tyrosine

2,8

(Nguồn: Lương Đức Phẩm et al., 2006)
2.1.6. Quá trình trao đổi chất của nấm men
Hiện nay người ta nhận thấy quá trình dinh dưỡng của nấm men gồm 2 giai đoạn.
Chất dinh dưỡng qua màng tế bào chất vào tế bào. Chuỗi các phản ứng hóa học, biến
đổi chất dinh dưỡng để tổng hợp chất liệu tế bào. Môi trường dinh dưỡng chứa những
thành phần có áp suất thẩm thấu khác nhau. Các chất không điện tích như đường
saccharose, rượu acid hữu cơ, amino acid xâm nhập qua màng tế bào bằng cách
khuếch tán hay vận chuyển thụ động, do sự khác nhau về nồng độ các chất này giữa tế
bào vào môi trường. Các chất điện tích trong dung dịch như muối KCl, Mg, Ca và các
kim loại khác có thể vào tế bào thụ động theo thang nồng độ hay vận động ngược lại
thang nồng độ (vận chuyển hoạt động). Ngoài nguồn hydratcarbon và nguồn nitơ hoặc
vô cơ hoặc hữu cơ, nấm men còn sử dụng các nguyên tố vi lượng như K, Ca, Na, Mg
có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng nấm men. Riêng Na có ý nghĩa quan trọng
trong sự tăng trưởng tế bào nấm men. Ion natri là thành phần duy nhất di chuyển vào
tế bào bằng cả 2 cơ chế: thụ động và hoạt động và khi nó thâm nhập vào tế bào nấm
men, mang theo cả saccharose, amino acid, ngay cả khi không có sự chênh lệch nồng
độ các chất này giữa tế bào và môi trường.
2.1.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men
a. Nồng độ dịch đường
Nấm men có khả năng lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ thích
hợp từ 10% - 18%, nồng độ đường quá cao sẽ dẫn tới tăng áp suất và làm mất cân
bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả là cồn nhiều sẽ ức chế không những tạp
khuẩn mà cả nấm men, dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men. Ngược lại,

nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ làm giảm năng suất lên men. Ở các
nồng độ dịch đường khác nhau tương ứng với thời gian tiến vào pha log cũng khác
Chuyên ngành Vi sinh vật học

10

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

nhau. Điều này cho thấy rằng nồng độ glucose có tác động trực tiếp đến sự sinh trưởng
và phát triển của nấm men từ khi bắt đầu quá trình lên men cho đến khi kết thúc quá
trình (Lương Đức Phẩm, 2006).
b. pH
Quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh sản của nấm men chịu ảnh hưởng mạnh
mẽ bởi pH của môi trường nuôi cấy, nếu pH thích hợp sẽ tạo ra điều kiện thuận lợi cho
nấm men phát triển và sinh sản, nếu pH ở ngoài ngưỡng giới hạn sẽ kìm hãm sự phát
triển của nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2000). Nấm men có thể phát triển trong môi
trường có chỉ số pH từ 2-8 nhưng thích hợp nhất là 4-5,5. Nồng độ ion H+ có khả năng
làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu
các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men.
c. Thời gian
Phụ thuộc vào giống vi sinh vật, dạng sản phẩm cần thu nhận và nhiều yếu tố
khác (mật số nấm men ban đầu, độ pH, nồng độ dịch dường, nồng độ ethanol…). Khi
thu nhận các sản phẩm trao đổi chất như acid amin, acid hữu cơ, dung môi hữu cơ,
enzyme hay thu sinh khối….thời gian lên men thường kéo dài từ 1 đến 3 ngày. Ngược
lại, đối với nhóm thực phẩm lên men, thời gian lên men và tàng trữ có thể kéo dài hàng

tuần, hàng tháng và thậm chí hàng năm.
Bên cạnh các yếu tố về môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm
men, mật số và chất lượng men giống cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu quả của quá trình nuôi cấy (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2000)
2.2. Bã bia
2.2.1. Tổng quan về bã bia
Một số các phụ phẩm được sản xuất gắn với sản xuất bia, bao gồm các loại bã bia
ướt hoặc khô. Thành phần dinh dưỡng của vật liệu sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại
chất nền được sử dụng. Nhà máy bia cho ra phụ phẩm là bã bia ướt. Bã bia ướt cần
phải được sử dụng trong thời gian ngắn vì chúng có chứa một lượng lớn nước (7580%) và vận chuyển có thể tốn kém. Trong ngành chăn nuôi, mầm malt được sử dụng
làm thức ăn gia súc vì hạm lượng chất dinh dưỡng trong mầm malt rất cao. Trong công
nghiệp thực phẩm, mầm malt được dùng để sản xuất acid lactic và làm nguồn cung cấp
Chuyên ngành Vi sinh vật học

11

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

nitơ cho quá trình sản xuất từ rỉ đường. Ngoài ra do trong mầm malt còn có các
enzyme khác nhau nên mầm malt có khả năng thúc đẩu sự lên men của dịch đường.
Do đó, mầm malt là nguyên liệu rất tốt để điều chế các chế phẩm enzyme như
protease.
2.2.2. Thành phần hóa học
Bã malt được tạo ra trong quá trình dịch hóa và lọc dịch đường. Trong quá trình
dịch hóa, dưới tác dụng của enzyme amylase protease và các men khác thì 65 – 70%

vật chất khô của malt sẽ chuyển vào dịch sau khi lọc, phần còn lại nằm ở trong bã
malt. Tùy thuộc vào phương pháp tách mà độ ẩm của bã dao động từ 75 – 85%. Với độ
ẩm này thì bã malt được dùng làm thức ăn gia súc. Bã malt tươi thường có dạng sền
sệt, có màu nâu, vị ngọt và mùi mạch nha.
Bảng 3. Thành phần bã malt
Chỉ số

Hàm lƣợng (%)

Độ ẩm

76,3

Protein

6,63

Lipid

1,7

Chất hòa tan không có nitơ

9,72

Cellulose

5,1

Tro

1,2

(Nguồn: Densikow, 1963)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

12

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 4. Thành phần trung bình của tro
Thành phần

Hàm lƣợng (%)

K2 O

3,9

Na2O

0,5

CaO

11,9

MgO

11,5

P2O5

40,5

SiO2

25,3

(Nguồn: Densikow, 1963)
Bảng 5. Thành phần hóa học của nấm men
Thành phần

Hàm lƣợng (%)

Nước

10,07

Protein

34,18

Lipid

2,23

Chất hòa tan không có nitơ

35,18

Cenlulose

11,42

Tro

7,05

(Nguồn: Densikow, 1963)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

13

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 6. Giá trị thức ăn của mầm malt (trong 100 kg mầm malt)
Thành phần

Hàm lƣợng (kg)

Protein chuyển hóa được

13,2

Photpho

0,675

Canxi

0,25

Carotin

0,025

(Nguồn: Densikow, 1963)
2.3. Bã đậu nành
Bã đậu nành là phần thừa sau quá trình làm sữa đậu nành hoặc đậu hũ, có thể sử
dụng như một chất bổ sung cho các thực phẩm nhằm tăng cường hàm lượng chất xơ và
làm giảm năng lượng của thực phẩm như trong bánh biscuit hoặc snack… Với giá
nguyên liệu rẻ, có giá trị dinh dưỡng cao, bã đậu nành nếu được xử lý hợp lý không
những là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng quý (đặc biệt là chất xơ) cho các loại
thực phẩm khác nhau, mà còn giúp sản phẩm có giá thành rẻ hơn so với một số sản
phẩm thực phẩm sử dụng nguyên liệu là các loại bột mì.
Bã đậu nành là sản phẩm còn lại sau khi giải nén hầu hết các dầu từ đậu tương
toàn bộ. Dầu có thể được loại bỏ bằng cách chiết xuất dung môi hoặc bởi một quá

trình ép, trong đó đậu được đun nóng và ép. Bã đậu nành cung cấp chất đạm, năng
lượng và là một loại thức ăn gia súc ngon miệng và có thể được sử dụng như là bổ
sung protein quan trọng trong khẩu phần ăn cho bò sữa.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

14

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 37 – 2014

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 7. Thành phần dinh dƣỡng của bã đậu nành
Thành phần

Hàm lƣợng (%)

Chất khô

92

Tro thô

6.5

Protein thô

44

Chất béo thô

1,9

Chất xơ thô

6,7

Chất xơ không hòa tan trong

14,5

dung dịch trung tính
Chất xơ không hòa tan trong acid

9,5

Chiết xuất nitơ tự do

15,5

(Nguồn: Krasucki & Grela, 2004)
Bảng 8. Thành phần các acid amin của bã đậu nành
Thành phần

Hàm lƣợng (g/100gCP)

Lysine

6,3

Methionine + Cystine

3,1

Threonine

3,7

Tryptophan

1,2

(Nguồn: Krasucki & Grela, 2004)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

15

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học