Nghiên cứu ứng dụng nấm men ưa béo yarrowia lipolytica trong xử lý phụ phẩm thủy sản đầu cá ngừ vây vàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NẤM MEN ƢA BÉO
YARROWIA LIPOLYTICA TRONG XỬ LÝ PHỤ PHẨM
THỦY SẢN - ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG

Giáo viên hƣớng dẫn:

TS. TẠ THỊ MINH NGỌC

Sinh viên thực hiện:

PHẠM THỊ BÍCH DUYÊN

Mãsố sinh viên:

56132235

Khánh Hòa, năm 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NẤM MEN ƢA BÉO
YARROWIA LIPOLYTICA TRONG XỬ LÝ PHỤ PHẨM
THỦY SẢN - ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG

GVHD

TS. TẠ THỊ MINH NGỌC

SVTH

PHẠM THỊ BÍCH DUYÊN

MSSV

56132235

Khánh Hòa, tháng 7 năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là

: PHẠM THỊ BÍCH DUYÊN

MSSV

: 56132235

Hiện đang là sinh viên lớp Công nghệ sau thu thu hoạch (khóa 2014 – 2018).
Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng nấm men ƣa béo
Yarrowia lipolytica trong xử lýphụ phẩm thủy sản – đầu cángừ vây vàng” là kết quả
học tập vàsự nỗ lực của tôi trong suốt quátrì
nh nghiên cứu, trung thực, nghiêm túc.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu của mì
nh.

Sinh viên thực hiện

PHẠM THỊ BÍCH DUYÊN

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đƣợc đề tài này, em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của nhiều
thầy côgiáo, bạn bè và ngƣời thân. Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất
đến cả tập thể và cá nhân đã giúp đỡ em trong thời gian học tập vàthực hiện đề tài:
Em xin chân thành biết ơn các Thầy Cô giáo trong Nhà trƣờng và đặc biệt là
các thầy cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã truyền đạt cho em những kiến thức quý
báu trong suốt quátrình học tập tại trƣờng.
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến côTS. Tạ Thị Minh Ngọc đã tận tình
hƣớng dẫn, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu, cho em những lời khuyên hữu í
ch
trong suốt thời gian em thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Hồng Ngân vàcôPhạm Thị Lan đã giúp
đỡ em trong quátrình thực hiện nghiên cứu.
Em xin chân thành biết ơn các thầy côquản lýcác phòng thínghiệm: Phòng thí
nghiệm hóa sinh, phòng thínghiệm công nghệ sinh học, khu thínghiệm Công Nghệ

Cao đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quátrì
nh nghiên cứu.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thành viên trong gia đình, các bạn
bènhững ngƣời không những động viên màcòn sát cánh với em vànhiệt tình giúp đỡ
em thực hiện đề tài.

Sinh viên

PHẠM THỊ BÍCH DUYÊN

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 2
1.1. Tổng quan về cángừ vàphế liệu cángừ ............................................................... 2
1.1.1. Giới thiệu chung về cángừ ............................................................................. 2
1.1.2. Tình hình khai thác, chế biến vàxuất khẩu cángừ ở Việt Nam..................... 2
1.1.3. Thành phần hóa học của cángừ vây vàng ...................................................... 4
1.1.4. Phế liệu cángừ và hƣớng tận dụng................................................................. 5
1.2. Tổng quan về enzyme protease ............................................................................. 6
1.3. Tổng quan về quá trình thủy phân protein ............................................................ 7
1.3.1. Quá trình thủy phân ........................................................................................ 7

1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme ............................... 8
1.3.3. Một số sản phẩm từ quátrì
nh thủy phân nguyên liệu từ cá.......................... 10
1.4. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về thủy phân protein .............. 11
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................... 11
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ................................................................. 12
1.5. Tổng quan về nấm men Yarrowia lipolytica ....................................................... 13
1.5.1. Y. lipolytica, loài nấm men phi truyền thống ................................................ 13
1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của Yarrowia lipolytica .................. 14
1.5.3. Khả năng ứng dụng công nghiệp của Y. lipolytica ....................................... 18
CHƢƠNG 223
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 23
2.1. Nguyên vật liệu ................................................................................................... 23
2.1.1. Dụng cụ, máy móc thiết bị ............................................................................ 23
iii


2.1.2. Hóa chất vànguyên vật liệu.......................................................................... 23
2.1.2.1. Hóa chất .................................................................................................. 23
2.1.2.2. Nguyên vật liệu ...................................................................................... 24
2.2. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................... 24
2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 24
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu..................................................................................... 25
2.4.1. Xác định thành phần hóa học của đầu cángừ .............................................. 25
2.4.2. Phƣơng pháp xử lýnguyên liệu đầu cá......................................................... 26
2.4.2. Phƣơng pháp phân tích thành phần hóa học cơ bản ..................................... 27
2.4.2.1. Xác định hàm lƣợng protein bằng phƣơng pháp Kjeldahl TCVN
8557:2010. ........................................................................................................... 27
2.4.2.2. Xác định hàm lƣợng lipid theo phƣơng pháp Bligh Dyer. ..................... 29
2.4.2.3. Xác định độ ẩm theo phƣơng pháp chuẩn AOAC 950.46 (2000) .......... 30

2.4.2.4. Xác định hàm lƣợng tro theo phƣơng pháp chuẩn AOAC 923.03
(2000) .................................................................................................................. 31
2.4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu vi sinh .................................................................. 31
2.4.3.1. Phƣơng pháp nuôi cấy nấm men ............................................................ 31
2.4.3.2. Xác định năng suất tạo sinh khối ........................................................... 33
2.4.4. Phƣơng pháp xử lýsố liệu ............................................................................ 33
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 34
3.1 Thành phần nguyên liệu đầu cángừ vây vàng ..................................................... 34
3.2. Ảnh hƣởng của pH tới sự thủy phân đầu cángừ vây vàng bằng enzyme
Protamex .................................................................................................................... 34
3.3. Đánh giá khả năng sử dụng chất dinh dƣỡng trong dịch thủy phân đầu cá
ngừ vây vàng của nấm men Y. lipolytica ................................................................... 36
3.4. Ảnh hƣởng của điều kiện nuôi cấy tới khả năng sử dụng chất dinh dƣỡng
trong dịch thủy phân của nấm men Y. lipolytica ........................................................ 37
3.4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ cấy giống tới khả năng sử dụng nitơ và lipid trong
dịch thủy phân của nấm men Y. lipolytica .............................................................. 37

iv


3.4.2. Ảnh hƣởng của pH tới khả năng sử dụng nitơ và lipid trong dịch thủy
phân của nấm men Y. lipolytica .............................................................................. 39
3.3.4. Ảnh hƣởng của thể tích nuôi tới khả năng sử dụng nitơ và lipid trong
dịch thủy phân của nấm men Y. lipolytica .............................................................. 41
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................. 44
4.1. Kết luận ............................................................................................................... 44
4.2. Đề xuất ýkiến ..................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 45
A. Tài liệu tham khảo Tiếng Việt .............................................................................. 45
B. Tài liệu tham khảo Tiếng Anh ............................................................................... 46

C. Tài liệu tham khảo internet .................................................................................... 49
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 50
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍNGHIỆM ........................................................................... 50

v


KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Nghĩa đầy đủ

Stt

Từ viết tắt

1

EPA

Eicosapentaenoic

Axit eicosapentaenoic

2

DHA

Docosahexaenoic

Axit docosahexaenoic

3

FAO

Food and Agriculture Qrganization

Tổ chức Lƣơng thực vàNông

of the United Nations

nghiệp Liên Hiệp Quốc

4

WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế Thế giới

5

YPDA

Yeast pepton dextrose agar

6

YPD

Yeast pepton dextrose

7

DTP

Dịch thủy phân

Môi trƣờng yeast pepton
dextrose agar
Môi trƣờng yeast pepton
dextrose
Dịch thủy phân

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Sản lƣợng khai thác cángừ đại dƣơng tháng 5 và 5 tháng đầu 2016 ............. 3
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của cángừ ...................................................................... 5
Bảng 1.3: Thành phần dinh dƣỡng của cángừ vây vàng ................................................ 5
Bảng 1.4: Tổng hợp một số enzyme thƣơng mại ............................................................ 6
Bảng 1.5: Các sản phẩm ứng dụng của Y. lipolytica ..................................................... 18
Bảng 1.6: Vídụ sử dụng Y. lipolytica để xử lýhay nâng cao giátrị cho phế phẩm ..... 21
Bảng 2.1: Dụng cụ, máy móc thiết bị ............................................................................ 23
Bảng 2.2: Thành phần các môi trƣờng sử dụng trong đề tài ......................................... 33
Bảng 3.1: Thành phần hóa học của đầu cángừ vây vàng ............................................. 34
Bảng 3.2: Thành phần dịch thủy phân đầu cángừ vây vàng ......................................... 36

vii


DANH MỤC HÌNH
Hì
nh 1.1 Sản lƣợng khai thác cángừ 5 tháng đầu năm 2016 và cùng kỳ ....................... 3
Hì
nh 1.2 Tổng giátrị xuất khẩu cángừ Việt Nam đạt 271 triệu USD trong nửa
đầu năm 2017................................................................................................................... 4
Hì
nh 1.3 Hình tế bào Y. lipolytica 0544 ........................................................................ 14
Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu ............................................................................. 25
Hình 2.2 Quy trình xác định thành phần hóa học của cángừ vây vàng ........................ 26
Hình 2.3 Sơ đồ xử lývàthủy phân đầu cángừ vây vàng .............................................. 26
Hì
nh 3.1 Hiệu suất thu hồi nitơ khi thủy phân đầu cángừ vây vàng với enzyme
Protamex ........................................................................................................................ 35
Hì
nh 3.2 Hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cángừ vây vàng với enzyme
Protamex ........................................................................................................................ 35
Hì
nh 3.3 Tỷ lệ sử dụng chất dinh dƣỡng khi nuôi cấy Y. lipolytica trên DTP đầu
cá và trên môi trƣờng YPD ............................................................................................ 36
Hình 3.4 Hàm lƣợng nitơ trong dịch thủy phân sau 72 h theo tỷ lệ cấy giống ............. 37
Hình 3.5 Hàm lƣợng lipid trong dịch thủy phân sau 72 h theo tỷ lệ cấy giống ............ 38
Hì
nh 3.6 Biến đổi hàm lƣợng nitơ và lipid trong dịch thủy phân và năng suất tạo
sinh khối theo tỷ lệ cấy giống ........................................................................................ 38
Hình 3.7 Hàm lƣợng nitơ trong dịch thủy phân sau 72 h theo pH nuôi ........................ 39

Hình 3.8 Hàm lƣợng lipid trong dịch thủy phân sau 72 h theo pH nuôi ....................... 40
Hì
nh 3.9 Biến đổi hàm lƣợng nitơ và lipid trong dịch thủy phân và năng suất tạo
sinh khối theo pH nuôi .................................................................................................. 40
Hình 3.10 Hàm lƣợng nitơ trong dịch thủy phân sau 72 h theo thể tí
ch nuôi ............... 41
Hình 3.11 Hàm lƣợng lipid trong dịch thủy phân sau 72 h theo thể tí
ch nuôi .............. 42
Hì
nh 3.12 Biến đổi hàm lƣợng nitơ và lipid trong dịch thủy phân và năng suất tạo
sinh khối theo thể tích nuôi ........................................................................................... 42

viii


MỞ ĐẦU
Thủy sản làmột trong những ngành kinh tế quan trọng góp phần không nhỏ vào
GDP của nền kinh tế. Tuy nhiên, bên cạnh những cái mang lại, ngành chế biến thủy
sản cũng thải ra môi trƣờng một lƣợng phế liệu rất lớn và đƣợc xem làmột trong sáu
ngành gây ônhiễm môi trƣờng nhất. Trong các mặt hàng chế biến thủy sản, cángừ là
mặt hàng xuất khẩu đứng thứ 3 ở Việt Nam, chỉ sau tôm vàcátra. Tuy nhiên chỉ có
khoảng 70-80 % thịt cá đƣợc chế biến thành sản phẩm, còn lại hàng năm các nhà máy
thải ra khoảng 20 % sản phẩm phụ, chủ yếu là đầu cángừ. Lƣợng phế liệu này nếu
không đƣợc xử lý sẽ để lại hậu quả rất lớn do đặc trƣng của thủy sản làdễ ƣơn hỏng
gây mùi hôi thối, khóchịu.
Hiện nay, việc tận dụng đầu cá để đƣa vào sản xuất phục vụ cho con ngƣời
cũng nhƣ trong chăn nuôi khá phổ biến. Một số điển hình nhƣ: thủy phân đầu cángừ
vây vàng với enzyme Alcalase để lấy dầu, tạo ra đƣợc sản phẩm dầu cárất cần thiết
cho việc sản xuất thức ăn cho nuôi trồng thủy sản. Ngoài ra, hiện nay trên thị trƣờng
còn ứng dụng ủ đồng thời enzyme với cá để tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ tăng

trƣởng nhanh, hay nguồn thức ăn cho trong chăn nuôi. Vấn đề đáng quan tâm là hàm
lƣợng chất béo trong đầu cángừ khácao (25±1 %) nên việc bảo quản sản phẩm sẽ bị
rút ngắn lại, điển hình làbột cá. Lipid còn lại trong bột cálànguyên nhân gây ôi hóa
vàlàm giảm chất lƣợng sản phẩm. Nhận thấy đƣợc vấn đề đáng quan tâm, chúng tôi đã
đề xuất việc ứng dụng nấm men ƣa béo Y. lipolytica, làchủng nấm men có khả năng
sử dụng lipid làm nguồn cacbon duy nhất, để xử lýphần lipid còn trong dịch thủy phân
đồng thời tạo ra sản phẩm mới cógiátrị gia tăng là sinh khối nấm men.
Mục tiêu đề tài làkhảo sát khả năng sử dụng nitơ và lipid nấm men ƣa béo Y.
lipolytica trên dịch thủy phân đầu cángừ vây vàng.
Ý nghĩa của đề tài: giúp các doanh nghiệp xử lý đƣợc nguồn phụ phẩm bảo vệ
môi trƣờng, giúp bảo quản sản phẩm từ dịch thủy phân đầu cángừ, đồng thời tạo ra
sản phẩm sinh khối nấm men Y. lipolytica mang giátrị dinh dƣỡng cao góp phấn đa
dạng hóa sản phẩm trên thị trƣờng.
Vì đây là lần đầu tiên làm quen với công tác nghiên cứu, với kinh nghiệm thực
tế vàkiến thức bản thân còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn nên trong quátrì
nh
thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu xót, sai lầm. Rất mong nhận đƣợc sự
đóng góp ý kiến của quýThầy Côvàcác bạn để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn.
1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cángừ vàphế liệu cángừ
1.1.1. Giới thiệu chung về cángừ
Cángừ đại dƣơng là nhóm cá xƣơng cứng nƣớc mặn thuộc giống Thunnus, họ
cáScombridae. Giống cángừ Thunnus có mƣời lăm loài với các kích thƣớc rất khác
nhau [27], dao động từ cángừ ồ (chiều dài tối đa: 50 cm, trọng lƣợng: 1,8 kg) đến các
cángừ vây xanh Đại Tây Dƣơng (chiều dài tối đa: 4,6 m, trọng lƣợng: 684 kg) [50].
Cá ngừ phân bố ở Thái Bình Dƣơng, Ấn độ dƣơng, Đại Tây Dƣơng, biển
Caribe và Địa Trung Hải, khoảng từ 40 vĩ độ Bắc đến 40 vĩ độ Nam. Biển Việt

Nam có nhiều loài cángừ, ngƣ trƣờng đánh bắt chủ yếu làvùng giữa biển Đông –
Tây Nam Bộ, Vịnh Bắc Bộ cũng có cá ngừ nhƣng ít hơn nhiều [9]. Trong tổng số 4
triệu tấn cángừ đánh bắt đƣợc hàng trăm trên thế giới, có tới 65 % sản lƣợng khai
thác ở Thái Bình Dƣơng, 21 % ở Ấn Độ Dƣơng và 14 % ở Đại Tây Dƣơng, trong
đó cá ngừ vây vàng chiếm 30 % và cá ngừ mắt to chiếm khoảng 10 % tổng sản
lƣợng cángừ thế giới [11].
Cángừ vây vàng làloài cánổi lớn cógiátrị kinh tế cao trong nhóm cángừ đại
dƣơng, chỉ đứng sau cángừ vây xanh Phƣơng Bắc vàcángừ vây xanh Phƣơng Nam
vàlàloài cóphân bố rộng trên thế giới.
Có5 loại cángừ khai thác chính trên thế giới làcángừ vằn, cángừ vây vàng, cá
ngừ vây dài, cángừ mắt to, cángừ vây xanh.
1.1.2. Tì
nh hì
nh khai thác, chế biến vàxuất khẩu cángừ ở Việt Nam
Thủy sản làmột trong những ngành chủ lực của Việt Nam, đóng góp không nhỏ
vào GDP quốc gia. Theo bộ thủy sản, hàng thủy sản Việt Nam hiện đã có mặt gần 100
nƣớc vàvùng lãnh thổ. Các mặt hàng cángừ đại dƣơng là một trong những mặt hàng
chủ lực của Việt Nam đứng thứ ba sau tôm vàcátra, hàng năm đem về cho nƣớc nhà
một nguồn ngoại tệ đáng kể. Phần lớn cángừ đƣợc xuất khẩu sang các nƣớc, khu vực
có nhu cầu lớn về hàng hải: Nhật Bản, EU, Mỹ… Từ cángừ có thể sản xuất các sản
phẩm cógiátrị kinh tế là Shasimi, Shusi. Trong đó, cá ngừ vây vàng vàcángừ mắt to
đƣợc chútrọng nhất.
2


Sản lƣợng khai thác Cángừ Đại dƣơng 5 tháng đầu năm 2016 tăng 7,1 % so với
cùng kỳ, ƣớc đạt 9,605 tấn, trong đó Bình Định ƣớc đạt 4,720 tấn, PhúYên 2,911 tấn,
Khánh Hòa 1,974 tấn.
Bảng 1.1: Sản lƣợng khai thác cángừ đại dƣơng tháng 5 và 5 tháng đầu 2016

TT

Tỉnh

Đơn vị

1

Bì
nh Định

2
3

Ƣớc năm 2016

So sánh cùng kì5 tháng

Ƣớc tháng 5

Ƣớc 5 tháng

(%)

Tấn

320

4.720

113.2

PhúYên

Tấn

398

2.911

93.9

Khánh Hòa

Tấn

474

1.974

115.9

Tấn

1.192

9.605

107.1

Tổng cộng

Nguồn: số liệu báo cáo của Chi cục KT&BVNLTS Bình Đinh, Phú Yên, Khánh Hòa

Nguồn: Trung tâm Thông tin Thủy sản tổng hợp
Hình 1.1 Sản lượng khai thác cángừ 5 tháng đầu năm 2016 và cùng kỳ

3


Nguồn: Nguyễn Hà(01/01/2017)
Hình 1.2 Tổng giátrị xuất khẩu cángừ Việt Nam đạt 271 triệu USD
trong nửa đầu năm 2017

Nửa đầu năm 2017, tổng giátrị xuất khẩu của ngành cángừ đạt 271 triệu USD,
tăng 21 % so với cùng kỳ.
Xuất khẩu cángừ sang các thị trƣờng chí
nh hầu hết đều tăng so với cùng kỳ.
Xuất khấu các mặt hàng cángừ của Việt Nam sang các nƣớc trên thế giới đều tăng so
với cùng kỳ năm 2016. Trong đó, xuất khẩu cángừ chế biến đóng hộp tăng mạnh 33,7
% so với cùng kỳ năm trƣớc.
Hiện các sản phẩm cángừ của Việt Nam đã xuất đƣợc sang 97 nƣớc trên thế
giới, mở rộng so với cùng kỳ năm ngoái, điều này đã giúp đẩy mạnh xuất khẩu cángừ
của Việt Nam trong nửa đầu năm 2017. Top 8 thị trƣờng xuất khẩu cángừ chí
nh của
Việt Nam không có sự thay đổi so với quý trƣớc, bao gồm: Mỹ, EU, Israel, ASEAN,
Nhật Bản, Canada, Trung Quốc vàMexico, chiếm 88 % tổng giátrị xuất khẩu cángừ
trong 6 tháng đầu năm 2017. Trong đó, xuất khẩu cángừ sang thị trƣờng Mexico tăng
trƣởng rất ấn tƣợng 125 %. Với tốc độ tăng trƣởng cao nhƣ vậy nƣớc này đã vƣợt qua
Canada vàTrung Quốc trở thành thị trƣờng xuất khẩu lớn thứ 6 của Việt Nam [49].

1.1.3. Thành phần hóa học của cángừ vây vàng
Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cángừ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:
giống loài, kích thƣớc, mùa vụ, vị trí địa lýkhu vực khai thác, thời kỳ sinh sản… thành
4


phần hóa học và dinh dƣỡng quyết định đến giátrị từng loại cángừ. Thành phần hóa
học của cángừ đƣợc thể hiện dƣới đây:
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của cángừ

Nƣớc

Protein

Chất béo

Carbonhydrate

Tro

70 ÷75

20 ÷25

1 ÷25

0,1 ÷1

1,0 ÷1,5

Nguồn: />Bảng 1.3: Thành phần dinh dƣỡng của cángừ vây vàng

Thành phần dinh dƣỡng trong 100g thực phẩm ăn đƣợc
Năng

Thành phần chính

lƣợng

Muối khoáng

Nƣớc Protein Lipit Tro Ca

Kcal

P

g

107

74,4

23,6

Fe

Vitamin

Na K

mg
1,4

2,3

65 471 1,6

A
µg

-

-

B1

B2

PP

mg

140 0,02 0,21 16

Nguồn: />
1.1.4. Phế liệu cángừ và hƣớng tận dụng
Sản lƣợng khai thác cángừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong đó
40-60 % làphế liệu bao gồm chủ yếu là: đầu, xƣơng, vây da, nột tạng… trong đó đầu
cáchiếm 20 % khối lƣợng nguyên con [13]. Nƣớc ta khai thác hàng năm đƣợc khoảng

trên 30.000 tấn mỗi năm, nhƣ vậy lƣợng phế liệu cángừ khoảng 12.000-18.000 tấn với
khoảng 6.000 tấn đầu cá.
Đầu vàbộ xƣơng cá ngừ chứa rất nhiều cơ thịt, vìvậy ta có thể lợi dụng quá
trì
nh thủy phân để tạo ra những sản phẩm có ích nhƣ thức ăn chăn nuôi, có thể sử dụng
sản phẩm thủy phân trong việc sản xuất bột nêm gia vị, bột đạm dinh dƣỡng, nƣớc
mắm…
Nội tạng cángừ lànguồn enzyme Protease rất lớn hiện nay đang đƣợc các nhà
nghiên cứu quan tâm. Enzyme đƣợc chiết rút để phục vụ cho quá trì
nh thủy phân
protein, nâng cao giátrị sản phẩm thủy phân.
Xƣơng, da cá ngừ lànguyên liệu tốt dùng để sản xuất keo cácóchất lƣợng cao.
Gelatin trong công nghiệp thực phẩm vàrất nhiều công dụng trong công nghiệp.
Các nghiên cứu cho thấy thành phần đầu cángừ rất giàu protein vàlipid, cóthể
5


sử dụng để sản xuất dầu cávàbột cá. Đã có nhiều nghiên cứu thủy phân đầu cángừ
nhằm thu hồi dầu cá cũng nhƣ dịch thủy phân ứng dụng vào sản xuất nƣớc mắm đầu
cángừ [6] [8]. Tuy nhiên, theo tìm hiểu của chúng tôi, chƣa có báo cáo nào về việc sử
dụng đầu cáhay dịch thủy phân để sản xuất sinh khối nấm men.
1.2. Tổng quan về enzyme protease
Các protease kháphổ biến ở động vật, thực vật vàvi sinh vật. Ở thực vật, từ quả
đu đủ có thể thu đƣợc papain, từ quả và đọt dứa cóthể thu nhận bromelin, từ hạt đậu
tƣơng có thể thu nhận urease…, từ mô động vật (thu pesin từ dạ dày, thu trypsin,
chymotrypsin từ tuỵ tạng), hoặc từ vi sinh vật (các chủng có khả năng sinh tổng hợp
proteaza nhƣ Bacillus, Aspergillus, Penecillium, Clostridium, Streptomyces…).
Hiện nay trên thị trƣờng córất nhiều loại protease (bảng 1.4)
Bảng 1.4: Tổng hợp một số enzyme thƣơng mại

Nhiệt độ hoạt

Khoảng pH

động(°C)

tối ƣu

Protamex

35-60

5,5-7,5

Alcalase

55-70

6,5 - 8,5

Neutrase

45-55

5,5-7,5

Devolase

60

9,5-10,5

Flavourzyme

50-55

5,0-7,0

Enzyme

Nguồn

Phân loại

Bacillus sp

Endoprotease

Bacillus
licheniformis
Bacillus subtilis
Bacillus
licheniformis

Endoprotease
Endoprotease
Endoprotease
Exopeptidase

Aspegillus oryzae

Endoprotease

Protamex là protease của Bacill (Bagsvaerd, Denmark). Enzyme có hoạt tí
nh
endoprotrase. Điều kiện tối ƣu của Protamex trong khoảng pH=5,5-7,5 ở nhiệt độ 3565oC. Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g. Enzyme này bị bất hoạt ở 85oC trong 10 phút
vàở pH thấp [37].
Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tí
nh endo và exoprotease (amino
peptidase), đƣợc sản xuất từ quátrì
nh lên men chì
m loài Aspergillus oryzae này hoạt
động thủy phân protein trong điều kiện trung tí
nh hoặc axit yếu. Điều kiện hoạt động
6


tối ƣu của Flavourzyme 500L là pH=5,0-7,0, nhiệt độ khoảng 50oC. Flavourzyme
500L có hoạt tính 500 LAPU/g. Flavourenzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 90oC
trong 10 phút hoặc 120oC trong 5 giây [37]. Đây là một trong những enzyme khi thủy
phân protein thu dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy phân nhƣ
Neutrase, Alcalase hay Protamex.
Neutrase là endoprotease đƣợc chiết từ vi khuẩn đƣợc sử dụng để thủy phân
protein. Enzyme này chỉ cắt protein ở mức độ vừa phải hoặc tạo thành các đoạn
peptide. Điều kiện hoạt động tốt của Neutrase 0,8L làpH=5,5-7,5 ở nhiệt độ 45-55oC.
Neutrase cóhoạt tí
nh 0,8 AU/g vàbị ức chế khi pH < 4 [32].
Alcalase 2,4L là protease của Bacillus incheniformis với hoạt tí
nh
endopeptidase. Alcalase là enzyme thƣơng mại thuộc nhóm serine protease subtilisin
A. Hoạt tính của Alcalase 2,4L là2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động

tốt nhất của Alcalase làpH=8, nhiệt độ 50-60oC [34].
1.3. Tổng quan về quá trình thủy phân protein
1.3.1. Quá trình thủy phân
Quátrình thủy phân làquátrì
nh phân cắt một số liên kết nhị dƣơng (dipositive
bond) trong hợp chất hữu cơ thành các thành phần đơn giản dƣới tác dụng của các chất
xúc tác vàcó sự tham gia của yếu tố nƣớc trong phản ứng [1]. Cơ chất của quátrì
nh
thủy phân làtập hợp những hợp chất cao phân tử vàchứa đựng liên kết nhị dƣơng nhƣ:
tinh bột, protein, xenluloza, pectin, glucose và một số hợp chất hữu cơ nhƣ lipid,
ATP,…các chất này thƣờng làcác thành phần cấu tạo của nguyên liệu .
Sơ đồ quátrình thủy phân protein:
Protein

Xúc tác

Polypeptid

Xúc tác

Peptid

Xúc tác

Acid amin

Quátrình thủy phân protein làquátrì
nh phân cắt mạch peptid tại các liên kết
peptid qua các dạng trung gian nhƣ pepton, polypeptid, peptid và cuối cùng là acid
amin theo phản ứng sau:

7


Nhƣ vậy sản phẩm thủy phân của protein là bao gồm các pepton, polypeptid,
peptid vàcác acid amin.
Trong hầu hết các acid amin thu nhận đƣợc khi thuỷ phân protein đều ở dạng
L-α amino acid. Vị của acid amin phụ thuộc vào cấu trúc không gian, dạng L có vị
đắng, dạng D có vị ngọt, còn acid amin có gốc R mạch vòng có cả vị đắng và vị
ngọt. Cƣờng độ vị phụ thuộc vào giátrị “ngƣỡng nồng độ”, là nồng độ thấp nhất để
có thể cảm nhận sự có mặt của acid amin. Ngƣỡng này lại phụ thuộc vào tính kỵ
nƣớc của gốc R trong phân tử acid amin. L-tryptophan và L-tyrosine có vị đắng
nhất. Acid L-glutamit, acid ở nồng độ cao có vị ngọt của thịt, ở nồng độ thấp tăng
vị cho sản phẩm thực phẩm [12].
1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme
Tốc độ phản ứng của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhƣ bản
chất vànồng độ các chất phản ứng, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH môi trƣờng, nồng
độ ion trong môi trƣờng, nồng độ các chất kìm hãm, các chất hoạt hóa enzyme...
 Ảnh hƣởng của nhiệt độ: giống nhƣ các phản ứng hóa học, các phản ứng cho
enzyme xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Theo quy luật của phản ứng hóa học
thìkhi nhiệt độ tăng thìtốc độ phản ứng tăng, nhƣng vì bản chất của enzyme làprotein
nên nhiệt độ chỉ tăng cao đến mức nhất định. Đa số các enzyme sẽ bị mất hoạt tí
nh ở
nhiệt độ 60°C trở lên, trong nhiệt độ thí
ch hợp nếu cứ tăng lên 10°C thìtốc độ phản
ứng tăng lên 1,5-2 lần.
Nhiệt độ thích hợp của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thời gian tác dụng
dài thìnhiệt độ thích hợp của enzyme càng thấp. Ngoài ra còn phụ thuộc vào nồng độ
enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme cũng sẽ làm biến đổi tác dụng của
nhiệt độ.

8


 Ảnh hƣởng của pH: enzyme rất nhạy cảm với pH của môi trƣờng. Mỗi
enzyme chỉ thích hợp ở một pH xác định gọi làpH tối thích của enzyme.
Một số enzyme hoạt động ở pH thấp nhƣ pepsin pH=1,8-2,2 vàhoạt động ở pH
cao nhƣ tripsine pH=5-9, cùng một số loại enzyme thu đƣợc ở các nguồn khác nhau
cũng có pH tối thí
ch khác nhau.
- pH của môi trƣờng ảnh hƣởng tới tốc độ phản ứng cóthể do:
+ pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt
động của enzyme, làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng
xúc tác vàcóthể làm thay đổi cấu trúc trung tâm của enzyme.
+ pH cũng làm thay đổi trạng thái ion hóa cơ chất, tại pH tối thí
ch, phân tử cơ
chất đƣợc ion hóa tới trạng thái thí
ch hợp nhất cho sự kết hợp với enzyme, nhờ đó
phản ứng cóvận tốc cao nhất.
 Ảnh hƣởng của thời gian: trong quátrì
nh thủy phân, thời gian tác dụng của
enzyme lên cơ chất có ảnh hƣởng tới hoạt động của nó và đến chất lƣợng của sản
phẩm. Thời gian tác dụng càng dài thìsự tác dụng càng triệt để. Mặt khác nếu thời
gian tác dụng quángắn thìsự phân giải protein chƣa triệt để, nhƣ vậy hiệu suất thủy
phân thấp gây khó khăn cho công đoạn tiếp theo, gây lãng phínguyên vật liệu, không
tận dụng hết nguyên liệu ban đầu.
 Ảnh hƣởng của nồng độ muối: muối ăn có tác dụng kìm hãm hoạt động của
vi sinh vật gây thối rữa và các vi sinh vật không chịu muối, có tác dụng bảo quản
nguyên liệu trong quátrình thủy phân. Mặt khác, muối ăn còn điều vị mặn tùy theo
lƣợng muối bổ sung vào, ở nồng độ giới hạn cho phép thì thúc đẩy enzyme hoạt động
mạnh, nếu vƣợt qua giới hạn cho phép thìsẽ kìm hãm sự hoạt động của enzyme.

 Ảnh hƣởng của ion kim loại: một số enzyme không bị ảnh hƣởng rõrệt của
sự có mặt hay không có mặt đối với ion kim loại, nhƣng có nhiều enzyme khác chịu
ảnh hƣởng sâu sắc của nồng độ vàbản chất của ion kim loại. Có những ion kim loại
hầu nhƣ tuyệt đối cần thiết cho sự hoạt động của một số enzyme, nhƣng một số ion
kim loại lại ức chế hoạt động của enzyme này.
 Ảnh hƣởng của chất kìm hãm: chất kìm hãm làchất làm yếu hoặc chấm dứt
toàn bộ phản ứng của enzyme. Cóhai loại chất kì
m hãm: kìm hãm cạnh tranh lànhững
9


chất kìm hãm thuận nghịch enzyme, có cấu trúc cơ chất, do đó có khả năng kết hợp
vào trung tâm hoạt động của enzyme, do vậy nó chiếm chỗ kết hợp của cơ chất làm
giảm vận tốc xúc tác. Kìm hãm không cạnh tranh làchất kết hợp ở vị tríkhác với trung
tâm hoạt động làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hƣớng
không cólợi cho hoạt động xúc tác của enzyme, làm giảm vận tốc xúc tác.
 Ảnh hƣởng của chất hoạt hóa: chất hoạt hóa lànhững chất cókhả năng làm
tăng hoạt động xúc tác của enzyme hoặc làm cho enzyme ở dạng không hoạt động
thành dạng hoạt động. Chất hoạt hóa có thể làm tăng hay phục hồi hoạt động của
enzyme một cách gián tiếp hay trực tiếp. Hoạt hóa không gián tiếp: làm tăng tốc độ
phản ứng của enzyme bằng cách loại trừ chất kìm hãm ra khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc
tham gia trực tiếp phản ứng, nhƣng không tác dụng trực tiếp với phân tử enzyme. Hoạt
hóa gián tiếp: chất này cótác dụng trực tiếp vào trung tâm hoạt động của enzyme hoặc
làm thay đổi cấu hình không gian của phân tử enzyme theo hƣớng cólợi cho hoạt động
xúc tác.
 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme: đối với các phản ứng enzyme, tốc độ phản
ứng thủy phân tỉ lệ với nồng enzyme. Khi nồng độ enzyme quácao nếu tiếp tục thêm
enzyme, sự biến đổi của tốc độ thủy phân là không đáng kể. Vìvậy, tốt hơn là sử dụng
nồng độ enzyme thích hợp để đạt hiệu quả thủy phân cực đại vàgiảm giáthành.
 Ảnh hƣởng của nồng độ cơ chất: trong các phản ứng do enzyme vàcơ chất,

trƣớc hết phải tạo thành phức trung gian giữa enzyme và cơ chất. Sau đó, phức này
chuyển hóa tiếp tục tạo thành sản phẩm cuối cùng vàenzyme tự do, enzyme lại kết
hợp với phân tử của cơ chất khác. Nếu nồng độ cơ chất đầy đủ thích hợp với lƣợng
enzyme sẽ làm quátrình thủy phân diễn ra đều đặn nhanh chóng.
1.3.3. Một số sản phẩm từ quátrì
nh thủy phân nguyên liệu từ cá
Quátrình thủy phân nguyên liệu từ cácóthể đƣợc thực hiện bằng chính enzyme
nội tại hoặc bổ sung enzyme từ ngoài vào. Quátrì
nh thủy phân bằng enzyme protease
tạo ra nhiều các sản phẩm thủy phân nhƣ: dầu cá, dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy
phân, bột khoáng vàbột protein không tan [10].
Dịch đạm thủy phân: làsản phẩm lỏng của quátrì
nh thủy phân. Khi cô đặc thì
chúng sẽ trở thành dịch đạm cô đặc. Đối với cáthìdịch cómàu vàng nhạt, trong suốt
có mùi thơm đặc trƣng, thoảng mùi cá. Thành phần chủ yếu của dịch đạm thủy phân là
10


các peptid vàacid amin. Ngoài ra trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lƣợng nhỏ
khoáng vàlipid tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng cho quátrình thủy phân.
Bột đạm thủy phân: dịch đạm thủy phân đem đi cô đặc vàsấy khô thì thu đƣợc
bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan). Bột đạm thủy phân có hàm lƣợng protein cao
khoảng 70 %, lipid khoảng 0,5 % vàtỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao, có giátrị dinh dƣỡng
cao. Bột đạm cóthể đƣợc sử dụng dƣới dạng nguyên chất hoặc phối trộn với các thực
phẩm khác. Bột đạm thƣờng cómàu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào
nguyên liệu ban đầu, có mùi thơm đặc trƣng, khi cho vào nƣớc dễ tan, cókhả năng tạo
gel, dẻo vàdính.
Dầu cá: làlớp trên cùng thu đƣợc sau khi ly tâm hỗn hợp sau thủy phân. Hàm
lƣợng dầu thu đƣợc phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Trong dầu cácó chứa hàm
lƣợng DHA, EPA… rất cần thiết cho con ngƣời. Dầu cácó rất nhiều acid béo quan

trọng, DHA chiếm 14 %, hàm lƣợng EPA chiếm 2,58 %, DHA có vai trò quan trọng
trong việc phát triển môthần kinh não. EPA góp phần làm giảm tỷ lệ cholesterol trong
máu vàcótác dụng phòng ngừa bệnh tim mạch.
Bột khoáng: hỗn hợp sau khi thủy phân đƣợc đem đi lọc tách xƣơng và rửa
sạch. Sau đó đem đi sấy khôvànghiền. Trong bột khoáng cóchứa các nguyên tố Ca,
Mg, P… một lƣợng nhỏ protein, lipid chƣa thủy phân triệt để.
Sản phẩm khác: bột cặn thủy phân (protein không tan) là lớp dƣới cùng thu
đƣợc sau ly tâm hỗn hợp thủy phân, đƣợc đem đi sấy khôvàxay nghiền thu đƣợc bột
cặn thủy phân chứa phần lớn làprotein không tan.
1.4. Tì
nh hì
nh nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về thủy phân protein
1.4.1. Tì
nh hì
nh nghiên cứu trên thế giới
Nguyen vàcộng sự (2011) đã nghiên cứu sự thủy phân phế liệu từ cángừ bằng
enzyme Protamex và đặc tính sinh hóa của sản phẩm thủy phân. Một chế độ thủy phân
đƣợc thực hiện cho các phế liệu từ cángừ nhƣ đầu, nội tạng, đuôi ở nhiệt độ 45oC, tỉ lệ
nƣớc/nguyên liệu=1/1, tỉ lệ enzyme 0,1 %, pH tự nhiên, thời gian 12 h. Kết quả nghiên
cứu đã cho thấy, độ thủy phân của đầu, nội tạng và đuôi lần lƣợt là32,3; 16,8 và22,2
%. Hiệu suất thu hồi nitơ trong các sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng và đuôi lần
lƣợt là73,6; 82,7 và85,8 % [36].
11


Herpandi và cộng sự (2012) đã nghiên cứu độ thủy phân và lƣợng acid amin
trytophan tự do của sản phẩm thủy phân cá ngừ bằng các loại protease khác nhau. Sản
phẩm thủy phân protein thịt cá ngừ vằn đƣợc sản xuất bằng các loại protease
(Alcalase, Protamex, Neutrase vàFlavourzyme) trong thời gian 60; 120; 180 và 240
phút với tỉ lệ enzyme protease là0,5; 1,0; 1,5 và2,0 % so với khối lƣợng của nguyên

liệu. Kết quả cho thấy thời gian dài với tỉ lệ enzyme cao đã làm tăng độ thủy phân.
Alcalase cho độ thủy phân cao nhất trong số tất cả các protease, tiếp theo làProtamex,
Flavourzyme vàNeutrase [30].
Kristinsson H.G. và cộng sự (2000) đã nghiên cứu quá trình thủy phân protein
cơ thịt cá Hồi bởi hỗn hợp enzyme chiết suất từ nội tạng cá Hồi Đại Tây Dƣơng. Thí
nghiệm xác định hoạt động của chymotrypsin trong thành phần serine protease là tích
cực nhất, tiếp theo là trypsin và elastase. Sử dụng enzyme chiết suất từ nội tạng để
thủy phân cơ thịt cá Hồi ở 40oC tốt hơn so với 21,5oC, và rất hiệu quả so với bốn loại
protease thƣơng mại về độ thủy phân (DH), quá trình thủy phân này kéo dài trong 180
phút. Dịch thủy phân protein cá Hồi từ enzyme protease thƣơng mại với các enzyme
thu hồi từ nội tạng có chứa peptid khác nhau ở cùng một độ thủy phân khi phản ứng
diễn ra ở nhiệt độ 21,5oC so với 40oC, điều này cho thấy rằng hoạt động tƣơng đối của
các serine protease có thể khác nhau ở nhiệt độ phản ứng khác nhau [31].
1.4.2. Tì
nh hì
nh nghiên cứu trong nƣớc
Vũ Ngọc Bội (2004) đã nghiên cứu quá trình thủy phân cá bằng enzyme
protease từ B.subtilis S5. Chế phẩm protease kĩ thuật này có nhiệt độ thích hợp là
55oC, pH thích hợp là 6,0 và có thể sử dụng rất tốt trong thủy phân cơ thịt cá tạp để sản
xuất bột đạm thủy phân và thủy phân cá cơm trong sản xuất nƣớc mắm ngắn ngày [2].
Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng (2011) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân
protein từ đầu cá ngừ vây vàng và sử dụng sản phẩm thủy phân này trong thức ăn cho
tôm. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc bổ sung bột protein thủy phân từ đầu cá
ngừ vào trong thức ăn cho tôm đã cải thiện sự tăng khối lƣợng của tôm, hệ số chuyển
hóa thức ăn và hiệu quả sử dụng protein [6].
Huỳnh Dự (2010) đã nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme
protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá. Kết quả chỉ ra
rằng qua ba loại enzyme Alcalase, Protamex và Neutrase sử dụng thủy phân phế liệu
12

mực thì Alcalase hiệu quả hơn so với hai loại enzyme còn lại. Điều kiện thích hợp nhất
với enzyme Alcalase là nồng độ enzyme là5 % so với trọng lƣợng chất khô của phế
liệu mực, pH=7,6, nhiệt độ 53oC, thời gian thủy phân 2 giờ [3].
Nguyễn Thị Ngọc Hoài (2012) đã nghiên cứu thu hồi và đặc trƣng hóa tính chất
sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm bằng enzyme. Kết quả dịch thủy phân protein
thu đƣợc đem cô quay ở nhiệt độ 45oC, áp suất hút chân không là 50 mbar, thời gian là
20 phút, nồng độ chất khô trong dịch thủy phân sau cô quay là 220 Brix. Sau đó, tiến
hành sấy phun dịch cô quay ở nhiệt độ 130oC, nồng độ maltodextrin bổ sung là 8 %,
mẫu thu đƣợc có độ ẩm là 10 %, trong 1 g bột thì hàm lƣợng protein hòa tan là110,1
mg [5].
1.5. Tổng quan về nấm men Yarrowia lipolytica
1.5.1. Y. lipolytica, loài nấm men phi truyền thống
Y. lipolytica làmột loài nấm túi (Ascomycete) thuộc họ Saccharomycetaceae.
Nó thƣờng đƣợc tìm thấy trên các cơ chất từ động vật hay thực vật với nguồn
carbon chủ yếu có thể là alkane, lipid hoặc protein. Nấm men này đƣợc phân lập
lần đầu tiên từ bơ thực vật (margarine). Cũng có thể tìm thấy nótrong các sản phẩm
giàu protein và lipid nhƣ pho-mát hay xúc xích [19]. Nấm men này chiếm ƣu thế
trong các loại pho-mát camembert hay pho-mát mốc xanh với mật độ lên tới 106 107 khuẩn lạc/g [25].
Ban đầu, Yarrowia đƣợc phân loại cùng loài với Candida. Tuy nhiên, khác với
Candida, Y. lipolytica đƣợc xếp vào nhóm không gây bệnh và đƣợc Cơ quan quản lý
Thực phẩm và Dƣợc phẩm Mỹ (FDA) nhì
n nhận nói chung là an toàn (GRAS), do đó
cóthể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dƣợc phẩm.
Y. lipolytica làloài nấm men hiếu khíhoàn toàn, nhạy cảm với nhiệt độ vƣợt
quá32-34oC. Đây cũng là loài nấm men lƣỡng hì
nh với khả năng hình thành các sợi
nấm hoặc giả sợi trong những điều kiện nuôi cấy khác nhau nhƣ mức độ sục khí
,
nguồn dinh dƣỡng, pH… [23].

Y. lipolytica cókhả năng chuyển hóa nhiều loại đƣờng ngoại trừ saccharose do
khuyết thiếu enzyme invertase. Nhƣng mặt khác, nólại cóthể sử dụng nhiều dạng cơ
chất kị nƣớc nhƣ alkane, axit béo, các triglyceride hay thậm chílàacetate làm nguồn
13


carbon duy nhất [19].
1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của Yarrowia lipolytica
a. Ảnh hƣởng của nguồn dinh dƣỡng
Nguồn carbon: Y. lipolytica là nấm men hiếu khí bắt buộc có khả năng phân
hủy một cách hiệu quả các chất kị nƣớc nhƣ n-ankan, acid béo, chất béo và các loại
dầu theo các con đƣờng chuyển hóa đặc biệt. Trình tự bộ gen của các loài nấm này đã
đƣợc xác định có mối quan hệ với nấm men truyền thống S. cerevisiae. Tuy nhiên, cơ
chế di truyền thì khác xa đáng kể. Đặc biệt bộ gen có sự mở rộng của hệ protein và gen
liên quan đến việc sử dụng chất kị nƣớc [43].

Dạng sợi giả

Dạng đơn bào

Hình 1.3 Hình tế bào Y. lipolytica 0544

 Đƣờng: Y. lipolytica có khả năng phân hủy nhiều loại đƣờng hexose nhƣ
glucose, fructose và mantose. Vận chuyển các monosaccharid, glucose, fructose hay
mantose trong S. cerevisiae làquátrì
nh khuếch tán, tuy nhiên cóthể khác nhau trong
các loại nấm men khác nhau. Đối với Y. lipolytica hệ thống vận chuyển glucose hoạt
động không phụ thuộc vào nồng độ glucose trong môi trƣờng [24].
Các hexose nội bào đi vào chu trình đƣờng phân sau giai đoạn photspho hóa
glucose, fructose và mantose đƣợc phosphoryl hóa bằng hexokinase. Hầu hết các

hexokinase bị ức chết bởi threlose-6P, một thành phần quan trọng trong thủy phân
glucose ở S. cerevisiae. Hexokinase ở Y. lipolytica chƣa bị ức chế bởi trehalose [26].
Nồng độ glucose cao không ảnh hƣởng đến tốc độ hô hấp, hàm lƣợng và tỷ lệ
phân tử của cytochrome hoặc tính chất của ti lạp thể trong Y. lipolytica. Tuy nhiên, sản
14


xuất Y. lipolytica IMUFRJ 50682 dƣới sự kiềm chế hay không kiềm chế glucose thì
không phụ thuộc vào chất cảm ứng. Sucrose không đƣợc sử dụng bởi chủng Y.
lipolytica hoang dại bởi vì thiếu enzyme chuyển hóa sucrose [39].
 Acid hữu cơ
Rodrigues và Pais đã chỉ ra rằng Y. lipolytica cókhả năng sử dụng các acid nhƣ
acetic, lactic, propionic, malic, succinic, citric và acid oleic nhƣ nguồn carbon và năng
lƣợng duy nhất, trong nhiều trƣờng hợp, khả năng này không phụ thuộc vào độ pH của
môi trƣờng. Khi nấm men phát triển trong môi trƣờng chứa nhiều đƣờng vàacid citric
hoặc acid lactic thìcó sự tăng trƣởng diauxic vàviệc sử dụng hai loại acid này phải
chịu sự kìm chế bởi glucose [42].
Hầu hết các chủng Y. lipolytica phát triển rất hiệu quả trên acetate nhƣ nguồn
cacbon duy nhất. Nồng độ natri acetate lên đến 0,4 % đƣợc dung nạp tốt, nồng độ cao
hơn làm giảm tốc độ tăng trƣởng vànồng độ cao hơn 1,0 % thìức chế sự phát triển
của nấm men [42].
 Rƣợu
Theo Barth và Gaillardin, Y. lipolytica sử dụng ethanol nhƣ nguồn cacbon ở
nồng độ lên đến 3 %. Một số dehydrogenas NAD+ vàNADP+ đã đƣợc nghiên cứu Y.
lipolytica. Có thể tồn tại hai loại dehydrogenas NAD+ khác nhau về mặt đặc hiệu.
Tổng hợp của hai enzyme đƣờng nhƣ không bị kiềm chế bởi dƣơng hoặc cảm ứng
bằng ethanol [20].
Glycerol cũng có thể đƣợc sử dụng làm nguồn cacbon trong điều kiện hiếu khí
bởi nhiều loại nấm men [16], đƣợc đồng hóa thông qua con đƣờng glycerol-3phosphate hoặc dihydroxyacetone. Một số nấm men đƣợc cho là đồng hóa glycerol
qua dihydroxy acetone bởi dihydroxyacetone kinase. Papanikolaou đã sử dụng thành

công trong việc sử dụng glycerol thô nuôi Y. lipolytica và sản xuất acid citric. Môi
trƣờng glycerol ban đầu cao (40 gL-1) với nitơ hạn chế dẫn đến bài tiết acid citric lên
đến 35 gL-1 (sản lƣợng 0,42-0,44 g acig/g glycerol tiêu thụ). Sản xuất lipid cũng đƣợc
nghiên cứu cùng nguồn carbon [40].
 Chất kị nƣớc
Nấm men Y. lipolytica thƣờng đƣợc phân lập từ môi trƣờng có chứa chất béo,
15