QUY TRÌNH sản XUẤT SINH KHỐI nấm MEN

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO MÔN:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP

ĐỀ TÀI:

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM ME

GVHD: LIÊU MỸ ĐÔNG
Nhóm thực hiện: 01

Tháng 02 năm 2016


ĐỀ TÀI:

QUY TRÌNH SẢN XUẤT
SINH KHỐI NẤM MEN


LỜI MỞ ĐẦU
Nấm men là một nhóm vi sinh vật đơn bào đã được con người sử dụng từ rất lâu
trong quá trình lên men để sản xuất các sản phẩm nước uống có cồn hoặc làm một số
loại bánh. Những hiểu biết khoa học và công nghệ kỹ thuật hiện đại ngày nay đã cho
phép chúng ta phân lập và sản xuất công nghiệp những chủng nấm men có tính chất
đặc biệt, thỏa mãn nhu cầu của con người sử dụng trong công nghệ lên men
Ngày nay, công nghệ lên men chiếm một vị trí rất quan trọng và không thể thiếu

trong ngành công nghệ thực phẩm. Lên men làm cho các sản phẩm thực phẩm ngày
càng đa dạng, dinh dưỡng và tiện ích hơn. Sản phẩm của công nghệ lên men có thể là
canh trường lên men không chiết tách (như sữa chua), canh trường sau lên men đã
chiết tách sinh khối (như bia, rượu vang…), một số sản phẩm trao đổi chất (như thạch
dừa) hay là chính sinh khối của nấm men.
Trong phạm vi nội dung đề tài tìm hiểu Quy trình sản xuất sinh khối nấm men
của nhóm 1, chúng em sẽ đi sâu tìm hiểu quy trình để sản xuất được sinh khối nấm
men phục vụ cho các quá trình lên men khác nhau trong công nghệ thực phẩm.
Nhóm 1


MỤC LỤC


I.
GIỚI THIỆU MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật
sống trong một đơn vị diện tích, thể tích vùng. Sinh khối là quá trình cơ chất được
chuyển hóa thành vật chất tế bào trong quá trình sinh trưởng
− Lên men thu sinh khối là quá trình sinh sản, phát triển các tế bào của chủng nuôi cấy.
Sinh sản là tăng số lượng các tế bào.
− Nấm men: Chỉ tên chung để chỉ nhóm vi nấm gồm các cấu tạo đơn bào thường sinh
sôi và nảy nở bằng phương pháp nẩy chồi.
−

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NẤM MEN
Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực
phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn. Saccharomyces có nghĩa là nấm đường và là
loại vi sinh vật được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới.
II.

Saccharomyces cerevisiae
 Phân loại khoa học

Giới (regnum): Fungi
Ngành (phylum): Ascomycota
Phân ngành (subphylum): Saccharomycotina
Lớp (class): Saccharomycetes
Bộ (ordo): Saccharomycetales
Họ (familia): Saccharomycetaceae
Chi (genus): Saccharomyces

 Hình thái, cấu tạo
Nấm men Saccharomyces thuộc học Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và
thuộc giới nấm.
− Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ
4 – 15µm, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử.
− Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau:
−


Vách tế bào
Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein,
giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
o Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme
khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác
nhau như bộ máy Golgi, lysosom, không bào (chứa các sản phẩm bị phân
cắt, hay chất độc lạ có thể có hại cho tế bào). Trong tế bào chất có nhân
chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá
trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào. Năng lượng cung cấp cho tế bào

qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất. Ngoài
ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào.
o
o

Đặc điểm sinh hóa
Lên men 13 loại đường.
Đồng hóa 46 nguồn carbon.
Tính chống chịu với 0,01% hoặc 0,1% cycloheximide.
Đồng hóa 6 nguồn nitơ: nitrate, nitrite, ethylnamine hydrochloride, L-lyzine,
cadaverine dihydrochloride, creatine.Sinh trưởng khi thiếu hụt một số vitamin (myoInositol, calcium pantothenate, biotin, thiamine hydrochloride, pyridoxin
hydrochloride, niacin, folic acid, p-aminobenzoic acid.
Sinh trưởng tại các nhiệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37, 42oC.
Sản sinh acid từ glucoza.
Thủy phân Urê.
Phân giải Arbutin.
Phân giải lipid.
Có năng lực sản sinh sắc tố.
Sinh trưởng trên môi trường chứa 50% và 60% glucoza.
Hóa lỏng gelatin.
Phản ứng với Diazonium Blue B.
Phát triển trên môi trường chứa acid acetic 1%.

−
−
−

−

−

−
−
−
−
−
−
−
−
−

 Các giống nấm men thường dùng trong sản xuất:

* Giống nấm Candida:
- Candida tropicalis: lên men rất tốt ở các dịch
đường glucoza, galactoza, sacaroza, maltoza.
Không hấp thu được sorbioza, xenlobioza,
lactoza…
* Giống nấm Saccharomyces:


- Saccharomyces cerevisiae: nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm
như làm bánh mì, sản xuất cồn.

 Các sản phẩm của quá trình lên men gồm các dạng:
 Sinh khối
 Sản phẩm trao đổi chất: bậc 1 (acid amin, nucleotit, vitamin, acid citric…) và

bậc 2 (chất kháng sinh, alcaloit, chất kích thích hoặc kìm hãm sinh trưởng, các
độc tố từ vi sinh vật…).
 Sản phẩm của sự chuyển hóa chất:

 Sản phẩm lên men: etanol, methanol, propanol, acid lactic, axetol butanol,
metan…
Theo chức năng này, trong quá trình tiến hóa của tế bào vi sinh vật đã hình thành
cơ chế điều hòa trao đổi chất sao cho phần lớn các chất dinh dưỡng tiêu hao phục vụ
cho việc tổng hợp tế bào chất.
 Nguyên liệu để sản xuất sinh khối nấm men: Chủ yếu là rỉ đường.

Thành phần hóa học của rỉ đường: chất phi đường và nước.
Các chất phi đường bao gồm các chất hữu cơ và vô cơ. Các chất hữu cơ có chứa
nitơ của rỉ đường mía chủ yếu là các acid amin cùng với một lượng nhỏ protein và sản
phẩm phân giải của nó.Các chất phi đường vô cơ là các loại muối tìm thấy trong thành
phần tro của rỉ đường.
Rỉ đường mía còn chứa các nguyên tố khác với hàm lượng nhỏ như: Zn, Mn, Cu,
B, Co, Mo. Rỉ đường rất giàu các chất sinh trưởng như: acid pentotenic, nicotinic,
folic, B1, B2 và đặc biệt là biotin.
III.

CÁC DẠNG SINH KHỐI NẤM MEN DẠNG THƯƠNG MẠI

1. Men lỏng

Nấm men lỏng là một sản phẩm thu nhận được ngay sau khi quá trình lên men
hiếu khí kết thúc. Khi sử dụng nấm men lỏng thì vấn đề chất lượng rất được quan tâm
do nó rất dễ bị nhiễm những vi sinh vật lạ, bị lẫn các sản phẩm trao đổi chất của nấm
men. Chính vì lí do trên mà nhược điểm lớn nhất của nấm men lỏng là khó bảo quản,


thời gian sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất.Chính vì thế, việc
sản xuất và sử dụng nấm men lỏng thường được tổ chức như một phân xưởng riêng
trong các cơ sở sản xuất1.

Sinh khối nấm men dạng lỏng
Ưu điểm của men lỏng đó chính là dễ sử dụng và có hoạt lực cao hơn so với các
dạng chế phẩm khác2
2. Men dạng paste

Nấm men paste là khối nấm men thu được sau
khi ly tâm nấm men lỏng. Nấm men paste thường
có độ ẩm khoảng 70-75%. Nấm men paste thường
có hoạt lực nở kém hơn nấm men lỏng do quá trình
ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men
chết. Nếu được bảo quản lạnh ở 4 – 7 0C, ta có thể
sử dụng nấm men paste trong khoảng 10 ngày. Như
vậy nếu chuyển nấm men lỏng sang nấm men
paste, ta có thể kéo dài thời gian sử dụng và thuận
lợi trong việc vận chuyển. Thường sử dụng ở các
cơ sở sản xuất bánh mì, liều lượng sử dụng 4-5%
so với khối bột lên men 1 (tùy thuộc vào chất lượng
của men paste)
Sinh khối nấm men dạng paste
3. Men khô

Nấm men khô lại được sản xuất từ nấm men paste. Người ta sấy nấm men paste
ở nhiệt độ < 400C hoặc sử dụng phương pháp sấy thăng hoa. Nấm men khô có độ ẩm
1

Giáo trình Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm

2 />

< 10%, ưu điểm rất lớn là thời gian sử dụng rất lâu và dễ vận chuyển 1. Nấm men khô
có thể bảo quản 4 tháng ở điều kiện lạnh và 6 tháng ở điều kiện lạnh đông3

Men khô

IV.
ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY VÀ BẢO QUẢN SINH KHỐI NẤM MEN
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sinh khối nấm men
1.1.
Nhiệt độ:

Có ảnh hưởng lớn đến tốc độ tăng trưởng của nấm men. Nhiệt độ thích hợp nhất để
nấm men phát triển là 28 – 300C. Trên 430C và dưới 280C, sự sinh sản của nấm men
bị chậm lại hoặc ngừng lại
1.2.

Độ pH của môi trường:

Độ pH tốt nhất cho sự tăng trưởng của nấm men là 4,5 – 5,5; pH = 4: tốc độ tích lũy
sinh khối giảm. Nếu pH = 3,5 hay pH = 3 sẽ làm sự sinh sản của nấm men bị ngừng
lại. Mức độ hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào, hoạt động của hệ thống enzym tham
gia vào sự tổng hợp protein, tạo vitamin đều tùy thuộc vào độ pH, pH ngoài 4,5 – 5,5
làm chất lượng nấm men giảm đi
1.3.

Ảnh hưởng của chất hóa học:

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất sinh khối nấm men là rỉ đường, amonium sulfat,
DAP, MgSO4, acid sulfuric, trong các hóa chất này đôi khi có sự hiện diện của một số
chất ức chế sự tăng trưởng của tế bào nấm men.

1.4.

Ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường:

Tốc độ tăng trưởng của tế bào nấm men phụ thuộc vào sự hấp thụ chất dinh
dưỡng, trong giới hạn áp suất thẩm thấu của môi trường và nồng độ tế bào. Áp suất
thẩm thấu của môi trường tăng khi hàm lượng chất khô như saccharose hay chất hoạt
động thẩm thấu như NaCl nhiều. Hiện nay, các nhà máy sản xuất men nước ngoài nuôi
nấm men trong môi trường có nồng độ saccharose lên đến 5-6% để cải tiến chất lượng
men ép và làm men khô.
3

/>

1.5. Ảnh hưởng của cường độ không khí và khuấy trộn lên tốc độ tăng trưởng

của nấm men
Trong quá trình nuôi nấm men cần thiết giữ cho dịch men liên tục bão hòa oxy
hòa tan. Ngừng cung cấp oxy trong 15 giây sẽ gây nên tác dụng “âm” trên hoạt động
sống của nấm men. Oxy khí quyển chuyển vào tế bào nấm men qua hai giai đoạn :
- Hòa tan oxy đến dạng lỏng.
- Hấp thu oxy hòa tan vào tế bào.
Về lý thuyết cần 0,761m³ oxy để oxy hóa 1 kg đường, nhưng thực tế chỉ một
phần nhỏ oxy bơm vào được nấm men sử dụng, phần còn lại bị mất đi do các quá trình
tiếp xúc, nhiệt độ, nồng độ, độ nhầy nhớt của môi trường, cường độ khuấy trộn. Kích
thước của thiết bị nuôi cấy nấm men là tiền đề cần thiết, ảnh hưởng gián tiếp lên sự
tăng trưởng của nấm men vì chiều cao cột dung dịch môi trường càng cao, thời gian
khí bơm vào đạt đến bề mặt lâu hơn, và sự hấp thụ oxy được thúc đẩy khi nhiệt độ
tăng gần thích hợp cho hoạt tính men. Chiều cao cột dung dịch men tốt nhất là 3m mới
có thể đảm bảo hiệu suất thành phẩm và giảm trọng lượng khi tiêu dùng. Rõ ràng là để

tăng 1kg nấm men còn tùy thuộc vào chiều cao cột nước và lượng khí tiêu dùng do đó
cũng có khác nhau.
Trong điều kiện thông khí tốt nhất, tổng số thể tích oxy bơm vào dịch men gấp
7 lần trị số lý thuyết (6). Nếu tốc độ hòa tan oxy cao, có thể thấy bọt khí nhỏ sủi lăn
tăn giữa bề mặt tiếp xúc của chất khí và chất lỏng.

2. Các phương pháp bảo quản men giống
2.1.
Phương pháp 1

– Giữ giống thuần khiết trên môi trường thạch nghiêng, cấy chuyền sau 12 - 24
ngày sau khi đã hoạt hóa sơ bộ trên môi trường lỏng.
– Môi trường thạch nghiêng, nước malt đường hóa (có 12% đường khô) 49,5%;
dịch men tự phân (khoảng 9% chất khô) 1% và thạch 2%.
– Môi trường lỏng để hoạt hóa nấm men người ta dùng dịch malt không có
hublon, lượng chất khô 12%.
– Nếu không cấy chuyền và hoạt hóa kịp thời thì hoạt lực maltaza và khả năng
thích nghi với rỉ đường giảm hoặc trên bề mặt thạch các tế bào nấm men sinh bào tử
rồi kết hợp với nhau làm thay đổi tính chất của giống.
2.2.

Phương pháp 2

– Giữ tế bào men trong dịch saccharose 30%. Dịch đường được cho vào bình
và thanh trùng.


– Cấy giống từ ống thạch nghiêng đã nuôi 2 ngày và giữ ở to bình thường.
Trong điều kiện này nấm men hầu như không phát triển, không lên men.
– Khi sử dụng có thể dùng que cấy hoặc pipet vô trùng lấy dịch giống cấy

chuyền vào môi trường lỏng để hoạt hóa.
– Sau 24-36h giữ ở nhiệt độ 3000C dịch đường lên men và cấy chuyền tiếp sang
môi trường thạch hoặc các môi trường nhân giống.
2.3.

Phương pháp 3

– Bảo quản giống dưới lớp dầu vaselin hoặc parafin. Giống cấy trên môi trường
thạch nghiêng 2-3 ngày được đổ phủ lên bề mặt một lớp vaselin vô trùng.
– Người ta thường dùng vaselin có tỉ trọng 0,8 - 0,9 đã được đun nóng ở 15 0C
để đuổi nước có trong dầu, rồi hấp thanh trùng. Lớp dầu trên bề mặt môi trường không
quá 1cm. Ống giống có vaselin có thể để ở to trong phòng nhưng tốt hơn cả là giữ ở 4600C.
2.4.

Phương pháp 4
– Giữ giống ở điều kiện đông khô.

– Dịch huyền phù giống được đựng trong ống nghiệm – ampul ở trạng thái
đông lạnh (- 4000C), sấy khô dưới điều kiện lạnh và chân không cao tới độ ẩm còn
1,5-2,6 %.
– Gắn miệng ampul dưới chân không và vô trùng.
– Thời gian bảo quản tới 3 năm không phải cấy chuyền, một vài chủng men
được bảo quản đông khô có tỉ lệ tế bào sống thấp. Các nguyên liệu chứa sacaroza (rỉ
đường..) là dạng nguyên liệu lý tưởng nhất đến sản xuất protein đơn bào, vì các
nguyên liệu này chứa nhiều yếu tố kích thích sinh trưởng, khí, biotin và sản phẩm
protein thu được hầu như sạch, không độc.
Rỉ đường được dùng làm các cơ chất cho nhiều quá trình lên men vì:
− Giá thành rẻ hơn các nguyên liệu chứa đường khác.
−Ngoài đường sacaroza, rỉ đường còn chứa một số chất vô cơ, hữu cơ và
vitamin có giá trị.

V.

ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN VÀ SINH KHỐI NẤM MEN
Nấm men và sinh khối nấm men có vai trò rất to lớn trong sự phát triển của

ngành công nghệ sinh học nói chung và công nghệ thực phẩm nói riêng.
Saccharomyces cerevisiae được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất bia, rượu và bánh
mì.


Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay
thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm
men còn được sử dụng để sản xuất protein. Nấm men còn được sử dụng làm cao chiết
nấm men trong nuôi cấy vi sinh vật, là nguồn thu nhận một số vitamin; enzyme, kháng
sinh, chất màu...
Nấm men còn là đối tượng nghiên cứu trong kỹ thuật di truyền. Gần đây, các nhà
khoa học đã đưa vào bộ gen của nấm một loại gen trích từ chuột, có khả năng phản
ứng khi tiếp xúc với thuốc nổ DNT (tên khoa học là 2,4 - dinitrotoluen)…
VI.
QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN
1. Quy trình nuôi cấy nấm men tổng quát

2. Sản xuất men khô
2.1.

Sơ đồ quy trình sản xuất nấm men từ rỉ đường


Rỉ đường

Xử lý

Pha loãng

Nấm men

Thanh trùng

Nhân giống

Môi trường dinh dưỡng

Lên men

Ly tâm

Sinh khối

Thành phẩm
Sấy khô


Sinh khối nấm men khô
2.2.
Thuyết minh quy trình:
a) Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng
 Mục đích:
− Chuẩn bị cho quá trình lên men.
− Loại bỏ tạp chất, làm trong rỉ đường.

Rỉ đường: được dùng làm cơ chất cho
nhiều quá trình lên men, nguyên nhân chính là
do giá thành của rỉ đường rẻ hơn so với các
nguyên liệu chứa đường khác. Ngoài
saccharose trong rỉ đường còn chứa một số chất
vô cơ, hữu cơ và vitamin có giá trị. Ngày nay,
cả rỉ đường củ cải lẫn rỉ đường mía thường
được gọi là sản phẩm phụ hơn là một chất thải.
Sản lượng trung bình của rỉ đường chứa khoảng 50% saccharose dao động từ 3,5 đến
4,5 tấn trên 100 tấn củ cải gốc.
Rỉ đường trước khi được dùng để nuôi nấm men cần được xử lý để loại bỏ chất
keo, chất lơ lửng và một số chất có hại cho sự tăng trưởng của nấm men. Hệ keo có
trong mật rỉ được hình thành bởi protein và pectin. Hệ keo thường tạo ra độ nhớt cao
và làm cản trở quá trình trao đổi chất của nấm men. Nếu hệ keo không bị phá hủy sẽ
gây ra hiện tượng thoái hóa, tế bào sẽ phát triển và sinh sản kém. Hiệu suất thu hồi
sinh khối sẽ thấp.
Nếu không loại bỏ chất keo nói trên sản phẩm sinh khối nấm men thu nhận được
sẽ bám đầy chất keo này do đó có màu vàng đậm đặc đặc trưng của mật rỉ, không phải
màu tự nhiên của nấm men. Vì vậy, cần loại bỏ các chất tạo màu trong mật rỉ trước khi
làm môi trường nuôi cấy.



−
−
−

Các biến đổi
Vật lý: khối lượng riêng của dung dịch giảm, sự thay đổi màu.

Hóa học: các hợp chất keo đông tụ.
Sinh học: mật độ vi sinh vật giảm.

 Thực hiện loại bỏ chất keo trong rỉ đường: Có thể làm bằng 2 phương pháp
− Phương pháp hóa học:


Thường sử dụng acid sulfuric, kết hợp với vôi tôi có khả năng làm đông tụ, kết tủa
chất keo, đồng thời acid sulfuric còn liên kết với muối của rỉ đường cạnh tranh với
acid hữu cơ, phân hủy protein tạo cơ chất cho nấm men sử dụng để tăng sinh khối.
 Cách thực hiện:
Pha loãng rỉ đường khoảng 0,73 m3nước/tấn rỉ đường, trộn đều, thêm
cloruacanxi 0,9 kg/tấn rỉ đường, khuấy trộn trong 30 phút sau đó để yên trong 30 phút.
Thêm vào 6 lit acid sulfuric/tấn rỉ đường, khuấy tiếp tục 30 phút nữa, sau đó để lắng
6-12h. Dùng bơm hút dịch trong lên trên, loại bỏ cặn.
Pha loãng rỉ đường như trên, thêm 1% vôi tính theo nồng độ rỉ đường, khuấy
đều, cho sôi 30 phút. Sau đó để lắng trong 7 giờ, loại bỏ lớp màu đen.
−

Phương pháp cơ học

Dùng máy ly tâm để loại chất bẩn, chất keo có ưu điểm hơn so với phương pháp
hóa học về phương diện kinh tế và thời gian, giảm thất thoát so với phương pháp hóa
học từ 2% còn 0, 14%. Trước khi ly tâm, pha loãng rỉđường với nước theo tỷ lệ 1:1,
1:2, 1:3, 1:4 tùy thuộc vào thành phần muối canxi trong rỉ đường. Nếu lượng muối
canxi trong rỉ đường < 0. 5% thì pha loãng 1:1, nếu là 0, 6% thì pha loãng 1:2, hơn
1% thì pha loãng 1:4.
 Pha loãng dịch lên men: Ta tiến hành pha loãng thành nồng độ 28-30% chất

khô.

 Lọc dịch: sử dụng thiết bị lọc khung bản.
 Bổ sung dinh dưỡng cho nấm men

Các hóa chất sử dụng gồm:
Nguồn hydrat carbon: 12 - 15% chất khô tính trên rỉ đường.
Ammonium sulfat: từ 0,1- 0,3%.
Ure: 0,1- 0,15%.
− DAP: 0,1% hay acid photphoric 0,06%. DAP rất khó hòa tan trong nước do khi sản
xuất nó có chứa một số chất phụ gia không tan. Vì vậy, trước khi sử dụng phải hòa tan
vào nước nóng theo tỷ lệ 1: 5 - 6 (nước) trước. Dung dịch được trộn lẫn với lượng acid
phosphoric đã tính toán, pha loãng bằng nước theo tỷ lệ 1: 5.
− Magie sulfat 0,05%.
−
−
−


• Chú ý: Phải làm nguội dịch rỉ trước khi bổ sung hóa chất.
 Điều chỉnh pH dung dịch: điều chỉnh pH = 4 - 4,5 bằng acid sulfuric loãng với

nồng độ pha trước.
 Phân phối vào dụng cụ
 Thanh trùng:
Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật gây hại, chuẩn bị cho quá trình lên men.
Tiến hành: thanh trùng ở nhiệt độ 80-900C trong vòng 20 phút.
Các biến đổi:
−
−
−
−

−


Vật lý: nhiệt độ tăng.
Sinh học: tiêu diệt vi sinh vật nhiễm.
Hóa học: có thể xảy ra phản ứng Maillard.
Hóa lý: độ nhớt dung dịch giảm.
Hóa sinh: các enzyme bị biến tính bất thuận nghịch.
Làm nguội

Mục đích: Chuẩn bị và hạ nhiệt độ của canh trường để chuẩn bị cho quátrình
nuôi cấy.
Các biến đổi trong quá trình:
−
−
−

Vật lý: nhiệt độ giảm.
Hóa lý: độ nhớt dung dịch tăng.
Nhiệt độ môi trường dinh dưỡng sau quá trình làm lạnh: 28 - 320C.

b) Quá trình nhân giống
 Mục đích: Là quá trình tăng thể tích dịch nấm men sau mỗi chu kỳ cho tới khi đủ số

lượng phục vụ cho sản xuất.
 Biến đổi chủ yếu: Quá trình tăng nhanh sinh khối.
 Các phương pháp tiến hành nhân giống
Quá trình nhân giống trong phòng thí nghiệm và nhân giống trong sản xuất cần
tạo điều kiện cho giống thuần chủng sinh sản nhanh, không bị tạp nhiễm với các dụng
cụ và thiết bị, phục vụ cho nuôi cấy vô khuẩn.

−

Nuôi cấy nhân giống đầu tiên được thực hiện trong phòng thí nghiệm: Giống được
nuôi cấy trên ống nghiệm thạch nghiêng rồi cấy chuyền vào ống nghiệm 20ml chứa
10ml môi trường nuôi cấy đã được vô trùng. Tiến hành nuôi ở 28-320C trong vòng
16-20h. Sau khoảng thời gian trên thì ta lần lượt cấy vào bình tam giác và trong các
thiết bị lớn hơn, tỷ lệ giống chuyển cấp là 1:10 cho đến khi được 100lit thì ta chuyển
sang giai đoạn nhân giống ở chế độ phân xưởng.


−

Nhân giống trong giai đoạn phân xưởng: Tiến hành nhân giống trong thiết bị nuôi cấy
cũng ở nhiệt độ và thời gian như trên, sau đó ta tiếp tục nhân giống vào những thiết bị
lớn hơn với tỷ lệ mỗi cấp chuyển giống là 1:10.
 Quy trình nhân giống bán liên tục

−
−
−
−
−
−

Dịch sau khi đã thanh trùng và làm nguội xuống nhiệt độ lên men là 28-30 0C được
bơm vào thùng nuôi cấy.
Nấm men từ thùng men giống được tháo xuống sao cho thể tích dịch nuôi cấy và men
giống chiếm 50% thể tích thùng. Ta cho nấm men lên men trong khoảng 16-18h.
Trong quá trình nuôi cấy nhiệt độ được điều chỉnh bằng cách dội nước lạnh bên ngoài
thùng hoặc ta sử dụng các thùng nuôi cấy có hỗ trợ thêm thiết bị điều chỉnh nhiệt độ.

Song song với quá trình men giống phát triển trong thùng nhân giống ta tiếp tục cho
dịch rỉ vào thùng xử lý.
Sau 16-18h ta cho dịch rỉ thêm vào thùng nhân giống nấm men rồi trộn đều. Cho lên
men thêm khoảng 2-3h.
Tháo 50% lượng men ở thùng nhân giống xuống thùng nuôi cấy. Tiến hành lặp lại các
bước như trên.
 Nhân giống liên tục
Trong sản xuất công nghiệp người ta thường dùng phương pháp nuôi cấy theo
dòng liên tục. Hàm lượng oxi hòa tan là nhân tố giới hạn trong thành phần tối ưu của
môi trường và điều kiện thuận lợi cho nuôi cấy. Tốc độ sử dụng oxi của nấm men chỉ
phụ thuộc vào hoạt tính của chúng và thành phần của môi trường.
Hiệu suất của thiết bị nuôi cấy phụ thuộc vào hệ số hấp phụ của oxi, mức độ sử
dụng không khí, phụ thuộc vào nhu cầu riêng về oxi để tổng hợp 1 đơn vị sinh khối từ
từng loại nguyên liệu và phụ thuộc vào hệ số tổng hợp.
Để xác định chế độ làm việc tối ưu của một thiết bị, người ta xác định mức độ
sử dụng oxi và theo đó sẽ chọ được tốc dộ pha loãng, thành phần tương ứng của môi
trường và tăng cao năng suất sinh khối.
Các tế bào càng được giữ lâu trong thiết bị thì hoạt tính của giống càng giảm và
năng suất sinh khối càng thấp. Vì vậy khi tiến hành nuôi lên men theo phương pháp
bán liên tục thì sẽ cho hiệu quả kinh tế cao: khi đạt lượngsinh khối có trong dịch nuôi
cấy sẽ lấy dần ra rồi cho thêm môi trường mới vào nồi lên men có hàm lượng khoảng
1-2%. Sử dụng giống nấm men có hoạt tính thấp sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi sinh
khối.

c) Quá trình nuôi cấy nấm men (quá trình lên men dịch rỉ)
 Mục đích:

Tăng sinh khối tế bào nấm men đến mức như mong muốn.
 Nguyên tắc:

Sinh khối nấm men có thể được thu nhận bằng 2 cách: nuôi cấy kỵ khí và nuôi
cấy hiếu khí. Trong điều kiện nuôi cấy hiếu khí sản phẩm chủ yếu là sinh khối, còn
CO2 là sản phẩm thứ cấp. Trong nuôi cấy kỵ khí thu được sinh khối ít hơn (chỉ khoảng
1/4 so với hiếu khí) còn lại CO2 và một số sản phẩm trao đổi chất của tế bào nấm
men, quan trọng nhất là ethanol.
Vì thế, trong sản xuất sinh khối nấm men, để đạt được hiệu xuất thu hồi sinh
khối cao cần phải tạo điều kiện hiếu khí để đảm bảo cho nấm men sinh trưởng và tăng
sinh khối tốt đồng thời tránh tiêu hao nhiều chất dinh dưỡng cần thiết trong quá trình
nuôi.
 Các biến đổi trong quá trình nuôi cấy
• Các biến đổi sinh học

Các giai đoạn của nấm men
Ở giai đoạn tiềm phát: Nấm men cần phải có thời gian thích nghi với điều kiện mới.
Ở giai đoạn này việc tạo thành các acid amin, các peptid và các acid nucleic xảy ra
nhanh hơn các quá trình khác. Thời gian cũng thể kéo dài cũng có thể ngắn tùy thuộc
vào từng chủng nấm men. Giai đoạn này thường khoảng 0,5 - 1 giờ và chỉ cần cung
cấp lượng không khí khoảng 50m3/giờ/m3 môi trường là đủ.
− Ở giai đoạn tăng trưởng: Nấm men tiến hành các quá trình trao đổi chất rất mạnh,
khối lượng nấm men trong thiết bị tăng lên rõ rệt. Việc tổng hợp các enzyme được xúc
tiến nhanh. Hàm lượng RNA được tổng hợp nhiều nhất. Giai đoạn này thường kéo dài
khoảng 7-14 giờ và cũng là giai đoạn nấm men cần nhiều oxy nhất, do đó lượng oxy
cung cấp, do đó lượng oxy cung cấp phải gấp đôi giai đoạn đầu tiên, khoảng 80100m3/giờ/m3 môi trường.
− Giai đoạn cân bằng: Giai đoạn này có nhiều thay đổi quan trọng. Lượng tế bào mới
sinh gần bằng tế bào chết. Các quá trình trao đổi chất giảm mạnh do nhu cầu oxy
không nhiều. Giai đoạn này kéo dài khoảng 1-2 giờ và ta phải giảm lượng không khí
cấp vào môi trường. Lượng không khí cấp vào môi trường này từ 20-50 m3/giờ/m3
môi trường.
−

•

Các biến đổi vật lý

Trong quá trình nuôi cấy, quá trình trao đổi chất của nấm men xảy ra liên tục làm
cho nhiệt độ canh trường tăng lên.
Các biến đổi hóa học
− Hàm lượng chất khô (chủ yếu là đường saccharose): giảm dần theo thời gian do quá
trình hô hấp hiếu khí và quá trình sinh tổng hợp vật chất tế bào của nấm men.
− pH: sự thay đổi theo 2 cơ chế chính:
 Sự sinh tổng hợp các acid hữu cơ (các sản phẩm phụ của quá trình trao đổi.
 Cơ chế đồng vận chuyển ion H+ trong và ngoài tế bào nấm men trong quá trình trao
đổi chất.
•

•

Các biến đổi hóa lý


−

Sự hòa tan oxy

Vì nấm men chỉ sử dụng oxy ở dạng hòa tan nên tốc độ hòa tan của oxy vào
dung dịch bằng tốc độ sử dụng oxy của tế bào nấm men thì sinh khối của tế bào nấm
men đạt cực đại. Độ hòa tan của oxy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, tốc độ
khuấy trộn, lưu lượng sục khí, sự tác động của các chất hoạt động bề mặt, các chất phá
bọt.

−

Sự hình thành bọt

Trong quá trình nuôi cấy, do sục khí liên tục và nấm men hô hấp giải phóng một
lượng đáng kể CO2 nên làm tăng thể tích bồn nuôi cấy gây hiện tượng trào bọt trên bề
mặt. Vì vậy, dung dịch nuôi cấy rất dễ bị tạp nhiễm. Do đó dung tích sử dụng thiết bị
phải nằm trong khoảng 0,7- 0,8 đồng thời có thể sử dụng chất phá bọt (keo ưa nước,
mỡ cá, hỗn hợp xà phòng hóa, acid oleic, dầu silicone…)
 Các biến đổi hóa sinh

Các biến đổi hóa sinh phần lớn xảy ra bên trong cộng với sự trao đổi chất của tế
bào nấm men. Biến đổi đầu tiên quan trọng nhất là sự chuyển hóa đường sacharose
thành D - glucose và D - fructose dưới xúc tác của enzymeinvertase được tổng hợp
bởi nấm men. Sau đó glucose tiếp tục tham gia các chuỗi phản ứng hóa sinh trong các
chu trình sinh hóa để tổng hợp vật chất tế bào và năng lượng cho nấm men sinh
trưởng. Trong giai đoạn này, các dạng tế bào con, tế bào trẻ vừa mới tạo chồi, tế bòa
thành thục. Tỉ số các dạng này khác nhau tùy thuộc quy trình kỹ thuật và môi trường
hoạt động lúc đầu. Số tế bào thành thục càng cao men thành phẩm càng giữ được tính
chất của nó lâu hơn.
 Kiểm tra
Nhuộm tế bào với xanh methylen: nếu tế bào già, chết sẽ bắt đầu từ màu xanh
đến xanh đậm, trong khi tế bào trẻ không bắt màu. Vòng tuần hoàn sau 200 lít có thể
lên đến 10 lần phụ thuộc vào chất lượng men mẹ, độ sạch của môi trường, nguyên
liệu, điều kiện vệ sinh của cơ sở mỗi vòng từ 6 đến 8 giờ.
Ở các nước phát triển giai đoạn nuôi men mẹ bà men thương phẩm được thực
hiện trong thiết bị lên men kín, khá tối ưu về điều kiện thông khí, điều kiện kiểm tra
quá trình được tự động hóa, do đó kịp thới xử lý những sơ xót về kỹ thuật.
 Quá trình men lắng
−

−





Mục đích: chuẩn bị cho quá trình ly tâm tách rửa.
Điều kiện lắng:
Giảm nhiệt độ đến 270C.
Giảm lượng không khí 40- 60% so với giai đoạn nuôi chính.
Thời gian lắng từ 1,5 - 2 giờ.
Thiết bị: quá trình men lắng xảy ra trong tiết bị lên men.

Thông số công nghệ: giảm nhiệt độ đến 27 0C, giảm lượng không khí 40 - 60% so
với giai đoạn nuôi cấy chính, thời gian lắng từ 1,5 - 2 giờ.


d) Thu nhận sinh khối nấm men
 Mục đích: Khai thác và hoàn thiện.

Về lý thuyết:
Từ 1g C6H12O6 có thể thu được 0,5g sinh khối nấm men khô (theo nghiên cứu
của A. J. Forage):
C6H12O6 (1g) + O2 (0,4g) → CO2 (0, 67g) + H2O (0,27g) + NH3 (0, 05g) Q (1,25 kcal)
+ sinh khối nấm men khô 0,5g
Hoặc theo nghiên cứu C. L Cooorey
C6H12O6 (2kg) + O2 (0,7g) → CO2 (1,1g) + H2O (0,7g) + sinh khối nấm men khô (1kg)
+ N, P, K, Mg, S (0,1kg)
 Phương pháp:

Bọt và sinh khối tràn ra ngoài trong quá trình lên men được tách trước tiên theo
phương pháp tạo thành bọt cùng với sinh khối tạo ra ngoài rồi đưa đi ly tâm tách bọt
và sinh khối trào ra ngoài được thu gom lại đi đi xử lý bằng phương pháp tuyển nổi
(flotation) rồi đưa đi ly tâm qua các máy ly tâm tách (Seprator), cô đặc chân không.
Nấm men thường có tỷ trọng lớn hơn dung dịch nấm men (tỷ trọng của nấm men
thường nằm trong khoảng 1,13 - 1,14 còn dịch nuôi cấy không chứa nấm men là 1,011,03). Do vậy tế bào nấm men sẽ chịu lực ly tâm lớn hơn và được tách ra khỏi dung
dịch nuôi cấy.
 Các biến đổi: Thay đổi lượng tạp chất lên men.
 Tiến hành:

Dùng bơm bơm dịch lên men vào máy ly tâm để loại môi trường còn lại. Thời
gian ly tâm càng nhanh càng tốt (không quá 2 giờ). Rửa không làm xấu chất lượng
men nhưng nước rửa phải ở 2 0C, nếu rửa nước ở nhiệt độ thường làm tăng thời gian ly
tâm, có thể ảnh hưởng lên chất lượng thành phẩm. Trong khi nuôi, nếu có sự cố về kỹ
thuật như nhiệt dộ tăng không đủ chất khoáng thì sau khi ly tâm hòa tế bào vào nước
lạnh 20C kết hợp với xử lý sau:
-

Chlotetracylin - hydroclodrid 5g/m3 trong hơn 30 phút.
Axit sorbic 1kg/m3 trong 30 phút.
KH2PO4 (8,5 - 20 kg/m3) từ 1 - 15 phút.

Những chất này một phần hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây nhiễm, đồng
thời có tác dụng “dương” trên hoạt tính sinh sản của nấm men.
Sinh khối nấm men thu được ở dạng sệt có 75 - 80% nước, 20 - 25% chất khô
trong đó có cacbon 40 - 50%, nito 7 - 10% tương ứng với 40 - 60% protein, hydro 5
-7%, oxy 25 - 30%, ác nguyên tố vô cơ 5 - 10% (photpho và kali chiếm 95 - 97% tổng
lượng tro, số còn lại là canxi, magiee, nhôm, lưu huỳnh, clo, sắt. Ngoài ra, còn có một
lượng nhỏ nguyên tố Mn, Mo, Bo, Coban...). sinh khối được đưa vào sấy ở máy sấy
trục hoặc sấy phun.

Trong tế bào nấm men kể cả vi khuẩn, có nhiều vitamin nhóm B (trừ vitamin
B12): tiamin, riboflavin, axit nicoitic, axit folic, đặc biệt rất giàu tiền vitamin D 2
(ergosterin). Dưới ánh sáng tia tử ngoại (tia cực tím) ergosterin sẽ chuyển thành
vitamin D2. Vì vậy trước khi đóng gói sản phẩm sinh khối nấm men được chiếu tia tử
ngoại để vitamin hóa sản phẩm.
e) Sấy khô
 Mục đích: Bảo quản

Huyền phù sinh khối nấm men sau quá trình cô đặc có nồng độ chất khô 40%.
Quá trình sấy nhằm mục đích tách ẩm ra khỏi men, đưa độ ẩm của chúng về dưới 8%
để kéo dài thời gian bảo quản của nấm men. Đồng thời, quá trình sấy cũng làm đa
dạng hóa sản phẩm nhằm thuận tiện cho quá trình vận chuyển và sử dụng.
 Các biến đổi trong quá trình sấy
− Vật lý: hàm ẩm giảm nhanh chóng.

Hóa lý: sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao. Có sự
chuyển pha từ dạng lỏng (dịch lên men) sang dạng rắn.
− Hóa sinh: một số enzyme bị biến tính.
− Sinh học: tế bào nấm men và một số vi khuẩn bị tiêu diệt. Tuy nhiên, do thời gian sấy
rất ngắn nên biến đổi về hóa sinh và sinh học không lớn lắm.
−

f)

Chỉ tiêu chất lượng thành phẩm
Tiêu chuẩn của sinh khối nấm men thương phẩm dùng cho chăn nuôi như sau:

 Chỉ tiêu vi sinh:

- Tổng vi sinh vật hiếu khí không quá 7500 cfu/kg men khô.
- Vi khuẩn thương hàn: không được có.
- Nấm mốc: không quá 50 cfu/kg men khô.
 Chỉ tiêu hóa lý:
−
−
−
−
−
−

−
−

Độ ẩm: không quá 8%.
Protein: không nhỏ hơn 45% (tính theo chất khô), với men ở loại khô là 56%.
Lizin, metionin và tryptophan tương ứng không dưới 0,5; 1,4; 1,1% của protein
khô.
Độ tiêu hóa của protein không dưới 75-80%.
Giá trị sinh học của protein khô không dưới 55%.
Các vitamin B1,B2,B5 tương ứng không dưới 10,30 và 300mg/kg. Hàm lượng
tro: đối với men rượu từ rỉ đường không quá 14% men khô tuyệt đối, còn men
rượu từ bã rượu ngũ cốc thì không quá10%.
Tạp chất kim loại sau khi tách sắt có thể còn có trong chế phẩm men ở dạng
các mẫu vảy nhỏ là kim loại bắt từ hoặc không bắt từ.
Những tạp chất kim loại là thể mảnh kim loại không bắt từ phải cókích thước
mảnh, miếng kim loại không quá 2mm. Hàm lượng kim loại mảnh có kích
thước < 2mm (mg/1kg men khô): < 20.

−

Các kim loại từ tính: không quá 0,003% (chì và asen không quá 5mg/kg).

3. Sản xuất men nước

Men nước được sản xuất phục vụ cho nhu cầu sử dụng tại chỗ
 Ưu điểm: Quá trình sản xuất đơn giản, giá thành hạ, có thể cho chất lượng tốt so với

men ép và men khô
 Nhược điểm: Không bảo quản được lâu, vận chuyển khó khăn
Nguyên liệu dùng sản xuất men nước là bột, thóc mầm hoặc chế phẩm mốc có
hoạt lực amylase, vi khuẩn lactic (Lactobacterium delbrucki) và nấm men
Saccharomyces cerevisiae.
Vi khuẩn Lactobacterium delbrucki dùng acid hóa và cải thiện thành phần dinh
dưỡng của môi trường cho nuôi cấy nấm men ở giai đoạn sau. Đây là giống vi khuẩn
lactic lên men đồng dạng cho sản phẩm là acid lactic.
Dịch bột thủy phân bằng thóc hoặc chế phẩm mốc: trộn bột: nước theo tỷ lệ 1:3
 nấu chín  làm nguội 48 - 500C  thêm 3% thóc mầm hoặc 0,8 - 1% chế phẩm mốc
Asp.Awamori hoặc Asp.Oryzae giữ 8 - 14h  dịch bột được đường hóa và đông thời
tích tụ acid đến khi môi trường đạt 11-12 0C acid thì có thể đưa vào nuôi cấy nấm
men.
Giống men: Saccharomyces cerevisiae cấy chuyển trên môi trường malt (ống
nghiệm) để ở 28 - 300C trong 6 - 12h  nhân giống, cấy vào 3 bình tam giác chứa
100ml nước malt (mạch nha) ở nhiệt độ 300C trong 24h  chuyển sang bình 5 - 6lit.
Giống men sau khi nhân giống chuyển vào dịch bột thủy phân đã acid hóa và làm
nguội đến 28 - 300C, giữ ở nhiệt độ này 14 - 15h không sục khí hoặc sục khí gián đoạn
kết hợp khuấy. Ở nhiệt độ này, vi khuẩn lactic ưa nhiệt ngừng phát triển và ngừng tích
tụ acid. Nấm men tiêu hóa đường và acid lactic để tăng sinh khối đồng thời lên men
rượu. Môi trường lên men có nồng độ acid cao tạo điều kịện thuận lợi cho nấm men

phát triển và hạn chế sự phát triển vi sinh vật tạp nhiễm. Người ta có thể sản xuất nấm
men theo phương pháp này mà không cần phải vô trùng.
Từ men nước có thể ly tâm thu men dạng sữa hoặc dạng nhão và đem đóng
thành bánh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Đức Lượng – Công nghệ vi sinh vật 2,3 – Vi sinh vật công nghiệp NXB
ĐHQG TP.HCM.
[2]. Giáo trình Vi sinh vật học thực phẩm – Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm
TP.HCM – Năm 2014


[3]. Giáo trình Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm – Trường đại học
Công Nghiệp Thực phẩm TP.HCM – Năm 2015

[4]. Link tài liệu tham khảo:
/> />