Nghiên cứu xác lập điều kiện và giải pháp công nghệ tối ưu cho quá trình thủy phân protein bã nấm men bia nhằm ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

i

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện nghiên cứu tôi Ďã nhận Ďƣợc nhiều sự giúp Ďỡ, Ďóng
góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, bạn Ďồng nghiệp và các cơ quan.
Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới GS. TS. Đinh Văn
Thuận, Công ty TNHH cơ nhiệt Ďiện lạnh Bách Khoa – Tập Ďoàn Polyco và PGS. TS.
Quản Lê Hà, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trƣờng Ďại học Bách
Khoa Hà Nội Ďã tận tình hƣớng dẫn và Ďịnh hƣớng cho tôi trong suốt quá trình nghiên
cứu Ďể hoàn thành bản luận án này.
Tôi xin cảm ơn tới các thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ
thực phẩm, Trƣờng Ďại học Bách Khoa Hà Nội Ďã giúp Ďỡ và góp ý cho tôi rất nhiều
trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn tới ban lãnh Ďạo Công ty TNHH cơ nhiệt
Ďiện lạnh Bách Khoa – Tập Ďoàn Polyco và các bạn bè Ďồng nghiệp Ďã hết sức giúp Ďỡ
và tạo mọi Ďiều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn các giáo sƣ, phó giáo sƣ, tiến sĩ là chủ tịch hội Ďồng, phản biện,
thƣ ký và ủy viên hội Ďồng Ďã dành thời gian quý báu Ďể Ďọc tham gia hội Ďồng chấm
luận án với những góp ý cụ thể, những gợi ý bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn các nội
dung nghiên cứu của luận án.
Tôi cũng vô cùng cảm ơn sự khích lệ, Ďộng viên và giúp Ďỡ hết sức nhiệt tình của
gia Ďình và bè bạn, những ngƣời luôn Ďộng viên và tạo Ďiều kiện cho tôi trong suốt thời
gian học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày tháng

năm 2017

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Thanh Ngọc

ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam Ďoan Ďây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng Ďƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác. Một số số liệu Ďã Ďƣợc Ďăng trên các tạp chí khoa học chuyên ngành trong: “ Danh
mục các công trình khoa học Ďã công bố có liên quan Ďến luận án”, Ďã Ďƣợc sự Ďồng ý cho
phép sử dụng các số liệu của các Ďồng tác giả. Việc tham khảo các nguồn tài liệu Ďã Ďƣợc
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo Ďúng yêu cầu.
Hà Nội, ngày

Ngƣời hƣớng dẫn

Ngƣời hƣớng dẫn

khoa học

khoa học

GS. TS Đinh Văn Thuận

PGS. TS Quản Lê Hà

tháng

năm

Tác giả

Nguyễn Thị Thanh Ngọc


iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1:
1.1.

TỔNG QUAN ................................................................................. 4

TỔNG QUAN VỀ BÃ NẤM MEN BIA ................................................. 4

1.1.1.

Nấm men sử dụng trong sản xuất bia .................................................. 4

1.1.2.

Thành phần hóa học của bã nấm men bia ............................................ 4

1.1.3.

Thành phần bất lợi của bã nấm men bia .............................................. 6

1.1.4.

Tình hình tận thu bã nấm men bia ....................................................... 7

1.2.

TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẢM THỦY PHÂN PROTEIN .................... 8

1.2.1.

Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein ......................................... 8

1.2.2.

Hàm lƣợng acid amin trong sản phẩm thủy phân protein ................. 10

1.2.3.

Nguyên nhân gây Ďắng của sản phẩm thủy phân protein .................. 11

1.3.

TÁC NHÂN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ

TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN ....................................................................... 14
1.3.1.

Tác nhân thủy phân protein ............................................................... 14

1.3.2.

Các yếu tố ảnh hƣởng Ďến hiệu quả thủy phân và Ďộ Ďắng của

sản phẩm thủy phân ........................................................................................ 18
1.4.

MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO MỨC ĐỘ THỦY

PHÂN VÀ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN TỪ BÃ NẤM
MEN BIA ............................................................................................................ 23
1.4.1.

Xử lý bã nấm men bia........................................................................ 23

1.4.2.

Kỹ thuật thủy phân protein bã nấm men bia bằng chế phẩm proteas26

CHƢƠNG 2:
2.1.

VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 35

VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU..................... 35

2.1.1

Vật liệu ............................................................................................... 35

2.1.2

Chế phẩm protease.............................................................................. 35

2.1.3

Hóa chất .............................................................................................. 35

2.1.4

Thiết bị nghiên cứu ............................................................................. 35

2.2.

CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................. 40


iv
2.2.1.

Điều kiện thích hợp xử lý và thủy phân protein bã nấm men bia ..... 40

2.2.2.

Cô Ďặc sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia ........................ 43

2.2.3.

Thử nghiệm sản xuất bánh cracker có bổ sung sản phẩm thủy phân ở

quy mô công nghiệp ........................................................................................ 44
2.3.

CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .................................................... 44

2.3.1.

Xác Ďịnh tỷ lệ tế bào sống sót của bã nấm men bia ........................... 44

2.3.2.

Xác Ďịnh Ďộ ẩm bã nấm men bia và sản phẩm thủy phân sau cô

Ďặc…… ........................................................................................................... 44
2.3.3.

Xác Ďịnh nồng Ďộ chất khô của sản phẩm thủy phân sau cô Ďặc

………. …………………………………………………………………….. 44
2.3.4.

Xác Ďịnh Ďộ tro của bã nấm men bia và sản phẩm thủy phân sau

cô Ďặc…. ......................................................................................................... 44
2.3.5.

Xác Ďịnh chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm thủy phân sau cô Ďặc ........... 45

2.3.6.

Xác Ďịnh Ďộ Ďắng của bã nấm men bia sau quá trình rửa .................. 45

2.3.7.

Xác Ďịnh hàm lƣợng protein tổng bằng phƣơng pháp Kjelhdal ........ 45

2.3.8.

Xác Ďịnh hàm lƣợng acid amin theo phƣơng pháp quang phổ .......... 45

2.3.9.

Xác Ďịnh thành phần acid amin theo phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp

(HPLC) ………………………………………………………………………45
2.3.10.

Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bào bã nấm men bia ........................... 46

2.3.11.

Xác Ďịnh hàm lƣợng acid nucleic trong các mẫu sản phẩm thủy

phân…… ......................................................................................................... 47
2.4.

PHƢƠNG PHÁP CẢM QUAN ............................................................. 47

2.4.1.

Đánh giá Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân theo phƣơng pháp cảm

quan cho Ďiểm ................................................................................................. 47
2.4.2.
2.5.

Đánh giá cảm quan mẫu bánh cracker ............................................... 49

PHƢƠNG PHÁP TOÁN HỌC .............................................................. 49

2.5.1.

Tính toán mức Ďộ thủy phân .............................................................. 49

2.5.2.

Tối ƣu hóa quá trình thủy phân protein bã nấm men bia................... 49

2.6.

PHÂN TÍCH THỐNG KÊ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .......................... 52


v
2.6.1.

Xử lý số liệu Ďiểm Ďắng trong cảm quan Ďộ Ďắng sản phẩm thủy

phân…. ………………………………………………………………………52
CHƢƠNG 3:
3.1.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 53

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ

XỬ LÝ VÀ THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM MEN BIA. ............................ 53
3.1.1.

Xử lý bã nấm men bằng NaOH ......................................................... 53

3.1.2.

Điều kiện thích hợp Ďể thủy phân protein bã nấm men bia ............... 55

3.1.3.

Đánh giá hiệu quả áp dụng của các giải pháp nâng cao mức Ďộ thủy

phân và giảm Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân.............................................. 68
3.2.

TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM

MEN BIA BẰNG HỖN HỢP HAI CHẾ PHẨM FLAVOURZYME VÀ
ALCALASE ........................................................................................................ 72
3.2.1.

Tối ƣu hóa quá trình thủy phân gián Ďoạn ......................................... 72

3.2.2.

Tối ƣu hóa quá trình thủy phân chảy tràn liên tục ............................. 77

3.2.3.

Tối ƣu hóa quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục ............................ 82

3.3.

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CHẤT

LƢỢNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM MEN BIA............. 89
3.3.1.

Kết quả xác Ďịnh thành phần acid amin trong các mẫu sản phẩm thủy

phân bằng phƣơng pháp HPLC ....................................................................... 89
3.3.2.

So sánh chất lƣợng sản phẩm thủy phân với một số sản phẩm nghiên

cứu khác và sản phẩm thƣơng mại .................................................................. 95
3.3.3.

Kết quả phân tích hàm lƣợng acid nucleic trong các mẫu sản phẩm

thủy phân nghiên cứu. ..................................................................................... 99
3.4.

ỨNG DỤNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN TRONG CÔNG NGHỆ

THỰC PHẨM ................................................................................................... 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 105
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .......................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 107

vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Chú thích (tiếng việt)

A

Alcalase

AF

Alcalase + Flavourzyme

ANC

Hàm lƣợng acid nucleic

BT

Độ Ďắng

BTA

Độ Ďắng của mẫu sản phẩm thủy phân bằng Alcalase

BTF

Độ Ďắng của mẫu sản phẩm thủy phân bằng Flavourzyme

BU

Đơn vị Ďo Ďộ Ďắng của nƣớc rửa bã men bia

CFU/g

Số Ďơn vị khuẩn lạc/gam mẫu

CTLT

Chảy tràn liên tục

DH

Mức Ďộ thủy phân

DHA

Mức Ďộ thủy phân bằng Alcalase

DHF

Mức Ďộ thủy phân bằng Flavourzyme

DYH

Sản phẩm thủy phân dạng khô

F

Flavourzyme

GĐ

Gián Ďoạn

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

KNPU-S/g

Đơn vị hoạt Ďộ protease

KPH

Không phát hiện

LAPU

Đơn vị hoạt Ďộ protease

N

Neutrase

PTU

Phenylthiourea

RO

Màng lọc thẩm thấu ngƣợc

SEM

Kính hiển vi Ďiện tử quét

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEM

Kính hiển vi Ďiện tử truyền qua

THLT

Tuần hoàn liên tục

UF

Siêu lọc

v/p

Vòng/phút

v/v

Thể tích/ thể tích

w/v

trọng lƣợng/ thể tích


vii
w/w

trọng lƣợng/ trọng lƣợng

WYE

Chiết xuất nấm men dạng ƣớt

WYH

Sản phẩm thủy phân dạng ƣớt


viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Sơ Ďồ nguyên lý quá trình thủy phân liên tục protein Ďậu nành ......... 28

Hình 1.2.

Sơ Ďồ khối quá trình sản xuất sản phẩm chiết xuất nấm men quy mô

công nghiệp.............................................................................................................. 29
Hình 2.1.

Sơ Ďồ nguyên lý và thiết bị thực nghiệm thủy phân gián Ďoạn ........... 36

Hình 2.2.

Sơ Ďồ nguyên lý Ďiều khiển thủy phân chảy tràn liên tục ................... 37

Hình 2.3.

Hệ thống thực nghiệm thủy phân chảy tràn liên tục ........................... 38

Hình 2.4.

Sơ Ďồ nguyên lý Ďiều khiển thủy phân tuần hoàn liên tục .................. 39

Hình 2.5.

Hệ thống thực nghiệm thủy phân tuần hoàn liên tục .......................... 40

Hình 2.6.

Đồ thị Ďƣờng chuẩn của quinine ......................................................... 48

Hình 3.1.

Ảnh hƣởng của nồng Ďộ NaOH và thời gian rửa Ďến Ďộ Ďắng của nƣớc

rửa (a) và tỷ lệ sống sót của tế bào (b)..................................................................... 53
Hình 3.2.

Độ Ďắng của nƣớc rửa bã nấm men bia............................................... 54

Hình 3.3.

Ảnh hƣởng của pH Ďến DH (a) và BT (b) trong quá trình thủy phân

protein bã nấm men bia bằng 3 chế phẩm protease ................................................. 56
Hình 3.4.

Ảnh hƣởng của nhiệt Ďộ Ďến DH (a) và BT (b) trong quá trình thủy

phân protein bã nấm men bia bằng 3 chế phẩm protease ........................................ 57
Hình 3.5.

Ảnh hƣởng của tỷ lệ bã nấm men bia/nƣớc Ďến DH và BT của sản

phẩm thủy phân ....................................................................................................... 58
Hình 3.6.

Ảnh hƣởng của tỷ lệ E/S Ďến DH và BT của Flavourzyme (a) và

Alcalase (b)… .......................................................................................................... 59
Hình 3.7.

Ảnh hƣởng của tỷ lệ E/S của hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme Ďến

DH và BT…............................................................................................................. 61
Hình 3.8.

Ảnh hƣởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến DH và BT .................. 61

Hình 3.9.

Khảo sát diễn biến của DH (a) và BT (b) theo thời gian thủy phân

bằng Alcalase (A), Flavourzyme (F) và hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme (A + F) 62
Hình 3.10.

Hình ảnh chụp TEM tế bào bã nấm men bia ban Ďầu (a), sốc nhiệt (b)

và siêu âm (2 phút) (c) sau Ďó thủy phân ................................................................. 65
Hình 3.11.

Ảnh hƣởng của thời gian tự phân Ďến mức Ďộ thủy phân và Ďộ Ďắng

của sản phẩm thủy phân........................................................................................... 65
Hình 3.12.

Hình ảnh chụp TEM tế bào của (a) mẫu A24, (b) mẫu H12 và (c)

mẫu A24H12…........................................................................................................ 66
Hình 3.13.

Sự biến thiên của DH (a) và BT (b) theo thời gian thủy phân bằng kỹ

thuật gián Ďoạn, tuần hoàn liên tục và chảy tràn liên tục........................................ 69
Hình 3.14.

Ảnh hƣởng của giải pháp sốc nhiệt + tự phân (bằng kỹ thuật CTLT

và THLT) trƣớc quá trình thủy phân Ďến DH (a) và BT(b)..................................... 71
Hình 3.15.

Ảnh hƣởng của các yếu tố Ďến mức Ďộ thủy phân (a) và Ďộ Ďắng của


ix
sản phẩm thủy phân (b) bằng kỹ thuật thủy phân gián Ďoạn ................................... 74
Hình 3.16.

Bề mặt Ďáp ứng của nhiệt Ďộ và pH Ďến mức Ďộ thủy phân gián Ďoạn

(a) và Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân (b) ............................................................. 75
Hình 3.17.

Mức Ďộ Ďáp ứng sự mong Ďợi của quá trình thủy phân gián Ďoạn ... 76

Hình 3.18.

Ảnh hƣởng của các yếu tố Ďến mức Ďộ thủy phân (a) và Ďộ Ďắng của

sản phẩm thủy phân (b) bằng kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục ....................... 79
Hình 3.19.

Bề mặt Ďáp ứng của nhiệt Ďộ và pH Ďến mức Ďộ thủy phân (a) và Ďộ

Ďắng của sản phẩm thủy phân (b) bằng kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục ........ 80
Hình 3.20.

Mức Ďộ Ďáp ứng sự mong Ďợi của quá trình thủy phân chảy tràn liên

tục………….. .......................................................................................................... 81
Hình 3.21.

Ảnh hƣởng của các yếu tố Ďến DH (a) và Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy

phân (b) thủy phân bằng kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục .............................. 85
Hình 3.22.

Bề mặt Ďáp ứng của nhiệt Ďộ và pH Ďến DH thủy phân (a) và Ďộ Ďắng

của sản phẩm thủy phân (b) bằng kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục ................ 86
Hình 3.23.

Mức Ďộ Ďáp ứng sự mong Ďợi của quá trình thủy phân tuần hoàn liên

tục…………… ........................................................................................................ 87
Hình 3.24.

Kết quả DH, BT và tỷ lệ acid amin kỵ nƣớc trong các mẫu sản phẩm

thủy phân…… ......................................................................................................... 94
Hình 3.25.

Mối liên hệ giữa Ďộ Ďắng và tỷ lệ acid amin kỵ nƣớc trong các mẫu

sản phẩm thủy phân ................................................................................................. 95
Hình 3.26.

Tổng hàm lƣợng acid amin trong các mẫu ở bảng 3.26 (nồng Ďộ chất

khô 55% w/w) .......................................................................................................... 97
Hình 3.27.

Hình ảnh sản phẩm thủy phân Ďã Ďƣợc cô Ďặc chân không Ďến nồng

Ďộ 55% (trên hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục) .............................................. 98
Hình 3.28.

Hàm lƣợng acid nucleic trong sản phẩm thủy phân ....................... 101

Hình 3.29.

Sản phẩm các mẫu bánh cracker A, B, C........................................ 104


x
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.

Thành phần hóa học của bã nấm men bia ............................................. 4

Bảng 1.2.

Thành phần vitamin của bã nấm men bia ............................................. 5

Bảng 1.3.

Thành phần nguyên tố vi lƣợng của bã nấm men bia ........................... 5

Bảng 1.4.

Một số loại enzyme trong nấm men bia................................................ 6

Bảng 1.5.

Hàm lƣợng acid amin trong sản phẩm chiết xuất nấm men và so sánh

với protein… ............................................................................................................ 11
Bảng 1.6.

Đánh giá vị cảm quan của các acid amin theo các mức thị hiếu khác

Nhau………............................................................................................................. 12
Bảng 2.1.

Thành phần hóa học của bã nấm men bia tại nhà máy bia Sài Gòn –

Hà Nội…….............................................................................................................. 35
Bảng 2.2.

Chế Ďộ chạy sắc ký ............................................................................. 46

Bảng 2.3.

Giá trị mã hóa và giá trị thực nghiệm của các yếu tố (sử dụng cho quá

trình thủy phân gián Ďoạn và chảy tràn liên tục) ..................................................... 50
Bảng 2.4.

Giá trị mã hóa và giá trị thực nghiệm của các yếu tố (sử dụng cho quá

trình thủy phân tuần hoàn liên tục) .......................................................................... 50
Bảng 2.5.

Các yếu tố tối ƣu trong nghiên cứu quá trình thủy phân gián Ďoạn và

chảy tràn liên tục...................................................................................................... 51
Bảng 2.6.

Các yếu tố tối ƣu trong nghiên cứu quá trình thủy phân tuần hoàn liên

……………. ............................................................................................................ 52
Bảng 3.1.

Độ Ďắng (BU) của nƣớc rửa và tỷ lệ sống sót của tế bào (%) ở lần rửa

3 và 4……… ........................................................................................................... 54
Bảng 3.2.

Ảnh hƣởng của quá trình sốc nhiệt Ďến DH, BT và ST ...................... 64

Bảng 3.3.

Ảnh hƣởng của thời gian siêu âm Ďến DH, BT và ST ....................... 64

Bảng 3.4.

Kết quả so sánh về mức Ďộ thủy phân, Ďộ Ďắng của H12 và A24 ...... 67

Bảng 3.5.

Ảnh hƣởng của tốc Ďộ khuấy Ďến mức Ďộ thủy phân và Ďộ Ďắng của

sản phẩm thủy phân ................................................................................................. 67
Bảng 3.6.

Kết quả DH và BT của SPTP bằng kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên

tục và tuần hoàn liên tục (có và không có giải pháp sốc nhiệt + tự phân)............... 69
Bảng 3.7.

Kết quả thí nghiệm quá trình thủy phân gián Ďoạn protein bã nấm men

Bia………… ............................................................................................................ 72
Bảng 3.8.

Kết quả phân tích phƣơng sai tối ƣu tổng hợp các yếu tố ảnh hƣởng 73

Bảng 3.9.

Kết quả phân tích sự tƣơng thích của mô hình với thực nghiệm ........ 74

Bảng 3.10.

Kết quả DH và BT trƣớc và sau khi tối ƣu quá trình thủy phân gián

Ďoạn................ ......................................................................................................... 76
Bảng 3.11.

Kết quả thí nghiệm quá trình thủy phân chảy tràn liên tục protein bã

nấm men bia…......................................................................................................... 77


xi
Bảng 3.12.

Kết quả phân tích phƣơng sai tối ƣu tổng hợp các yếu tố ảnh hƣởng

cho quá trình thủy phân chảy tràn liên tục............................................................... 78
Bảng 3.13.

Kết quả phân tích sự tƣơng thích của mô hình với thực nghiệm cho

quá trình thủy phân chảy tràn liên tục ..................................................................... 78
Bảng 3.14.

Kết quả DH và BT trƣớc và sau khi tối ƣu quá trình thủy phân chảy

tràn liên tục..... ......................................................................................................... 81
Bảng 3.15.

Kết quả Ďiều kiện tối ƣu của kỹ thuật thủy phân gián Ďoạn và chảy

tràn liên tục..... ......................................................................................................... 82
Bảng 3.16.

Kết quả thí nghiệm quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục.............. 83

Bảng 3.17.

Kết quả phân tích phƣơng sai tối ƣu tổng hợp các yếu tố ảnh hƣởng

cho quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục .............................................................. 84
Bảng 3.18.

Kết quả phân tích sự tƣơng thích của mô hình với thực nghiệm cho

quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục .................................................................... 84
Bảng 3.19.

Kết quả DH và BT trƣớc và sau khi tối ƣu quá trình thủy phân tuần

hoàn liên tục............................................................................................................. 87
Bảng 3.20.

Kết quả Ďiều kiện tối ƣu của kỹ thuật thủy phân gián Ďoạn, chảy tràn

liên tục và tuần hoàn liên tục ................................................................................... 88
Bảng 3.21.

Thành phần acid amin trong sản phẩm thủy phân bằng Flavourzyme,

Alcalase và hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme ........................................................ 90

Bảng 3.22.

Thành phần acid amin trong sản phẩm thủy phân bằng ba kỹ thuật

thủy phân (có và không có giai Ďoạn sốc nhiệt + tự phân gián Ďoạn) ..................... 91
Bảng 3.23.

Kết quả xác Ďịnh thành phần acid amin trong sản phẩm thủy phân

bằng kỹ thuật thủy phân LTCT và THLT (giai Ďoạn tự phân gián Ďoạn và liên tục)
……………… ......................................................................................................... 92
Bảng 3.24.

Thành phần acid amin trong sản phẩm thủy phân bằng kỹ thuật thủy

phân gián Ďoạn, chảy tràn liên tục và tuần hoàn liên tục (ở Ďiều kiện tối ƣu) ......... 93
Bảng 3.25.

So sánh kết quả xác Ďịnh thành phần acid amin trong sản phẩm thủy

phân của luận án và nghiên cứu tham khảo ............................................................. 96
Bảng 3.26.

Kết quả phân tích chất lƣợng và chỉ tiêu vi sinh của các sản phẩm

thủy phân bằng các kỹ thuật thủy phân ................................................................... 97
Bảng 3.27.

Đánh giá chất lƣợng của sản phẩm thủy phân bằng kỹ thuật tuần

hoàn liên tục với sản phẩm chiết xuất nấm men thƣơng mại .................................. 98
Bảng 3.28.

Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại và VTM của sản phẩm thủy

phân bằng kỹ thuật tuần hoàn liên tục ..................................................................... 99
Bảng 3.29.

Hàm lƣợng acid nucleic trong các mẫu sản phẩm thủy phân ......... 100

Bảng 3.30.

Hàm lƣợng acid nucleic trong sản phẩm thực phẩm (khi bổ sung ba

loại sản phẩm thủy phân bằng các kỹ thuật khác nhau) ........................................ 102


xii
Bảng 3.31.

Kết quả phân tích số liệu Ďánh giá các tính chất cảm quan bánh

Cracker………....................................................................................................... 103
Bảng 3.32.

Phân tích phƣơng sai kết quả Ďánh giá các tính chất cảm quan của

các mẫu bánh cracker A, B, C ............................................................................... 103

1

MỞ ĐẦU
Từ cuối thế kỷ 19, sản phẩm thủy phân protein Ďƣợc sử dụng nhƣ là thực phẩm
hàng ngày ở Châu Âu. Vào những năm 1930 – 1940, sản phẩm thủy phân Ďƣợc ứng dụng
bổ sung trong sản xuất sản phẩm thực phẩm nhƣ súp và các loại nƣớc sốt. Từ năm 1950,
sản phẩm thủy phân protein Ďƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là nguồn nitơ dễ hấp thu cho nhu
cầu dinh dƣỡng Ďặc biệt, nhƣ ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm dinh dƣỡng, chức
năng cho ngƣời bệnh, ngƣời già và trẻ em... Những năm gần Ďây, sản phẩm thủy phân Ďƣợc
nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm dinh dƣỡng cho ngƣời chơi thể thao,
ngƣời ăn kiêng, bệnh nhân ung thƣ... Nguồn nguyên liệu Ďể sản xuất sản phẩm thủy phân
chủ yếu từ sinh khối nấm men, phế liệu ngành thủy sản (nhƣ Ďầu cá, tôm...) và bã nấm men
từ ngành công nghiệp rƣợu, bia [59]. Đặc biệt, bã nấm men bia là một nguồn nguyên liệu
dồi dào giàu protein còn chƣa Ďƣợc khai thác và sử dụng hợp lý ở nƣớc ta. Bã nấm men bia
có hàm lƣợng protein cao (chiếm 51-58% lƣợng chất khô) và tỷ lệ acid amin cân Ďối với
Ďầy Ďủ các loại acid amin cần thiết. Hơn nữa, tại Việt Nam, với sản lƣợng bia ngày càng
tăng, sẽ tạo ra nguồn bã nấm men thải lớn khoảng 43.000 tấn/năm (tƣơng ứng với sản
lƣợng bia 3,5 tỷ lít /năm - 2015). Hiện nay, bã nấm men bia chủ yếu Ďƣợc sấy thành dạng
bột khô hoặc sử dụng bã nấm men ƣớt làm thức ăn chăn nuôi với hệ số tiêu hóa thấp, hơn
nữa bã nấm men còn gây ô nhiễm môi trƣờng. Để tăng hiệu quả sử dụng của bã nấm men
bia, ngƣời ta thƣờng thủy phân protein bã nấm men bia. Tuy nhiên, các kỹ thuật thủy phân
protein bã nấm men bia mới dừng ở phƣơng pháp tự phân và thủy phân gián Ďoạn bằng
enzyme. Trong Ďiều kiện Ďó, mức Ďộ thủy phân không cao và chất lƣợng sản phẩm thủy
phân còn hạn chế bởi vị Ďắng. Bởi vậy, xuất phát từ mục Ďích sử dụng hiệu quả bã nấm
men bia Ďể tạo sản phẩm ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, chúng tôi tiến hành thực
hiện Ďề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xác lập điều kiện và giải pháp công nghệ tối ưu
cho quá trình thủy phân protein bã nấm men bia nhằm ứng dụng trong công nghiệp
thực phẩm”.
Mục tiêu của luận án
Xác lập Ďƣợc Ďiều kiện và giải pháp công nghệ tối ƣu cho quá trình thủy phân

protein bã nấm men bia Ďạt mức Ďộ thủy phân cao và Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân thấp
nhằm bổ sung vào một số sản phẩm thực phẩm.
Nội dung nghiên cứu của luận án
Để Ďạt Ďƣợc mục tiêu Ďề ra, luận án thực hiện các nội dung nghiên cứu sau Ďây:


2
 Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện thích hợp để xử lý và thủy phân protein bã
nấm men bia.
- Nghiên cứu Ďiều kiện xử lý bã nấm men bia bằng NaOH.
- Nghiên cứu lựa chọn các Ďiều kiện thích hợp Ďể thủy phân protein bã nấm men bia: Lựa
chọn chế phẩm protease, các yếu tố thủy phân, một số giải pháp nhằm nâng cao mức Ďộ
thủy phân và giảm Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân.
- Thủy phân protein bã nấm men bia theo các kỹ thuật thủy phân gián Ďoạn, chảy tràn liên
tục và tuần hoàn liên tục nhằm mục Ďích lựa chọn Ďiều kiện thủy phân thích hợp khi áp
dụng giai Ďoạn sốc nhiệt và tự phân trƣớc quá trình thủy phân bằng chế phẩm enzyme
 Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein bã nấm men bia
- Tối ƣu hóa quá trình thủy phân gián Ďoạn
- Tối ƣu hóa quá trình thủy phân chảy tràn liên tục
- Tối ƣu hóa quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục
 Đánh giá chất lượng sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia
 Ứng dụng sản phẩm thủy phân trong công nghệ sản xuất bánh cracker.
Ý nghĩa khoa học, những đóng góp mới và thực tiễn của luận án
 Đóng góp mới của Ďề tài:
- Đã xác lập Ďiều kiện tối ƣu thủy phân protein bã nấm men bia trên mô hình tuần hoàn liên
tục sử dụng thiết bị ống lồng ống.
- Đã minh chứng Ďƣợc bằng thực nghiệm quá trình thủy phân protein bã nấm men bia trong
một thiết bị có thể tích nhất Ďịnh thì mức Ďộ thủy phân thấp hơn so với hệ thống nhiều thiết
bị mắc nối tiếp có tổng thể tích bằng thể tích của thiết bị Ďơn lẻ.
 Ý nghĩa khoa học:

- Kết quả nghiên cứu Ďã xác Ďịnh Ďƣợc vai trò ảnh hƣởng của tỷ lệ acid amin kỵ nƣớc Ďối
với Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia, là cơ sở khoa học cho các
nghiên cứu về protein và acid amin thuộc lĩnh vực chế biến thực phẩm.
- Đã minh chứng bằng thực nghiệm khi dùng hai hoặc nhiều chế phẩm protease cùng công
năng tác Ďộng lên một quá trình hoặc một cơ chất thì mức Ďộ thủy phân cao hơn và Ďộ Ďắng
của sản phẩm thủy phân thấp hơn khi chúng tác Ďộng Ďơn lẻ.
 Ý nghĩa thực tiễn:
- Đã Ďƣa ra giải pháp tối ƣu thủy phân protein bã nấm men bia cho các nhà máy bia Việt
Nam, nhằm nâng cao giá trị gia tăng của bã nấm men bia và giảm thiểu tác hại gây ô nhiễm
môi trƣờng trong ngành công nghiệp sản xuất bia.


3
- Đã Ďề xuất một giải pháp khả thi ứng dụng sản phẩm thủy phân Ďể làm bánh mặn cracker,
mở ra khả năng có thể sử dụng vào các sản phẩm thực phẩm khác, làm tăng giá trị dinh
dƣỡng và cảm quan cho sản phẩm thực phẩm.


4

CHƢƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃ NẤM MEN BIA
1.1.1. Nấm men sử dụng trong sản xuất bia
Nấm men sử dụng trong sản xuất bia thƣờng Ďƣợc chia làm hai loại: Nấm men chìm
và nấm men nổi [9, 12, 58]. Nấm men chìm có thể sử dụng hoàn toàn Ďƣờng raffinoza
trong khi Ďó nấm men nổi chỉ sử dụng Ďƣợc 1/3 Ďƣờng này [5, 12, 15]. Nấm men chìm
Ďƣợc sử dụng trong sản xuất bia lager, thƣờng là Saccharomyces pastorianus hoặc

Saccharomyces carlsbergensis, với Ďiều kiện lên men ở nhiệt Ďộ 8 – 150C trong các bồn
hình trụ Ďáy côn [32], nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae Ďƣợc sử dụng trong quá
trình sản xuất bia ale, với nhiệt Ďộ lên men 16 -250C. Trong sản xuất bia, nấm men Ďƣợc sử
dụng Ďến Ďời thứ sáu thì xả bỏ, Ďƣợc gọi là bã nấm men bia, là nguồn chất thải rắn lớn thứ
hai sau bã malt. Tuy là nguồn chất rắn thải nhƣng bã nấm men bia Ďƣợc coi là một nguồn
cung cấp protein cho ngành công nghiệp thực phẩm [122].
1.1.2. Thành phần hóa học của bã nấm men bia
Đã có nhiều nghiên cứu phân tích thành phần hóa học của bã nấm men bia ở dạng
tƣơi và khô. Bã nấm men bia có thành phần chủ yếu là protein, gluxit, lipit, chất hòa tan
không chứa nitơ, chất tro (Bảng 1.1).
Bảng 1.1.

Thành phần
Nƣớc
Protein (N x 6,25)
Lipit
Chất hòa tan không
chứa nitơ
Tro tổng
Gluxit

Thành phần hóa học của bã nấm men bia

Bã nấm men khô (%)

Bã nấm men tƣơi (%)

[12, 66]

[86, 139]

[12, 66]

[122]

43
1,5

75
14
0,75

92,77
14
0,8

10 - 12
51 – 58
2,0 – 3,0
30
8,1 – 9,1
9 – 11,5

8,25
5,5

2

6,35

Theo Bảng 1.1, protein là thành phần có giá trị nhất, ngoài ra các dẫn xuất của acid
nucleic nhƣ bazơ purin và pyrimidin, các acid amin tự do Ďều Ďƣợc coi là nguồn chứa nitơ
có giá trị. Theo một số nghiên cứu Ďã công bố cho thấy trong thành phần protein bã nấm
men bia có Ďầy Ďủ các acid amin và Ďặc biệt là acid amin không thay thế [22, 71, 135 144].
Chất béo trong bã nấm men bia có các acid oleic, linoelic, palmitic và có tới 30 – 40 %
phosphatit [ 37, 122, 144]. Thành phần tro trong bã nấm men bia có các oxyt nhƣ (%):
P2O5 25 ÷ 60; CaO – 1 ÷ 8; MgO – 4 ÷ 6; Na2O – 0.5 ÷ 2; SO3 - 0.5 ÷ 6; SiO2 – 1 ÷ 2;
Fe2O3 – 0.05 ÷ 0.7 [86, 135, 139, 144]. Rõ ràng là, bã nấm men bia là nguồn nguyên liệu


5
có giá trị cho sản xuất các sản phẩm cao Ďạm, có khả năng ứng dụng trong công nghiệp
thực phẩm.
Ngoài ra, bã nấm men bia rất giàu vitamin nhóm B, theo số liệu tổng hợp của một số
nghiên cứu ở Bảng 1.2 cho thấy hàm lƣợng vitamin B5 chứa nhiều nhất. Tất cả các vitamin
nhóm B là nguồn nguyên liệu giá trị cho chế biến một số sản phẩm chức năng.
Bảng 1.2.

Thành phần vitamin của bã nấm men bia
Hàm lƣợng vitamin

Loại vitamin
Vitamin B1 (thiamin)
Vitamin B2 (riboflavin)
Vitamin B3 (axit nicotinic)
Vitamin B6 (pyridoxine)
Vitamin B5 (axit pantoneic)
Vitamin H (biotin)

Tính trong 1 g nấm men bia khô [12]

μg/g chất khô [32]

60 – 80 IU
5 - 8 IU

24 - 50
30 - 60
2 - 19
14 - 39
370 - 750
0,6 - 0,7

15 – 18 IU
30 – 757
500 - 525γ

Đồng thời, trong bã nấm men bia còn chứa các nguyên tố vi lƣợng là nguồn khoáng
chất Ďa dạng, trong Ďó hàm lƣợng Fe và Zn chiếm tỷ lệ cao (Bảng 1.3).
Bảng 1.3.

Nguyên tố vi
lƣợng
Fe
Cu
Zn
Ca
P
Mn
Mg

Thành phần nguyên tố vi lượng của bã nấm men bia

Bã nấm men bia khô
[122]
[86]
215 ppm
33 ppm
49 ppm
0,16%
0,12%
1,44%
1,13%
8 ppm
0,23%
0,20%

Số liệu trong Bảng 1.4, bã nấm men bia chứa các enzyme có chức năng thủy phân
Ďƣờng trong quá trình lên men bia và phần nhỏ các loại enzyme protease nhƣ protease
serine, protease aspartyl, protease metallo, là những enzyme nội bào có chức năng thủy
phân hiệu quả protein của bã nấm men bia [135] và Ďặc biệt ở Ďiều kiện thích hợp
ribonuclease thủy phân các acid nucleic [78]. Hơn nữa, với cấu tạo bởi 3 lớp của tế bào bã
nấm men bia, lớp trong cùng cấu tạo từ β-glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ
β-glucan hoà tan, lớp ngoài cùng là mannan photphoryl, khoảng 30 – 40% là các mannan
và mannoprotein trong thành tế bào [120]. Giữa hai lớp màng phía ngoài có chứa các
enzym invertase, photphatase acid, β-glucosidase, protease [32]. Bởi vậy, khi sản xuất các


6
sản phẩm cao Ďạm từ bã nấm men bia, quá trình tự phân Ďƣợc thực hiện Ďể tận dụng nguồn

enzyme nội bào.
Bảng 1.4.

Một số loại enzyme trong nấm men bia

Trehalase
Glucoamylase (amyloglucosidase)

Tài liệu
tham khảo

Cơ chất chuyển hoá

Enzyme
Trehaloza

Tinh bột, dextrin, -glucosit

Maltase (-glucosidase)

Maltoza, saccaroza, maltotrioza,
nitrophenyl--glucosit, melezittoza.

p-

Isomaltose (Oligo 1,6-glucosidase)

Isomaltoza saccaroza, -methyl glucosit,
p-nitrophenyl--glucosit.

Invertase (-fructofuranozase)

Sacaroza, raffinoza

Melibioase (-galactosidase)

Melibianoza, raffinoza, p-nitrophenyl-galactosit

Zymase

Hệ enzym chuyển hoá Ďƣờng Ďơn giản
thành etylic

Ribonuclease
Acid nucleic
Protease serine, protease aspartyl,
Protein
protease metallo

[12]

[76]
[76, 103]

1.1.3. Thành phần bất lợi của bã nấm men bia
Với giá trị dinh dƣỡng protein cao, hàm lƣợng vitamin nhóm B, các nguyên tố vi
lƣợng và loại enzyme Ďa dạng, nhƣng bã nấm men bia còn tồn tại một số nhƣợc Ďiểm sau:
Thành tế bào nấm men dày, khoảng 25 nm [82, 120], chiếm khoảng 25-30% khối
lƣợng khô tế bào, là lớp vỏ bao quanh tế bào nấm men bia. Do Ďó, khi cho gia súc ăn trực
tiếp, hệ số sử dụng bã nấm men bia thấp, thủy phân tế bào nấm men bia là cần thiết nhằm

nâng cao mức Ďộ thủy phân [58].
Thứ hai, bã nấm men bia có hàm lƣợng acid nucleic cao, chứa khoảng 6 - 10 g/100g
chất khô. Cặn của acid nucleic có thể giữ trong thận, trong khớp, bàng quang và gây ra
bệnh gút. Trong trƣờng hợp sử dụng quá 130g nấm men/ngày, kéo dài 1 tuần, acid uric
trong máu sẽ tăng 4,8 – 8,3 mg/100g và lƣợng acid nucleic tăng gấp Ďôi trong nƣớc tiểu.
Theo khuyến cáo, giới hạn acid nucleic cho phép 2g/ngƣời/ngày [11].
Để sản phẩm thủy phân từ bã nấm men bia Ďƣợc ứng dụng trong công nghệ thực
phẩm, Ďộ Ďắng của bã nấm men bia là nhƣợc Ďiểm tồn tại cuối cùng cần phải quan tâm. Độ
Ďắng này là do các chất nhựa Ďắng trong hoa houblon bám trên bề mặt tế bào bã nấm men
bia [133]. Theo Briggs và cộng sự hoa houblon chứa 15 – 21% nhựa Ďắng tính theo chất
khô của hoa, trong Ďó có các chất nhựa mềm tan trong hexan chiếm 90%, còn lại là các
chất nhựa cứng tan trong este và methanol. Thành phần chính của nhựa mềm là các α và βacid Ďắng và các chất nhựa mềm khác. Các α và β-acid Ďắng có thể Ďƣợc coi nhƣ là các


7
Ďồng phân hỗ biến, sự chuyển từ dạng cấu trúc này sang cấu trúc khác diễn ra rất nhanh.
Các acid này ít tan trong nƣớc. Ở 25oC Ďộ tan của humulon là 6mg/l, của lupulon là 1,5
mg/l, Ďộ tan tăng lên theo nhiệt Ďộ. Do Ďó, cần có giải pháp loại bỏ hoặc giảm Ďến mức tối
Ďa Ďộ Ďắng của hoa houblon trong bã nấm men bia.
1.1.4. Tình hình tận thu bã nấm men bia
Theo Ďiều tra của Huige, trên thế giới, bã nấm men bia Ďƣợc thu gom sau quá trình
lên men phụ trong sản xuất bia, khoảng 1,5 Ďến 3 kg bã nấm men/hl bia [18, 57, 58]. Trong
khi Ďó, việc ứng dụng chƣa Ďƣợc tận dụng hiệu quả so với thành phần giá trị dinh dƣỡng
của chúng [59]. Trong khi Ďó, tại Việt Nam, với tốc Ďộ phát triển nhanh của ngành công
nghiệp sản xuất bia, lƣợng bã nấm men bia lớn. Phần lớn lƣợng bã nấm men bia này Ďƣợc
bán cho các hộ gia Ďình chăn nuôi làm thức ăn thô cho tôm, cá và các loại gia súc, gia cầm.
Tuy nhiên, việc sử dụng nhƣ vậy không những không tận dụng triệt Ďể nguồn dinh dƣỡng
quý giá có trong bã nấm men bia mà còn gây ô nhiễm môi trƣờng, Ďặc biệt là các hộ nuôi
tôm cá. Nếu bã nấm men khi thả xuống ao hồ chăn nuôi tôm cá, tế bào nấm men vẫn tiếp
tục hoạt Ďộng tạo ra các sản phẩm trao Ďổi chất không có lợi cho môi trƣờng sinh sống của

tôm cá. Về lâu dài, Ďiều này sẽ ức chế sự phát triển của tôm cá Ďồng thời gây ra sự ô nhiễm
môi trƣờng. Do Ďó, nhiều nƣớc trên Thế giới (Đức, Pháp, Mỹ Nhật…) Ďã nghiên cứu tận
thu nguồn bã nấm men bia trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nhƣ theo Ferreira và cộng sự
bã nấm men bia là nguồn dinh dƣỡng (trong chăn nuôi, cho con ngƣời, sản phẩm tự phân
và thủy phân, nuôi cấy vi sinh vật); là các loại thực phẩm chức năng (trong sản xuất các
loại Ďồ uống lên men, các chất tăng mùi vị, β – glucan, các loại enzyme [28, 31, 50]).
1.1.4.1. Trong sản xuất thức ăn chăn nuôi
Nghiên cứu của Oliva – Teles và Rumsey cho thấy bã nấm men bia sấy khô có thể
thay thế 50% hàm lƣợng protein bột cá Ďể làm thức ăn chăn nuôi. Một số sản phẩm thƣơng
mại có bổ sung bã nấm men sấy khô trong chăn nuôi nhƣ: GroBiotic – A và GroBioticR
[87]. Ngoài ra, trong chăn nuôi cá, bã nấm men bia chứa β – glucan ở thành tế bào, acid
nucleic, oliosaccharides là những chất có khả năng tăng cƣờng hệ miễn dịch, chống nhiễm
trùng gây ra bởi vi khuẩn Treptococcus [135]. Một số nghiên cứu sử dụng bã nấm men bia
trong công nghiệp chế biến thực phẩm và thức ăn gia súc [21].
1.1.4.2. Trong sản xuất sản phẩm chiết xuất nấm men và sản phẩm thủy
phân
Chiết xuất nấm men Ďƣợc sản xuất bằng các phƣơng pháp nhƣ tự phân hay thủy phân
bằng các chế phẩm protease. Một số sản phẩm chiết xuất nấm men thƣơng mại có hàm
lƣợng protein g/100 chiết xuất nấm men nhƣ sau: Meridian là 48,6%; sản phẩm Vegemite


8
(hãng Kraft ) là 28,3% và Aussiemite là 10%. Một số công ty khác cũng tận thu bã nấm
men bia Ďể sản xuất chiết xuất nấm men nhƣ: Công ty Nippon (Nhật) với tên thƣơng mại là
HU, HUP-2. HUAP; Fould – Springer (Pháp); Gist – Brocades (Newzealand).
1.1.4.3. Trong sản xuất dược phẩm
Theo Thammakiti và Zechner – Krpan, β – glucan trong thành tế bào bã nấm men bia
Ďƣợc tách chiết Ďể ứng dụng sản xuất thực phẩm chống mỡ máu. β–glucan là hỗn hợp sinh
học tự nhiên bao gồm β 1-3, 1- 6 glucan và manna oligosaccharide Ďƣợc chiết xuất từ thành
tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae. β–glucan giúp kích thích hệ thống miễn dịch tự

nhiên, tăng cƣờng hoạt Ďộng của các Ďại thực bào và kích thích tiết nhiều cytokines (chất
hoạt hoá tế bào) nhằm tiêu diệt các mầm bệnh xâm nhập từ bên ngoài. Vì vậy, β-glucan Ďã
Ďƣợc ứng dụng Ďể bào chế các loại thuốc chữa vết thƣơng, thuốc chống u bƣớu [74]. β–
glucan giúp giảm hệ số chuyển Ďổi thức ăn, kích thích tiêu hoá, phòng các bệnh Ďƣờng
ruột, nhiễm trùng do vi khuẩn, virut, làm giảm cholesterol trong máu. β–glucan là giải pháp
thay thế kháng sinh trong phòng trị bệnh vật nuôi an toàn và hiệu quả. β–glucan chịu Ďƣợc
nhiệt Ďộ 1200C nên có thể dùng làm thức ăn ép viên. Hiện nay, trên thị trƣờng có một số
sản phẩm từ nấm men bia nhƣ: BETA GLUCAN 25,

BETA GLUCAN 40,

sản phẩm chứa 25 % β 1

– 3 và 1 – 6 –glucan.
Bã nấm men bia còn Ďƣợc tận thu Ďể sản xuất các thực phẩm bổ sung B complex. Mỗi
viên cung cấp Ďầy Ďủ 7 loại vitamin B từ tự nhiên (B1, B2, B3, B5, B6, axit folic và B12)
cần thiết cho cả phụ nữ và nam giới [58].
1.1.4.5. Một số xu hướng khác
Xu hƣớng hiện nay, bã nấm men bia Ďƣợc sử dụng Ďể sản xuất enzyme protease, bao
gồm protease serine, protease aspartyl, metallo protease và các pectinases khác. Dzogbefia
Ďã nghiên cứu sản xuất pectinases từ bã nấm men bia, Ďã báo cáo thành công ứng dụng của
pectinases trong sản xuất nƣớc dứa. Bên cạnh Ďó, Djokoto và cộng sự Ďã nghiên cứu thành
công tách enzyme pectic từ bã nấm men bia và ứng dụng trong sản xuất nƣớc ép Ďu Ďủ.
Một số nghiên cứu khác trong nƣớc nhƣ Lê Văn Việt Mẫn Ďã thực hiện quá trình tự phân
bã nấm men bia Ďể thu nhận chế phẩm Investase hay nghiên cứu của Tống Thị Anh Đào và
cộng sự thu nhận enzyme Superoxit dismutaza theo công nghệ nghiền tế bào nấm men.

1.2. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẢM THỦY PHÂN PROTEIN
1.2.1. Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein
Sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia có nhiều ứng dụng trong công nghiệp

thực phẩm, ngành dƣợc, chăn nuôi và làm môi trƣờng nuôi cấy. Dựa vào Ďặc tính chức
năng của sản phẩm thủy phân Ďể lựa chọn cho các mục tiêu ứng dụng. Ví dụ nhƣ Ďộ thẩm


9
thấu của sản phẩm thủy phân là quan trọng trong các sản phẩm công thức dinh dƣỡng cho
ngƣời già và trẻ sơ sinh (chủ yếu tác dụng Ďƣờng tiêu hóa), sản phẩm thực phẩm cho các
vận Ďộng viên thể thao [44, 118]. Trong khi Ďó, Ďặc tính nhũ hóa của sản phẩm thủy phân
Ďƣợc ứng dụng trong sản xuất sản phẩm dạng nhũ tƣơng. Tính hòa tan của sản phẩm thủy
phân lại Ďƣợc ứng dụng trong công nghệ Ďồ uống và thực phẩm [46]. Nghiên cứu của Seo
và cộng sự Ďã Ďề cập Ďến việc sử dụng protease Ďể sản xuất sản phẩm thuỷ phân protein và
Ďƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nƣớc giải khát, thức ăn kiêng, xì dầu, Ďiều chế các
sản phẩm thuỷ phân ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm dinh dƣỡng, chất tăng vị trong
thực phẩm, bổ sung vào thức ăn gia súc,…hoặc các sản phẩm thuỷ phân protein chứa các
peptide chống tăng huyết áp, làm giảm Ďau, kích thích miễn dịch, peptide tăng khả năng
hấp thụ canxi. Trên thị trƣờng, sản phẩm thủy phân bã nấm men Ďƣợc xếp vào nhóm
protein thủy phân thực vật, là phụ gia Ďƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp gia vị
sau mì chính [58]. Sản phẩm thủy phân bã nấm men có vai trò quan trọng, không những
phục vụ cho mục Ďích nâng cao sức khỏe của con ngƣời mà còn là nguồn nguyên liệu thiết
yếu trong ngành công nghệ sinh học và thực phẩm. Tại Nhật Bản, sản phẩm thủy phân
Ďƣợc bổ sung vào các sản phẩm mì ống, bánh mì, bánh nƣớng làm tăng hàm lƣợng protein
trong sản phẩm hoặc Ďƣợc cô Ďặc thành các viên Ďạm, sử dụng Ďể nấu các bữa ăn nhanh
hay nhƣ các chất gia vị Ďƣợc chế biến sẵn có nhiều tiện ích nhƣ tiết kiệm Ďƣợc thời gian,
tái tạo năng lƣợng nhanh, tránh béo phì. Do Ďó, trong thực tế, sản phẩm thủy phân protein
bã nấm men bia Ďã có những ứng dụng thực tiễn sau:
Trong sản xuất mì gói: Sử dụng dạng bột hoặc dạng sệt Ďể bổ sung vào mì gói, thông
thƣờng khoảng từ 1-10% khối lƣợng gói gia vị, Ďể nƣớc súp ngon hơn, ngọt hơn và giống
vị nƣớc xƣơng hơn [58, 122].
Trong sản xuất các sản phẩm của trẻ em: Các bậc cha mẹ thƣờng rất lo lắng cho trẻ em nên
thƣờng chọn những loại thực phẩm an toàn tự nhiên cho trẻ em. Vì vậy sản phẩm thủy

phân bã nấm men bia, chứa nhiều loại acid amin không thay thế, là lựa chọn hoàn hảo cho
tất cả sản phẩm thực phẩm dành cho trẻ em. Không những giúp trẻ ăn ngon miệng mà còn
là nguồn bổ sung thêm protein an toàn [44, 95].
Trong sản xuất các sản phẩm thịt nhƣ xúc xích, thịt ƣớp muối, dăm bông: Sản phẩm thủy
phân có vị ngọt, có thành phần các acid amin tƣơng Ďối giống thịt bò nên khi sử dụng có
thể tăng vị ngon, giảm chi phí sản xuất, tăng giá trị dinh dƣỡng của sản phẩm, nồng Ďộ sản
phẩm thủy phân bổ sung từ 0,1 – 0,5% [58, 122].
Trong sản xuất snack: Thông thƣờng snack phải bổ sung các vị nhƣ thịt heo, thịt gà, thịt
nƣớng… Sử dụng sản phẩm thủy phân bã nấm men bia có thể tạo ra vị ngọt Ďạm. Một số


10
loại sản phẩm thủy phân Ďƣợc bổ sung thêm vị gà, bò, heo nên có thể sử dụng Ďƣợc trực
tiếp Ďể phun lên bánh snack [44, 95].
Sản xuất hạt nêm: Hạt nêm thƣờng Ďƣợc bổ sung sản phẩm thủy phân với thành phần từ 15%, vị ngọt Ďạm sẽ tăng, sản phẩm thủy phân nấm men Ďƣợc nhà sản xuất Ďƣa vào sẵn
các vị gà, heo, bò Ďể dễ dàng sử dụng. Một số hãng sản xuất hạt nêm lớn nhƣ Knorr,
Ajinomoto Ďều sử dụng nhiều sản phẩm thủy phân [44, 95].
Sản xuất các loại nƣớc sốt: Nƣớc sốt Ďể ƣớp thịt, cá, chiên, khi nƣớng hoặc chiên, bổ sung
sản phẩm thủy phân có mùi thơm của thịt nƣớng, làm tăng cƣờng mùi vị của Ďồ nƣớng
hoặc chiên [58, 122].
Ứng dụng trong Ďồ chay: Sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia là sản phẩm từ vi
sinh vật, hoàn toàn sử dụng Ďƣợc cho Ďồ chay Ďể tạo vị “ngọt thịt”. Không những tạo ra vị
ngọt thịt mà còn bổ sung protein rất tốt cho sức khỏe [44, 95].
Ứng dụng trong thực phẩm lên men: Khi sử dụng trong các thực phẩm lên men nhƣ dƣa
muối, cà muối…, với nồng Ďộ bổ sung sản phẩm thủy phân từ 0,5% tới 1% trong quá trình
lên men sẽ hỗ trợ các vi sinh vật phát triển mạnh hơn, tăng tốc Ďộ lên men, Ďồng thời bổ
sung thêm vị ngọt Ďạm cho sản phẩm lên men. Sản phẩm lên men Ďiển hình thƣờng sử
dụng sản phẩm thủy phân bã nấm men bia và chiết xuất nấm men chính là Kimchi Hàn
Quốc [58, 122] hay trong sản xuất hoa quả lên men [109].
Bổ sung vào các sản phẩm bánh: Sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia có thể sử

dụng trong tất cả các loại bánh mì, bánh ngọt, bánh mặn, bánh bích quy, bánh cracker…
với tỉ lệ 0,1%-0,5% tạo hiệu ứng làm tròn vị và tạo vị ngon Ďặc trƣng của sản phẩm [58,
122].
Trong chăn nuôi: Sản phẩm thủy phân protein bã nấm men làm thức ăn cho cá trong
nghiên cứu của Ferreira và cộng sự; cho gia súc theo nghiên cứu [86, 121]. Nghiên cứu của
Nguyễn Thị Hoàng Anh và cộng sự lại Ďề cập Ďến ứng dụng sản phẩm thủy phân protein bã
nấm men bia làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi.
1.2.2. Hàm lƣợng acid amin trong sản phẩm thủy phân protein
Theo nghiên cứu của Shallenberger [116], sản phẩm thủy phân protein gồm chủ yếu
là các acid amin, một số peptide khối lƣợng phân tử nhỏ.


11
Có nhiều loại acid amin trong sản phẩm thủy phân Ďã Ďƣợc công bố, Bảng 1.5 là
thành phần và hàm lƣợng các loại acid amin trong chiết xuất nấm men.
Bảng 1.5.

Hàm lượng acid amin trong sản phẩm chiết xuất nấm men và so sánh với protein

aa/WYE (g/100g)
Tài liệu tham
khảo
Acid amin
Isoleucine
Leucine
Lysine
Cysteine
Methionine
Methionine
Phenylalanine

Threonine
Tryptophan
Valine
Alanine
Arginine
Aspartic acid
Glutamic acid
Glycine
Histidine
Serine

aa/DYE
(g/100g)

aa/protein của chiết
xuất men (g/100g)

aa/protein
chuẩn

[53]

[147]

[121]

[131]

[71]

FAO/WHO

1,03
1,65
1,07
0,81
0,26
0,8
0,77
0,83
0,1
1,19
1,78
0,75
1
1,72
0,54
0,26
0,29

1,1
1,57
2,07
0,3
0,38
1
1,48
1,57
0,2
1,36

1,98
4,05
1,99
3,75
1,24
0,5
1,38

3
4,23
4,78
1,1
0,69
2,36
1,3
2,78
0,56
3,38
2,91
2,91
6,34
7,35
2,59

7,6
8
1,3
0,8
5,6
3,8

2,3
4,4
1,2
5,8
8,7
5

2,89
4,97
8,81

4
7
5,5

0,67

3,5

2,21
0,98
5,87
5,9
1,9
2,78
7,8
3,27
7,29
3,04

4
1
5

2,64

16,1
4,9
2
4,7

Theo Bảng 1.5, ở từng cột là số liệu tổng hợp từ các tài liệu tham khảo, sản phẩm
chiết xuất nấm men với có Ďầy Ďủ các loại acid amin với hàm lƣợng cao. So với tiêu chuẩn
của FAO/WHO là Ďạt. Trong Ďó, sản phẩm chiết xuất nấm men từ bã nấm men bia [71,
121, 138] có hàm lƣợng acid amin lớn hơn so với sản phẩm chiết xuất nấm men từ nấm
men bánh mì [53] hay từ Candida Utilis [147].
1.2.3. Nguyên nhân gây đắng của sản phẩm thủy phân protein
Sản phẩm thủy phân protein, trong Ďó có sản phẩm thủy phân nấm men thƣờng bị hạn
chế bởi vị Ďắng, gây ảnh hƣởng Ďến tính cảm quan của sản phẩm thực phẩm ứng dụng.
Giải pháp kỹ thuật, cũng nhƣ công nghệ Ďể làm giảm Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân là
vấn Ďề cần Ďƣợc nghiên cứu và giải quyết. Vị Ďắng trong sản phẩm thủy phân protein
thƣờng liên quan tới các acid amin kỵ nƣớc hay các peptide chứa các acid amin kỵ nƣớc ở
Ďầu mạch. Đa số các acid amin dễ hòa tan trong nƣớc và thƣờng không màu, nhiều loại
có vị ngọt kiểu Ďƣờng nhƣ glycine, alanine, valine, serine, histidine, tryptophan; một số


12
loại có Ďộ Ďắng nhƣ isoleucine, arginine hoặc không có vị nhƣ leucine [62]. Độ Ďắng của
sản phẩm thủy phân phụ thuộc vào loại chế phẩm protease sử dụng và mức Ďộ thủy phân
[64]. Theo Adler – Nissen Ďa số các sản phẩm thủy phân bằng enzyme Ďều có Ďộ Ďắng và

thay Ďổi theo mức Ďộ thủy phân. Trong khi Ďó, nghiên cứu của Seo và cộng sự, cho rằng
sản phẩm thủy phân bằng Flavourzyme chứa ít peptide Ďắng. Một số nghiên cứu khác Ďã
công bố, Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân là do sự hình thành các peptide có khối lƣợng
phân tử nhỏ mà chứa các gốc acid amin kỵ nƣớc [130]. Hoặc Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy
phân có thể là do tính kỵ nƣớc, cấu trúc không gian, khối lƣợng phân tử của các peptide
[79, 80].
1.2.3.1. Độ đắng của sản phẩm thủy phân gây ra bởi tính kỵ nước
Bảng 1.6.

Đánh giá vị cảm quan của các acid amin theo các mức thị hiếu khác nhau
Vị của D-

Acid amin

Vị của D.L-

Vị của L-

Valine

Ngọt (+)

Ngọt/đắng (-)

Ngọt/đắng (-)

Methionine

Ngọt (-, S)

Ngọt (-, S)

Đắng/ngọt (-, S)

Phenylalanine

Ngọt/đắng (+)

Ngọt/đắng (-)

Đắng (-)

Leucine

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Đắng (-)

Isoleucine

Ngọt/đắng (+)

Đắng (x)

Đắng (-)

Arginine

Ngọt/đắng (+)

Đắng/ngọt (+)

Đắng (-)

Tryptophan

Rất ngọt (+)

Ngọt (+)

Đắng (-)

Cysteine

Ngọt/đắng/chua (-, S) Ngọt/đắng (-, S)

Đắng/ngọt (-, S)

Histidine

Rất ngọt (+)

Ngọt (+)

Đắng (-)

Proline

Đắng/chua (-)

Đắng/ngọt/chua (-) Ngọt/đắng (+)

Glutamine

Ngọt (+)

Mặn/đắng (-)

Mặn/đắng (-)

Serine

Ngọt (+)

Ngọt/Ďắng (+)

Ngọt/Ďắng/chua (+)

Lysine

Ngọt/đắng (+)

Ngọt/đắng (-)

Ngọt/đắng (-)

Glycine

-

Ngọt (+)

-

Alanine

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Threonine

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Aspartic acid

Chua (+)

Chua (+)

Chua (+)

Glutamic acid

Chua (+)

Chua (+)

Chua (+)

Asparagine

Ngọt (+)

Ngọt (+)

Đắng/ngọt (+)

Theo Shallenberger [116]
(Các mức thị hiếu là hài lòng (+), không hài lòng (-), rất không hài lòng (x) và mùi sulfur (S)


13
Theo Shallenberger acid amin thƣờng có vị chua, ngọt và Ďắng, tùy dạng tồn tại của
chúng ở dạng D- hoặc L-, vị của các loại acid amin, một số acid amin có vị khác nhau khi
tồn tại ở dạng D-, L- hoặc D.L-. Nhƣ leucine có vị ngọt dạng D-, nhƣng lại có Ďộ Ďắng khi
chúng tồn tại dạng L-; glutamine lại ngọt ở dạng D- và mặn Ďắng ở dạng L- (Bảng 1.6).
Bên cạnh Ďó, một số nghiên cứu của Dougherty; Izawa; Peter Amala Sujith ; Rocharake;
Teruyoshi Matoba; lại công bố Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân có liên quan Ďến hàm
lƣợng các acid amin kỵ nƣớc, bao gồm isoleucine, leucine, arginine, cysteine, methionine,
phenylalanine, tryptophan và histidine.
1.2.3.2. Độ đắng của sản phẩm thủy phân do một số peptide.

Nghiên cứu của Alder – Nissen cho rằng, peptide Ďắng trong sản phẩm thủy phân
không cảm nhận Ďƣợc rõ bằng Ďộ Ďắng của các acid amin kỵ nƣớc. Peptide có Ďộ Ďắng phụ
thuộc lớn vào trình tự sắp xếp của loại acid amin trong phân tử peptide, ví dụ nhƣ: peptide
Phe – Pro có Ďộ Ďắng hơn peptide Pro – Phe và Gly – Phe – Pro có Ďộ Ďắng hơn Phe – Pro
– Gly. Một số peptide có khối lƣợng phân tử nhỏ tồn tại trong sản phẩm thủy phân cũng
gây Ďộ Ďắng, vì trong phân tử của chúng có chứa các acid amin có Ďộ Ďắng hay các acid
amin kỵ nƣớc. Một số nghiên cứu khác Ďã công bố Ďộ Ďắng của peptide dựa vào số lƣợng
gốc acid amin kỵ nƣớc, có khoảng 206 loại peptide có Ďộ Ďắng, Ďặc biệt là những peptide
có chứa từ 2 – 15 gốc acid amin kỵ nƣớc [106, 130]. Điều này là cơ sở nghiên cứu của
Saha; Rocharake và Ney, kết quả Ďã công bố với những peptide có giá trị Q (Ney [116]) >
1400 cal/mol và khối lƣợng phân tử < 6kDa thì có Ďộ Ďắng. Trong khi Ďó, các peptide có
giá trị Q thuộc khoảng Q < 1300 cal/mol và khối lƣợng phân tử > 6kDa không có Ďộ Ďắng.
Tuy nhiên, nghiên cứu của Cho lại công bố Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy phân phụ thuộc vào
khối lƣợng phân tử, không phụ thuộc giá trị Q. Bên cạnh Ďó, Ďộ Ďắng của sản phẩm thủy
phan do cấu trúc không gian của các peptide [79], một nghiên cứu khác của Teruyoshi
Matoba lại khẳng Ďịnh chỉ có acid amin kỵ nƣớc Ďƣợc gắn ở vị trí liên kết cuối N – hoặc Ctrong phân tử peptide mới làm cho peptide Ďó có Ďộ Ďắng.
1.2.2.3. Một số phương pháp xác định độ đắng của sản phẩm thủy phân
Độ Ďắng của sản phẩm thủy phân thƣờng xác Ďịnh theo phƣơng pháp cảm quan bao
gồm phân tích vị hòa tan [89, 115] phân hạng sử dụng thang Ďiểm [92, 102], sử dụng chất
chuẩn caffeine [47, 83], sử dụng chất chuẩn quinine [80, 87], thang Ďƣờng thẳng [23]. Phân
tích vị Ďắng bằng cảm quan sử dụng chất chuẩn phenylthiourea bằng kỹ thuật dựa trên sự
pha loãng nối tiếp của mẫu, trong Ďó các ngƣỡng vị tƣơng Ďối của các hợp chất Ďƣợc xác
Ďịnh [60]. Phƣơng pháp sử dụng chất chuẩn caffeine hoặc quinine tƣơng tự phƣơng pháp
phân hạng sử dụng thang Ďiểm, trong Ďó panelist Ďƣợc gán với một nồng Ďộ caffein từ một
vài mẫu chuẩn Ďƣợc mô tả tốt nhất về Ďộ Ďắng [70]. Trong thang Ďƣờng thẳng, hội Ďồng