Nghiên cứu quy trình sản xuất cao nấm men từ bã men bia

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---------o0o---------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT CAO
NẤM MEN TỪ BÃ MEN BIA

Giáo viên hướng dẫn

: TS Tạ Thị Thu Thủy
: ThS. Nguyễn Thành Chung

Sinh viên

: Nguyễn Thị Hạnh

Lớp

: 1202

Hà Nội, 2016


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất đến toàn thể các
thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Sinh Học, Viện Đại Học Mở Hà Nội đã

trang bị cho em kiến thức, thiết bị, và hóa chất nghiên cứu để em có thể hoàn
thành nghiên cứu này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo – TS. Tạ Thị Thu Thủy - người
đã định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện
đề tài.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Th.S Nguyễn Thành Chung cùng toàn
thể các thầy cô giáo Phòng thí nghiệm Sinh Học Phân Tử - Khoa Công
Nghệ Sinh Học, Viện Đại Học Mở Hà Nội, các anh chị kỹ thuật viên, cùng
toàn thể các bạn trong Phòng thí nghiệm Sinh Học Phân Tử đã tận tình giúp
đỡ, hướng dẫn, động viên em trong quá trình thực hiện đề tài này.
Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân
đã động viên em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài.
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng,
xong không thể tránh được những sai sót, nên em rất mong nhận được những
góp ý của quý thầy - cô cũng như các bạn trong lĩnh vực nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày20 tháng 05 năm 2016
Sinh viên
Nguyễn Thị Hạnh

Nguyễn Thị Hạnh - 1202


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3
1.1. Tổng quan về bã men bia ......................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc ....................................................................... 3
1.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men ................................................................. 4
1.1.3. Sản lượng bia của Việt Nam hiện nay................................................... 7
1.1.4. Thành phần hóa học của bã men bia ..................................................... 8
1.1.5. Các hướng tận dụng bã men bia.......................................................... 11
1.2. Tổng quan về cao nấm men ................................................................... 13
1.2.1. Thành phần hóa học của cao nấm men ............................................... 13
1.2.2. Ứng dụng của cao nấm men ............................................................... 14
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước........................................................ 15
1.2.4. Tình hình nghiên cứu cao nấm men trên thế giới ................................ 18
1.3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ........................................................... 19
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 19
1.3.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 19
PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................ 20
2.1. Vật liệu, hóa chất, môi trường nuôi cấy vi sinh vật, dụng cụ và thiết
bị.....................................................................................................................20
2.1.1. Vật liệu và môi trường nuôi cấy chủng vi sinh vật .............................. 20
2.1.2. Hóa chất và dụng cụ và thiết bị........................................................... 20
2.1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 21
2.1.4. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 21
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Viện đại học mở Hà Nội

2.2.

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 22

2.2.1. Phương pháp xử lí nguyên liệu ........................................................... 22
2.2.2. Phương pháp và điều kiện tự phân của nấm men ................................ 22
2.2.3. Các phương pháp phân tích hàm lượng protein, hàm lượng axit amin
và hàm lượng chất khoáng có trong cao nấm men ........................................ 23
2.2.4. Thử nghiệm ứng dụng cao nấm men làm thành phần trong môi trường
nuôi cấy vi sinh vật ...................................................................................... 26
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 29
3.1 Kết quả xử lí nguyên liệu ........................................................................ 29
3.1.1. Kết quả xác định tỉ lệ nước và bã men bia đến quá trình lọc .............. 29
3.1.2. Kết quả xác định số lần rửa sinh khối nấm men bia ............................ 30
3.2. Lựa chọn thông số thích hợp cho quá trình tự phân nấm men ............... 31
3.2.1. Khảo sát nhiệt diệt men trước khi tự phân........................................... 31
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình tự phân của nấm men ............... 31
3.2.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình tự phân nấm men ............................ 32
3.4. Ứng dụng cao nấm men trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật ............................
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................... 37
4.1. Kết luận ................................................................................................. 37
4.2. Kiến nghị ............................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 38

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

DANH MỤC BẢNG
STT

3
4
5
6
7
8
9

Tên Bảng
Bảng 1.1: Theo Densikow M.T (1963), trung bình trong
nấm men chưa ép chứa (%)
Bảng 1.2: Theo Uxtra (dẫn liệu từ Densikow M.T, 1963)
chất khô của nấm men bia thành phần như sau (%)
Bảng 1.3: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô.
Bảng 1.4: Hàm lượng các axit amin trong nấm men
Bảng 1.5: Thành phần axit amin trong cao nấm nem (%)
Bảng 1.6: Thành phần vitamin trong cao nấm men (pg/g)
Bảng 2.1: Thành phần môi trường LB
Bảng 2.2: Thành phần môi trường ISP2:
Bảng 2.3: Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

10

Bảng 2.4: Tỉ lệ tiến hành thí nghiệm

24

11

Bảng 2.5: Thành phần môi trường LB ( 100ml )

27

12
13

Bảng 2.6: Thành phần của môi trường dịch chiết (100ml)
Bảng 3.1: Ảnh hưởng tỉ lệ nước đến quá trình lọc
Bảng 3.2: Kết quả xác tế bào thô thu được thông qua thể
tích nước rửa
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của số làn rửa đến chất lượng của
nấm men bia
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian diệt men
trước khi tự phân
Bảng 3.5: Hàm lượng protein của dịch chiết cao khảo sát
theo nhiệt độ và thời gian
Bảng 3.6: Hàm lượng protein của dịch chiết cao khảo sát
theo pH và thời gian
Bảng 3.7: Hiệu suất chuyển hóa của quá trình sản xuất cao
nấm men từ bã bia
Bảng 3.8: So sánh sinh trưởng trên môi trường thay thế
bằng cao nấm men sản xuất

27
29
30

1
2

14
15
16
17
18
19
20

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Trang
8
9
9
10
13
14
20
20
21

30

31
32
33
35
36


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
STT

Tên Bảng

Trang

1

Hình 1.1: Cấu tạo tế bào nấm men

5

3

Hình 2.1: Đường chuẩn cao nấm men 50mg/ml

24

4

Hình 2.2: hình ảnh sự thay đổi mẫu của bradford

25

5
6
7

Hình 3.1 Sơ đồ dự kiến quy trình chế biến cao nấm
men từ bã men bia
Hình3.2: Khẩn lạc riêng rẽ của E.coli XL1 – blue
nuôi cấy trên 2 môi trường nồng độ pha loãng 10-6
Hình 3.3: Môi trường cơ bản nuôi cấy vi sinh vật
Gram ( + ) (xạ khuẩn S.Geri)

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

34
35
36


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Ký
5’GIP
5’GMP
BSA
EBC
OD
RNA

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Tên đầy đủ
Inosine mono phosphate
Guanosine mono phosphate
Albumine
European Brewery Convention
Optical Denstty
Axit ribonucleic


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

MỞ ĐẦU
Nấm men là nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao không cholesterol.
Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 - 60% (tính theo chất khô),
trong thành phần protein có đầy đủ các axit amin, đặc biệt là các axit amin
không thay thế [1, 8, 13]. Vitamin trong nấm men có hoạt tính cao hơn gấp
2 - 3 lần so với vitamin tổng hợp [1, 15]. Nấm men còn cung cấp vitamin B,
vitamin D và các chất khoáng [8, 13], [15]. Thành phần khoáng trong nấm

men rất đa dạng, có tỷ lệ phù hợp với nhu cầu và khả năng hấp thụ, chuyển
hóa của cả người và động vật.
Ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất bia và thị trường tiêu thụ bia ngày
càng phát triển, sản lượng bia tạo ra với số lượng lớn. Ước tính trung bình cứ
1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó có chứa 700g protein
[1, 7, 15]. Năm 2005 sản lượng bia cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18
triệu tấn sinh khối nấm men thải ra. Năm 2010 sản lượng bia của cả nước đạt
2,5 tỷ lít và nấm men thải ra là 30 triệu tấn [1, 15]. Như vậy, lượng protein có
chất lượng cao của nấm men thải ra từ quá trình sản xuất bia nếu tận dụng
được là không nhỏ. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay các nhà máy bia vẫn
chưa ứng dụng men bia thải ra ngoài một cách hiệu quả, men thải ra từ các
nhà máy được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi, khả năng khai thác
các thành phần có giá trị sinh học trong men bia để tạo ra các sản phẩm ứng
dụng cho người còn rất hạn chế. Hơn nữa nếu không sử dụng triệt để thì
nguồn bã men này còn là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi
trường.
Ở các nước đang phát triển nấm men được sử dụng tạo vị ngon tự nhiên
trong ngành Thực phẩm và các chất dinh dưỡng cho việc nuôi vi khuẩn trong
ngành Dược phẩm. Đồng thời nấm men còn được sử dụng như một loại thực
phẩm rất được người ăn chay ưa chuộng với giá trị dinh dưỡng cung cấp cao
hơn nhiều loại thực phẩm khác.
Cao nấm men là một mặt hàng thương mại quan trọng trên thị trường
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 1


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

quốc tế. Trên thế giới hiện nay có khoảng 20 nước tận thu nguồn sinh khối
nấm men bã bia với giá trị xuất khẩu hàng trăm triệu USD. Cao nấm men
được chiết suất từ bã men bia còn là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho
môi trường nuôi cấy vi sinh và thường dùng nuôi cấy các vi sinh vật sản xuất
kháng sinh, dược phẩm, vitamin, axit hữu cơ và probiotic.
Mặc khác việc nghiên cứu chế biến và sử dụng bã men bia còn rất ít và
hiện nay ở Việt Nam chỉ sử dụng nấm men bia thải ra ở dạng tươi nên lượng
sử dụng không được nhiều. Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên chúng tôi
quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu quy trình chế biến cao nấm men
từ bã men bia”.

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 2


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về bã men bia
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc
Bã men bia là một phế phẩm thu được trong quá trình sản xuất bia, nằm
lại trong thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men
phụ. Men bia có giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt [5].
Bã men bia rất dễ xảy ra hiện tượng tự phân nên các nhà sản xuất
thường tách nó ra khỏi dung dịch bia non để tránh gây mùi khó chịu cho bia.
Nấm men bia có màu kem lẫn các chấm nâu đen và được bảo quản ở nhiệt độ

từ 2oC đến 5oC, quá thời gian trên sẽ xảy ra hiện tượng tự phân [2].
Nấm men bia dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống
Sacchromyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi
trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất nitơ (các
axit amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng ... qua màng tế bào. Sau
đó, hàng loạt các phản ứng hóa sinh mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để
chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển
và lên men của nấm men được tiến hành. Nấm men bia là loài hô hấp yếm
khí tùy tiện. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng và phát triển tối ưu cho đa số các
chủng này là 25 - 30oC và ngừng hoạt động ở nhiệt độ 40oC và tới 50 - 60oC
thì nấm men bị chết [8, 10]. Trong sản xuất bia người ta chia nấm men bia
thành hai loại căn cứ vào tính chất thể hiện qua quá trình lên men bia: nấm
men nổi và nấm men chìm.
* Nấm men nổi
Nấm men thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Loài này chỉ phát triển
để tạo quá trình lên men bia ở nhiêt độ tương đối cao ≥ 12 - 13oC. Trong quá
trình lên men, tế bào của chúng lơ lửng trong dịch lên men và tập trung ở trên
bề mặt dịch. Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải có kỹ thuật lọc mới có sản
phẩm bia trong suốt vì tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men ngay cả

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 3


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

cuối thời kỳ lên men phụ. Vì nấm men nổi lơ lửng trong toàn bộ khối dịch lên

men nên tế bào nấm men có điều kiện tiếp xúc rộng lớn với môi trường, tác
động lên khắp mọi nơi, xúc tiến quá trình lên men mạnh mẽ. Chính vì khả
năng này mà nấm men nổi hay được sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia
ngắn ngày (ở những cơ sở không có điều kiện lên men khuấy trộn). Men nổi
có enzym pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng trực tiếp glucose vào quá
trình hô hấp, cho nên có khả năng sinh trưởng và lên men nhanh [10].
* Nấm men chìm
Nấm men chìm thuộc loài S.carlsbergensis chứa các gen MEL. Các gen
này tạo ra enzym ngoại bào là α - galactosidaza (melibiaza) có khả năng
chuyển hóa đường melibioza. Loài này lên men ở nhiệt độ từ 7 - 15oC, khi
kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị nên được tách
khỏi bia bằng cách xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men.
1.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men
Tế bào nấm men có hình dạng kích thước đa dạng, phụ thuộc vào giống,
loài. Tế bào nấm men thường có hình ovan hoặc hình cầu, khi nấm men già
có hình ovan dài hoặc hình sợi. Tùy thuộc vào chủng nấm men mà tế bào có
kích thước khác nhau. So với các vi sinh vật khác tế bào nấm men có kích
thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7µm và chiều dài từ
8 - 12µm [8].
Cấu tạo tế bào nấm men gồm có : thành tế bào, màng tế bào, tế bào
chất, nhân, ribosom, ty thể, không bào, hạt glycogen và volutin.

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 4


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Hình 1.1: Cấu tạo tế bào nấm men
1.1.2.1. Thành tế bào
Thành tế bào nấm men dày khảng 15-25 nm, có độ bền chắc, có nhiều lõ
nhỏ li ti đường kính khoảng 3,6 nm để chất dinh dưỡng có thể đi qua. Trong
thành tế bào có chứa 10% protein (tính theo khối lượng chất khô), trong số đó
có một phần là các enzym. Trên thành tế bào còn có một lượng lipit nhỏ [8,
10].
Thành tế bào được cấu tạo gồm có ba lớp: lớp trong cùng có cấu tạo từ
từ β - glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β - glucan hòa tan, lớp
ngoài cùng được cấu tạo từ mannanphophoryl, ngoài ra còn có kitin. Mannan
là hợp chất cao phân tử của D – manannoze, rất phân nhánh. Thường manan
liên kết với protein theo tỉ lệ 2:1 tạo thành hợp chất polymepeptidomanan có
vai trò trong việc kết lắng của nấm men vì có khả năng gắn vớ ion Ca2+ nhờ
nhóm photphoat hoặc nhóm cacboxyl. Glucan là hợp chất cao phân tử của
D – glucoza có cấu trúc phân nhánh góp phần tạo nên độ cứng của thành tế
bào. Giữa lớp vỏ ngoài cùng và lớp giữa chứa các enzym: invertaza,
phophataza, protease, β–glucosidaza..... Kitin là hợp chất cao phân tử của Nacetylglucosamin rất bền vững, không bị phá hủy nên có tác dụng bảo vệ chồi
khi chồi còn non. Hàm lượng của chúng trong tế bào khoảng 1% [ 8, 10].

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 5


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

1.1.2.2. Màng sinh chất

Màng nguyên sinh chất nằm sát tế bào, chiều dày không quá 0,1nm,
thành phần chủ yếu là protein, phospholipit, enzym permeaza [8]. Đây là một
màng bán thấm điều chỉnh sự thấm qua tế bào các chất dinh dưỡng cần thiết
và có lợi cho tế bào (đường đơn giản, nitrogen, phosphorous..) đồng thời thải
ra ngoài các chất cạn bã (CO2, rượu, axit...).
1.1.2.3. Nguyên sinh chất
Nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo chủ yếu từ protein,
hydratcacbon, lipit, chất khoáng, nước và các hợp chất khác nữa. Nước trong
tế bào chiếm tới 90% ở dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia các
phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết. Nguyên sinh chất thường có màu
xám và có thể thay đổi trong quá trình sinh trưởng, phát triển của nấm men.
Lúc tế bào còn non, nguyên sinh chất tương đối đồng nhất, càng về già
nguyên sinh chất càng không đồng nhất do xuất hiện nhiều không bào, các
giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipit [8].
Nguyên sinh chất có nhiệm vụ hòa tan các chất dinh dưỡng và liên kết
các cơ quan với nhau, là nơi xảy ra các phản ứng nội bào.
1.1.2.4. Nhân
Tế bào nấm men có nhân thật, nhân thường có hình bầu dục hoặc hình
cầu. Nhân tế bào nấm men được bao bọc bởi một vỏ có hai màng: màng phía
trong có tác dụng giới hạn nhân, màng phía ngoài liên hệ mật thiết với mạng
lưới nội chất.
Trong nhân chứa 16 đôi nhiễm sắc thể.
1.1.2.5. Mạng lưới nội chất
Ở nấm men mạng lưới nội chất có chiều dày khoảng 40 – 50 µm [3, 10].
Trên bề mặt của chúng có định vị nhiều loại enzym khác nhau. Mạng lưới nội
chất có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chất bên trong tế bào
nấm men.

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 6


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

1.1.2.6. Không bào
Trong mỗi tế bào nấm men có một hoặc nhiều không bào [8]. Không
bào có tính thẩm thấu cao, là nơi tích lũy các sản phẩm trao đổi chất trung
gian, các enzym thủy phân, enzym oxy hóa - khử, các polyphosphat, lipit,
các hợp chất trung gian của tế bào có phân tử lượng thấp và các ion kim loại
[8, 4]. Ngoài tác dụng của một kho dự trữ, không bào còn có chức năng điều
hòa áp suất thẩm thấu của tế bào.
1.1.2.7. Ty thể
Ty thể được xem như nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt
động. Ty thể chứa nhiều enzym khác nhau như: oxydaza, xytocromoxydaza,
peroxydaza, phosphataza,....Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ
khoảng 30% chất béo và 60 - 70% protein, trong số protein này có khoảng
25 - 75% ở dạng protein cấu trúc [8].
1.1.2.8. Bộ máy golgi
Bộ máy golgi có vai trò trong việc đào thải các sản phẩm dị hóa và có
liên quan đến quá trình sinh tổng hợp các bộ phận của thành tế bào.
1.1.3. Sản lượng bia của Việt Nam hiện nay
Ở Việt Nam, trong dòng thức uống có cồn bia được tiêu thụ nhiều nhất,
chiếm khoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng. So với các nước
trong khu vực như Thái Lan, Singapore... Việt Nam có GDP bình quân đầu
người thấp hơn nhiều nhưng mức tiêu thụ bia lại cao hơn. Năm 2011, Việt
Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, Thái Lan 1,8 tỷ lít, Singapore 108 triệu lít [17].
Theo khảo sát của Vinaresearch (được tiến hành trong tháng 3/2012) về

thói quen uống bia của Việt Nam, có 63,5% nam giới, gần gấp đôi nữ giới.
Độ tuổi từ 25-34 có tỷ lệ uống nhiều nhất (48,6%), tiếp đến là tuổi từ 20-24
(34,9%), từ 35 tuổi trở lên (11,6%), uống ít bia là độ tuổi 18-19 (4,8%).
Kinh tế phát triển và dân số trẻ là điều kiện để phát triển ngành rượu bia.
Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/05/2009 của Bộ Công thương
phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Nam
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 7


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

đến năm 2015, tầm nhìn xa đến năm 2025 thì đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít
bia, 80 triệu lít rượu công nghiệp. Đến 2015 sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, 188 triệu
lít rượu công nghiệp, đến năm 2025 sản lượng bia 6 tỷ lít và 440 triệu lít rượu [17].
Dự báo năm 2015, Việt Nam sẽ tiêu thụ khoảng 4 đến 4,4 tỷ lít bia, bình
quân 45 đến 47 lít/người/năm, các nhà đầu tư sản xuất bia vẫn đang tăng tốc
để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít
bia/năm, các nhà đầu tư kỳ vọng con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm
trong thời gian tới [17].
Việt Nam có hơn 400 nhà máy bia. Những tỉnh, thành phố tập trung
năng lực sản xuất bia là TP. HCM chiếm 23% tổng năng lực sản xuất, TP. Hà
Nội: 13,44%, TP. Hải Phòng: 7,47%, Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%.
1.1.4. Thành phần hóa học của bã men bia
Bã men bia chứa nhiều thành phần các chất, trong đó hàm lượng protein
chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến là các chất hòa tan không chứa nitơ, thành phần
bã men chia được nhiều nghiên cứu xác định từ năm 1963, cụ thể được trình

bày ở các bảng dưới đây.
Bảng 1.1: Theo Densikow M.T (1963), trung bình trong nấm men chưa
ép chứa (%) [6]
Thành phần

Đơn vị (%)

Nước

75,0

Chất chứa nitơ

14,0

Lipit

0,75

Chất hòa tan không chứa nitơ

8,25

Tro

2,0

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 8

Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Bảng 1.2: Theo Uxtra (dẫn liệu từ Densikow M.T, 1963) chất khô
của nấm men bia thành phần như sau (%) [6]
Thành phần
Protein (Nx6,25)
Lipit

Đơn vị (%)
51 - 58
2,0 - 3,0

Gluxit

9,0

Tro
Chất hòa tan không chứa nitơ

8,1 - 9,1
30 - 25

Năng lượng tính bằng cal/g

4560 - 4840

Bảng 1.3: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô.
Thành phần

Hàmlượng (pg/g)

Thiamice (Bi)

50 – 360

Riboflavin (B2)

36 – 42

Niacin (B3)

320 – 1000

Pyridoxine (B6)

25 – 100

Folic axit (B9)

15 – 80

Pantothenate (B5)

100

Biotin (H)

0,5 - 1,8

p-amino-benzoic axit (Bx)

9 – 102

Choline (B4)

-

Inositol (B8)

2700 – 5000

Men bia có phức hợp vitamin nhóm B (B3, B4, B5, B7) vitamin E,
vitamin H, axit amin (vitamin PP), axit panthonic, biotin, inozit, yếu tố Z và
hàng loạt các nhân tố hoocmon, tiền vitamin D (ecgoterin) và các chất sinh
trưởng (biot I, biot II) [6].

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 9


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Nấm men bia có nhiều vitamin và glutation hơn nấm men bánh mì.

Glutation là yếu tố điều chỉnh quá trình oxy hóa khử của hàng loạt các chất
khác giúp cho việc bình thường hóa sự trao đổi chất trong cơ thể sống. Do
đó, nấm men bia giúp bổ sung các chất dinh dưỡng có giá trị đặc biệt, thúc
đẩy việc sử dụng các chất dinh dưỡng khác. Dựa trên cơ sở đó khi cho nấm
men bia vào khẩu phần thức ăn của gia cầm, lợn con và trâu bò non có tác
dụng rất tốt [8, 12].
Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 - 70% vật chất khô của
nấm men bia, 90% tổng lượng nitơ nằm trong protein thực sự. Khoảng 10%
tổng lượng nitơ đó của men bia thuộc về các axit amin (leucine, tyrosine...).
Trong tro của nấm men bia chứa khoảng 50% H3PO4 , 30% K, cũng như Ca,
Mg và các chất khác. Mặt khác, trong các chất hữa cơ của tế bào nấm men thì
protein là thành phần có giá trị nhất. Tính chất protein của nấm men gần
giống như protein nguồn gốc động vật.
Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 axit amin, trong đó có đủ các
axit amin thiết yếu [20].
Trong nấm men bia cũng chứa lipit, trong đó có 23,1% lipit rắn (bão hòa
hoặc no) và 76,1% lipit lỏng (chưa bão hòa hoặc chưa no). Lipit rắn gồm axit
palmitic (61,3%) và axit stearic (38,3%). Trong thành phần lipit lỏng của
nâm men bia có axit oleic, axit linolenic và axit linoleic. Trong lipit của nâm
men bia còn chứa các phosphatic - lecithins và xealin [8,10].
Chất khoáng chiếm 5 - 11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của
nấm men, đặc biệt là phospho có thành phần phosphatide, nucleoprotein.
Ngoài ra, trong tế bào nấm men còn chứa các ion kali, magie, sắt, lưu huỳnh
và axit silicic [10].

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 10

Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Bảng 1.4: Hàm lượng các axit amin trong nấm men [7]
Các axit amin
Alanin
Axit a- amino-butiric
Axit ß-amino-butiric
Arginin
Axit aspactic
Asparagin
Cystine
Axit glutamic
Glycine
Histidine
Lizine
Methionine
Octinine
Phenyalanine
Proline
Threonine
Tryptophan
Tyrosine
Serine
Valine
Leusine
Isoleusine

Men bia (%)

4,8
0,03
0,12
2,6
5,6
0,2
0,74
10,60
3,15
1,76
3,53
1,05
0,79
2,29
2,08
3,26
0,82
2,09
1,89
3,23
3,83
2,76

Men bánh mì (%)
4,2
0,02
0,54
1,43
5,00
0,14

0,61
8,30
2,76
1,39
3,30
1,12
2,23
1,82
2,49
0,74
2,33
2,21
3,21
3,29
2,45

1.1.5. Các hướng tận dụng bã men bia
Men bia đã được ứng dụng trong trị liệu y học vào khoảng 400 trăm
năm trước công nguyên tại Ai Cập cổ đại do bác sĩ Hippokretes tiến hành.
Như vậy ta có thể thấy được sử dụng men bia trong việc trị liệu đã có từ rất
xa xưa [5].
Tại Nhật Bản, vào năm 1930, lần đầu tiên bánh men bia cô đặc xuất hiện
trên thị trường dưới dạng men khô. Khi đó, men được cô đặc trong nhiệt độ
không vượt quá 400C. Hay nói cách khác, men khô lúc đó sẽ lên chuyển hóa

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 11

Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

thành chất đường glucose và có khả năng chế biến rượu. Tuy nhiên, sau đó
người ta thấy rằng so với nấm men bia tươi hoặc men bia sấy khô dưới nhiệt
độ thấp, men bia được sấy ở nhiệt độ cao (trên 1000C ) cho hiệu quả cao hơn
về vitamin cũng như các axit amin và dần dần men bia được chế biến có dạng
cô đặc như ngày nay [18].
Sau đó, men bia được sản xuất với số lượng lớn càng ngày càng nhiều,
ngành bia cũng phát triển, kéo theo công tác nghiên cứu ứng dụng men bia một
cách có hiệu quả cũng phát triển theo và xuất hiện kỹ thuật chiết men bia.
Những thập niên gần đây nấm men được ứng dụng trong nhiều ngành
công nghiệp khác nhau như: sản xuất rượu, bia; sản xuất men bánh mỳ; sản
xuất chế phẩm enzym; sản xuất protein đơn bào; sản xuất dược phẩm; sản
xuất thực phẩm dinh dưỡng; sản xuất thức ăn gia súc... Với hàm lượng cao về
protein cùng những chất có giá trị như: vitamin và các chất khoáng, nấm men
đóng vai trò quan trọng như là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng có giá trị
vào thức ăn cho người và gia súc [2]. Những sản phẩm chế biến từ nấm men
cũng được ứng dụng rộng rãi trong y dược do đó có thể tăng cường sức khỏe
cho con người, tăng khả năng chịu đựng và chống đỡ các bệnh truyền nhiễm,
giảm sự mệt nhọc khi làm việc quá sức [5]. Ngoài ra nấm men là một nguồn
cung cấp protein đáng kể cho sản phẩm bột dinh dưỡng trẻ em, góp phần
khắc phục tình trạng thiếu protein và năng lượng trường diễn ra ở trẻ nhỏ [10].
Trong công nghiệp thực phẩm, nấm men được sử dụng trong công nghiệp
sản xuất bia, rượu, để tăng cường mùi vị, giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.
Người ta cũng dùng nấm men để điều trị một số bệnh thiếu chất dinh
dưỡng hoặc bệnh phá hoại cân bằng trao đổi chất trong cơ thể. Đặc biệt nếu
chiếu các tia tử ngoại vào nấm men sẽ thu được vitamin D - có tác dụng ngăn
chặn bệnh còi xương ở trẻ em. Một số phân tích cho biết trong mỗi gam nấm

men khô đã chiếu tia tử ngoại thường chứa 10.000 - 20.000 IU vitamin D [4].
Vào khoảng thế kỷ thứ XV, XVI mặc dù người ta nhận thấy rằng bia
đục chưa qua lọc có tác dụng tốt đối với cơ thể con người, nhưng men bia
vẫn không được sử dụng một cách rộng rãi. Nguyên nhân có thể là do men
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 12


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

bia có dạng sánh lỏng, dễ bị thối hỏng và rất khó sử dụng. Một phần có thể là
do trước đây chưa có kỹ thuật sấy khô men bia với khối lượng lớn.
Nấm men còn được dùng để sản xuất các chế phẩm trong công nghiệp
dược và hóa chất như: vitamin, enzym, axit nucleic, glutation, các dịch
protein hòa tan, các dịch nước chiết xuất nấm men... [5]. Đây là những chế
phẩm có vai trò quan trọng, không những phục vụ cho mục đích nâng cao sức
khỏe của con người mà còn là nguồn nguyên liệu thiết yếu trong ngành Công
nghệ sinh học.
1.2. Tổng quan về cao nấm men
1.2.1. Thành phần hóa học của cao nấm men
Theo Eurasyp, các thành phần chính của cao nấm men gồm: (tính theo
vật chất khô), (men bánh mì) gồm có: Prorein chiếm 50 - 70%; Đạm amin: 3
- 5,2%; Carbohydrate tổng số: 4 - 13%; Lipit: tồn tại với hàm lượng thấp,
muối có hoặc không có tùy vào mục đích sử dụng.
Bảng 1.5: Thành phần vitamin trong cao nấm men ( pg/g) [18]
Thành phần
Bi

B2
B5
B12
Panthonic axit
Inositol
Niacin
Biotin

Hàm lượng
150
60
25
0,13
40
2,8
300
0,13

Folic axit

0,33

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 13


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Bảng 1.6: Thành phần axit amin trong cao nấm nem (%) [18]
Thành phần

Hàm lượng

Lysinne

3,8

Histidine

1,2

Arginine

1,2

Trytophan

0,5

Aspartic axit

3,6

Threonin

2,6

Serine

4,7

Glutamic axit

4,2

Tyrosine

0,5

Proline

0,5

Glycine

2,2

Alanine

4,9

Cystine

0,5

Valine

3,2

Methionine

0,6

Isoleucin

1,5

Leucin

1,6

Phenyalanine

2,1

1.2.2. Ứng dụng của cao nấm men
1.2.2.1. Chế biến làm thực phẩm bổ sung protein và vitamin
Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh
dưỡng có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy
trì sự sống, tăng cường sinh trưởng và phát triển. Thức ăn ngoài nước còn
gồm các nhóm chất: protein, chất béo, gluxit, vitamin, muối khoáng, các chất
gia vị, trong đó thành phần quan trọng là protein.
1.2.2.2. Nguyên liệu trong nghành sản xuất gia vị
Trong thành phần của cao nấm men rất giàu các axit amin, nucleotit,

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 14


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

peptit, vitamin (đặc biệt là vitamin nhóm B) các hợp chất tạo hương [21]. Vì
vậy dùng làm chất tạo hương cho một số sản phẩm thực phẩm như súp, nước
thịt, thức ăn nhanh và các sản phẩm chế biến từ thịt. Trên thị trường, sản
phẩm nấm men thủy phân được xếp vào nhóm protein thủy phân thực vật
(HVP) - đó là một phụ gia được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp gia
vị sau mì chính [9]. Đặc biệt ở Nhật, các sản phẩm tăng lực như viên đạm
được sản xuất và tiêu thụ nhiều. Sử dụng viên đạm để nấu các bữa ăn nhanh
hay sử dụng các chất gia vị chế biến sẵn có nhiều tiện ích như tiết kiệm được
thời gian, tái tạo năng lượng nhanh, không sợ béo phì.
1.2.2.3. Bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật
Cao nấm men còn là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho môi trường
nuôi cấy vi sinh vì cao nấm men rất giàu đạm, vitamin và các hợp chất kích
thích sinh trưởng. Do đó nó được sử dụng như là một thành phần của môi
trường nuôi cấy vi sinh và thường dùng nuôi cấy các vi sinh vật sản xuất
kháng sinh, dược phẩm, vitamin, axit hữa cơ và probiotic.
Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phục vụ cho
ngành Dược, nguyên liệu trong mỹ phẩm, sản phẩm dinh dưỡng cho thực vật
1.2.2.4. Làm thức ăn chăn nuôi
Viện Chăn nuôi đã nghiên cứu thành công chế biến nấm men thải của
quá trình sản xuất bia ở Việt Nam thành dạng bột có chất lượng cao, hàm
lượng protein 47 - 48% với sự có mặt đầy đủ của các loại axit amin không
thay thế [15]. Đây được coi như là nguồn thức ăn giàu đạm để bổ sung vào
khẩu phần thức ăn cho chăn nuôi.

1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Theo Food Chemical Codex định nghĩa: Cao nấm men là sản phẩm chứa
các thành phần hòa tan của nấm men, mà chủ yếu là axit amin, đoạn peptit,
carbonhydrate và muối. Cao nấm men được tạo ra do quá trình thủy phân các
chuỗi peptit nhờ các enzym của chính tế bào nấm men hay enzym thực phẩm
được thêm vào.
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 15


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Như vậy cao nấm men là nội bào của tế bào nấm men. Chúng gồm tế
bào chất, nhân tế bào và các cơ quan tế bào và thường rất giàu axit amin,
vitamin (vitamin B, Glutathione), cacbonhydrat và muối. Chúng được sử
dụng chủ yếu để tạo ra hương vị ngon miệng tự nhiên trong ngành Thực
phẩm và các chất dinh dưỡng cho việc nuôi vi khuẩn trong ngành Dược
phẩm. Cao nấm men có nhiều dạng khác nhau như dạng sệt hoặt dạng bột.
Năm 1960, Kunikawa khám phá ra 5’GMP (Guanosine mono
phosphate) có khả năng kích thích vị giác. Vì nấm men chứa rất nhiều RNA,
mà RNA lại rất giàu 5’GMP, nên những nhà sản xuất cao nấm men đã bắt
đầu nghiên cứu cách cắt RNA nấm men thành đoạn nucleotide có chứa
5’GMP. Năm 1974, sản phẩm cao nấm men chứa 5’GMP thương mại đầu
tiên đã được sản xuất với quy mô công nghiệp. Ngày nay, cao nấm men chứa
2 loại nucleotide tạo mùi vị tự nhiên: 5’GMP, 5’IMP (Inosine mono
phosphate). Cao nấm men với những nucleotide có rất nhiều ứng dụng trong
thực phẩm, đặc biệt như là một số chất tạo hương vị trong súp, nước chấm,

snack, và thực phẩm ăn liền. Với tính năng làm tăng mùi vị nó giúp làm giảm
lượng muối cần thiết trong lĩnh vực thực phẩm, điều này rất phù hợp với xu
hướng sản xuất thực phẩm tốt cho sức khỏe ít natri hiện nay. Hơn nữa cao
nấm men chứa nucleotide tự nhiên còn có thể làm tăng hương vị và kích thích
khẩu vị của những dạng thực phẩm ít béo.
Bản chất của quá trình sản xuất cao nấm men chính là quá tình thủy
phân nấm men bánh mì hay phế liệu nấm men bia thành một hỗn hợp các
chất như axit amin, nucleotit, chuỗi peptit, protein, đường, vitamin và các
hợp chất có hương vị thơm ngon. Do đó, giai đoạn quan trọng nhất trong quá
trình sản xuất cao nấm men chính là giai đoạn phá vỡ vách tế bào nấm men.
Ngày nay tế bào nấm men được phá vỡ bằng phương pháp hóa học, phương
pháp sử dụng enzym hay cho nấm men tự phân trong môi trường nước.
Bã nấm men được tiến hành nghiên cứu và sử dụng ở Việt Nam từ vài
năm trở lại đây, song song với sự phát triển của ngành thực phẩm đồ uống.
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 16


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Và hiện nay trở thành một sản phẩm được quan tâm mang lại hiệu quả kinh tế
cao. Sản lượng bia nước ta không ngừng tăng. Năm 2010, sản lượng bia là
3,0 tỷ lít với 30 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra [1, 15]. Nước ta tiến hành
nghiên cứu thành công rất nhiều đề tài về tận dụng nguồn bã men bia để sản
xuất thức ăn cho gia súc.
Năm 2003, tác giả Phạm Thu Hà, Nguyễn Thị Thu Vinh tiến hành
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tận dụng nguồn nấm men bia dư thừa để sản

xuất men chiết xuất làm gia vị thực phẩm ” [4].
Năm 2008 Viện Chăn Nuôi đã nghiên cứu thành công đề tài: “Chế biến
nấm men từ phế phụ phẩm sản xuất bia làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi”.
Sản phẩm sấy phun ở dạng bột có chất lượng cao, hàm lượng protein 47 48% với sự có mặt đầy đủ của các axit amin không thay thế [2]
Năm 2007, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm
Hà Nội (Sở KH&CN Hà Nội) đã nghiên cứu thành công đề tài (mã số DL/09
- 2006 - 2): “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy phun để thiết kế chế tạo
thiết bị sản xuất bột đậu nành uống liền và bột nấm men giàu protein và
khoáng chất”, do thạc sĩ Nguyễn Phương chủ trì. Sau sấy phun thu được sản
phẩm bột nấm có hàm lượng protein 47,5% và khoáng chất 6% [12]. Bước
đầu tạo ra bột nấm men giàu protein và khoáng chất có chất lượng cao từ bã
nấm men bia sử dụng làm thức ăn cho người.
Những thành tựu đạt được trong nghiên cứu là rất đáng kể nhưng bên
cạnh đó còn tồn tại nhiều hạn chế cần khắc phục để tạo bước tiến mạnh mẽ
trong thời gian tới. Đó là ngành chưa có sự quy hoạch phát triển toàn diện.
Hiện tượng các cơ sở thu mua bã nấm men tự phát phát triển mạnh, không
kiểm soát được vùng nguyên liệu lấy sinh khối nấm men, khó xác định được
nguồn gốc và không lấy được lòng tin của nhà sản xuất bia để họ bán lại
lượng nấm men dư thừa. Các phương pháp xử lý bã nấm men hay cách xử lý
nguồn nguyên liệu quý này chưa được hợp lý, hơn 90% là dùng tươi, làm
giảm giá trị và lãng phí. Công nghiệp chế biến vừa yếu vừa thiếu, quy mô sản
Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 17


Viện đại học mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

xuất nhỏ lẻ, chưa áp dụng được sản xuất trên quy mô công nghiệp... Những
nguyên nhân đó đã khiến ngành Sản xuất bột nấm men không đủ mạnh để
cạnh tranh với các ngành Sản xuất bột dinh dưỡng tương tự như bã đậu
tương, khô dầu, cám gạo... và cũng không đủ mạnh để cạnh tranh với các sản
phẩm cùng loại của các nước trên thế giới.
Khó khăn còn nhiều nhưng việc tận thu bã men bia sẽ từng bước tháo
gỡ, hứa hẹn mang lại nguồn doanh thu lớn cho quốc gia và cho nhà sản xuất,
giải quyết được vấn đề thiếu hụt protein hiện nay và vấn đề ô nhiễm môi
trường.
Để góp phần khắc phục được các hạn hiện nay, đóng góp vào nghiên
cứu đó chúng tôi thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quy trình chế
biến cao nấm men từ bã men bia”.
1.2.4. Tình hình nghiên cứu cao nấm men trên thế giới
Cao nấm men là một mặt hàng thương mại quan trọng trên thị trường
quốc tế. Trên thế giới hiện nay có khoảng 20 nước tận thu ngồn sinh khối
nấm men bia và giá trị hàng hóa xuất khẩu hàng trăm triệu USD [4]. Trong
đó phải kể đến Nhật, Đức, Braxin, Đan Mạch... Riêng ở Nhật Bản, từ những
năm 30 của thế XX, người ta đã sản xuất bánh men khô từ nấm men bia dư
thừa bằng phương pháp sấy. Sau đó, sản xuất các sản phẩm từ men bia ngày
càng phát triển cả về sản lượng cũng như chất lượng [4, 5].
Ở Mỹ, năm 1946 mới tổ chức sản xuất sinh khối nấm men và đến nay
nhiều nước trên thế giới đã tổ chức sản xuất loại chế phẩm này, chủ yếu làm
thức ăn chăn nuôi và có thể tách tinh sạch protein dùng trong dinh dưỡng
người - làm thức ăn nhân tạo hoặc bổ sung vào các nguồn chế biến thực
phẩm [8].
Đến nay đã có rất nhiều cải tiến trong việc sản xuất cao nấm men cùng
với sự ra đời của các nhà máy khác trên thế giới. Có thể kể tên một số nhà
máy sản xuất cao nấm men chính như: công ty Grains (Anh), Fould - Spinger
(Pháp), Gist - Brocades (Newzealand), Nestles (Thụy Sĩ), công ty hóa chất

Nguyễn Thị Hạnh - 1202

Page 18