Nghiên Cứu Sản Xuất Chế Phẩm Giàu Axit Amin Và B-Glucan Từ Tế Bào Nấm Men Saccharomyces Cerevisiae

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

NGUYỄN THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM GIÀU AXIT AMIN VÀ
-GLUCAN TỪ TẾ BÀO NẤM MEN SACCHAROMYCES
CEREVISIAE ĐỂ LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THỰC
PHẨM GIÀU DINH DƯỠNG VÀ NĂNG LƯỢNG CHO NGƯỜI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM GIÀU AXIT AMIN VÀ
-GLUCAN TỪ TẾ BÀO NẤM MEN SACCHAROMYCES
CEREVISIAE ĐỂ LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THỰC
PHẨM GIÀU DINH DƯỠNG VÀ NĂNG LƯỢNG CHO NGƯỜI

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Mai Hương
ThS. Vũ Duy Nhàn
Họ tên học viên: Nguyễn Thị Lan Anh
Chuyên ngành:

Sinh học thực nghiệm

Mã số:

60420114

Hà Nội - 2015


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi
đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Mai Hương - Viện Hóa
học các hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và
ThS Vũ Duy Nhàn - Viện Hóa học Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Quân
sự đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo thuộc Viện Sinh thái và Tài
nguyên sinh vật đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực
hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đã tạo điều kiện, quan tâm,
động viên và góp ý cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2015
Học viên

Nguyễn Thị Lan Anh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm giàu axit amin
và -Glucan từ tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae để làm nguyên liệu sản
xuất thực phẩm giàu dinh dưỡng và năng lượng cho người” là công trình nghiên
cứu của cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Mai Hương và
ThS Vũ Duy Nhàn. Các nội dung nghiên cứu và kết quả được trình bày trong luận
văn là trung thực và rõ ràng.
Đây là đề tài nghiên cứu mới, không giống với các đề tài luận văn nào trước
đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận văn
được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng
trong luận văn đều được trích dẫn nguồn.
Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm theo quy định.

Học viên

Nguyễn Thị Lan Anh


MỤC LỤC
PHẦN I. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
1.1.Đặt vấn đề……………………………………………………………………….1
1.2. Mục đích và yêu cầu……………………………………………………………2
1.3.Địa điểm và thời gian nghiên cứu……………………………………………….2
PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3
2.1. Nấm men Saccharomyces cerevisiae và thành phần hóa học của nấm men

3

2.1.1. Giới thiệu về nấm men Saccharomycescerevisiae ............................................................................... 3
2.1.2. Thành phần hóa học của nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................................................ 3
2.1.2.1. Nước................................................................................................................................................................ 3
2.1.2.2. Protein và các loại axit amin ............................................................................................................................. 4
2.1.2.3. Carbonhydrat ................................................................................................................................................... 4
2.1.2.4. Lipit................................................................................................................................................................. 4
2.1.2.5.  - Glucan ........................................................................................................................................................ 4
2.1.2.6. Các nguyên tố khoáng và nguyên tố vi lượng .................................................................................................... 5
2.1.2.7. Vitamin............................................................................................................................................................ 5
2.1.2.8. Enzyme ............................................................................................................................................................ 5

2.2. Cấu tạo thành tế bào nấm men………………………………………………….5
2.3. Các phương pháp thủy phân tế bào nấm men…………………………………..6
2.3.1.Phương pháp hóa học ......................................................................................................................... 6
2.3.2. Phương pháp sinh học ....................................................................................................................... 7
2.3.3. Phương pháp tự phân ........................................................................................................................ 8

2.4. Hiện trạng công nghệ sản xuất chế phẩm giàu axit amin từ tế bào nấm men
Sacharomyces cerevisiae[39]………………………………………………………9
2.4.1. Các nguồn thu sinh khối nấm men giàu protein[15] ........................................................................... 9
2.4.2. Thành phần axit amin trong cao nấm men và các axit amin thiết yếu .................................................10
2.4.2.1. Thành phần axit amin trong cao nấm men ....................................................................................................... 10
2.4.2.2. Các axit amin thiết yếu ................................................................................................................................... 11

2.4.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chế phẩm giàu axit amin từ nấm men bia trên thế giới ...................12
2.4.5. Ứng dụng của chế phẩm giàu axit amin từ nấm men bia ...................................................................15
2.4.5.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và chăn nuôi ................................................................... 15
2.4.5.2. Ứng dụng trong công nghiệp lên men .............................................................................................................. 16

2.4.6. Triển vọng thị trường sử dụng chế phẩm giàu axit amin ....................................................................16

2.4.7. Công nghệ thủy phân nấm men thu hồi axít amin tự do và protein [39]..............................................17


2.5. Hiện trạng công nghệ sản xuất chế phẩm giàu -Glucan từ tế bào nấm men
Saccharomyces cerevisiae………………18
2.5.1. Giới thiệu chung về β – glucan..........................................................................................................18
2.5.2. Ứng dụng của -glucan ....................................................................................................................19
2.5.2.1. Ứng dụng trong y dược ................................................................................................................................... 19
2.5.2.2. Ứng dụng trong thực phẩm ............................................................................................................................. 20

2.5.3. Các phương pháp thu hồi, tách chiết, tinh sạch  - glucan từ nấm men ..............................................21
2.5.3.1. Các phương pháp thu hồi, tách chiết  - glucan từ nấm men ............................................................................. 21
2.5.3.2. Các phương pháp tinh sạch  - glucan từ nấm men .......................................................................................... 21

2.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới giá thành của chế phẩm -glucan ..............................................................22

PHẦN III. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀPHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
............................................................................................................................. 23
3.1 Nguyên vật liệu, thiết bị và phương pháp nghiên cứu…………………………23
3.1.1. Nguyên vật liệu .................................................................................................................................23
3.1.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ............................................................................................................23
3.1.2.1. Hóa chất: ....................................................................................................................................................... 23
3.1.2.2. Dụng cụ và thiết bị: ........................................................................................................................................ 23

3.2. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………23
3.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng protein theo Bradford ..................................................................23
3.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng Nitơ tổng số (theo phương pháp Kjeldahl) ....................................24
3.2.3. Phân tích độ hòa tan.........................................................................................................................25
3.2.4. Đánh giá chất lượng nguyên liệu ......................................................................................................25
3.2.5. Xác định hàm lượng chất đắng (bằng phương pháp so màu)..............................................................25

3.2.6. Xác định pH của bã nấm men bằng máy đo pH .................................................................................26
3.2.7. Phân tích độ ẩm nấm men .................................................................................................................26
3.2.8. Phương pháp xác định nồng độ protein tổng .....................................................................................26
3.2.9. Phương pháp xác định axit amin tổng bằng phản ứng Ninhydrin .......................................................26
3.2.10. Phương pháp thu thành tế bào ........................................................................................................27
3.2.11. Tinh sạch axit amin bằng phương pháp trao đổi ion ........................................................................27
3.2.12. Phương pháp xác định hàm lượng chất béo theo Lecoq (1965) ........................................................28
3.2.13. Phương pháp tách chiết -glucan tổng số........................................................................................28
3.2.14. Phương pháp xác định hàm lượng -glucan (theo phương pháp McCleary và Glennie-Holmes (1985)
..................................................................................................................................................................28
3.2.15. Phương pháp xác định hàm lượng chất béo .....................................................................................29
3.2.16. Phương pháp xây dựng công thức và đánh giá lý thuyết năng lượng của sản phẩm ..........................30

PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 32


4.1. Nghiên cứu xác định các điều kiện thủy phân nấm men bia để sản xuất axit
amin và –glucan…………………………………………………………………..32
4.1.1. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tự phân nấm men...............................................................................32
4.1.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nồng độ % nấm men ............................................................................................. 32
4.1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tự phân .......................................................................................................... 33
4.1.1.3. pH ban đầu của mẫu nấm men tự phân ............................................................................................................ 33
4.1.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tự phân ................................................................................................... 34

4.1.2. Ảnh hưởng của phương pháp hóa lý đến quá trình thủy phân ............................................................35
4.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tác nhân hóa lý đến quá trình thủy phân. ................................................................ 35
4.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân .......................... 36

4.1.3. Nghiên cứu điều kiện thủy phân nấm men bằng phương pháp sử dụng enzyme ...................................37
4.1.3.1.Lựa chọn enzyme thích hợp cho quá trình thủy phân nấm men. ......................................................................... 37

4.1.3.2. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp của enzyme thủy phân nấm men ............................................................... 38

4.2. Nghiên cứu sản xuất thực phẩm giàu axit amin……………………………….42
4.2.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận dịch chứa protein sau quá trình thủy phân tế bào
Saccharomyces cerevisie ............................................................................................................................42
4.2.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch trước khi lọc .................................................................................. 42
4.2.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất trợ lọc ..................................................................................................................... 43
4.2.1.3 Ảnh hưởng của tốc độ bơm .............................................................................................................................. 43

4.2.2. Nghiên cứu công nghệ tinh sạch axit amin tổng số ............................................................................44
4.2.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch ..................................................................................................................... 44
4.2.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ protein đến hiệu quả tinh sạch bằng trao đổi ion ......................................................... 45
4.2.2.3. Lựa chọn chế độ cô thích hợp ......................................................................................................................... 46

4.2.3. Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ thích hợp trong quá trình tinh sạch. .............................47
4.2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ protein trước khi bơm vào cột .................................................................................... 47
4.2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch .................................................................................................... 48
4.2.3.3. Nghiên cứu tinh sạch ở quy mô pilot ............................................................................................................... 48

4.2.4. Nghiên cứu tạo dạng sản phẩm .........................................................................................................49
4.2.4.1. Lựa chọn phương pháp sấy thích hợp cho việc tạo sản phẩm bột giàu axit amin từ nấm men. ........................... 49
4.2.4.2. Nghiên cứu điều kiện sấy phun sản phẩm bột giàu axit amin từ nấm men ......................................................... 51

4.2.5.Xây dựng quy trình cho các bước công nghệ của các quá trình sản xuất chế phẩm giàu axit amin làm
thức ăn bổ sung cho người .........................................................................................................................52

4.3. Kết quả nghiên cứu sản xuất thực phẩm giàu -Glucan………………………55
4.3.1.Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tinh sạch -glucan .......................................................................55
4.3.2.Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung enzyme lipase thích hợp tinh sạch -glucan ...................................56
4.3.3.Nghiên cứu lựa chọn thời gian thủy phân thích hợp tinh sạch -glucan ..............................................57

4.3.4.Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình tinh sạch -glucan ..........................58
4.3.5.Nghiên cứu lựa chọn pH thích hợp cho quá trình tinh sạch -glucan tổng số ......................................58
4.3.6.Nghiên cứu tạo dạng sản phẩm -glucan làm thức ăn cho người ........................................................59
4.3.6.1.Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tạo sản phẩm .............................................................................................. 59
4.3.6.2.Nghiên cứu tạo sản phẩm -glucan dạng bột bằng phương pháp sấy phun ......................................................... 59


4.3.7.Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm β-glucan ................................................................................63

4.4. Nghiên cứu sản xuất thực phẩm dinh dưỡng và năng lượng giàu axit amin và
thực phẩm chức năng chứa  - glucan

65

4.4.1. Nghiên cứu sản xuất thực phẩm dinh dưỡng và năng lượng giàu axit amin ........................................65
4.4.1.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu .................................................................................................................... 65
4.4.1.2. Xây dựng công thức ....................................................................................................................................... 66
4.4.1.3. Xây dựng quy trình sản xuất lương khô ........................................................................................................... 71

KẾT LUẬN .......................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 76


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa của từ viết tắt

OD

Optic density: Độ hấp thu của mẫu thử

S. cerevisiaes

Saccharomyces cerevisiae

E.coli

Escherichia coli

C.saitoana

Candida saitoana

IGF-1

Insulin-like Growth Factor-1:Yếu tố tăng trưởng giống Insulin-1

BSA

Bovine Serum Albumin: dung dịch máu huyết thanh bò

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

YGT

Nấm men bánh mỳ

Đ/C

Đối chứng

proPO

prophonoloxidaza

Pmt

Áp suất riêng của hơi nước trong môi trường

cs

Cộng sự

v/p

Vòng/phút


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong cao nấm men ............................................. 11
Bảng 2.2 Nhu cầu tối thiểu của các axit amin cần thiết của con người .................. 12
Bảng 3.1. Bảng tính toán các loại thực phẩm khác ................................................. 30
Bảng 3.2. Đánh giá lý thuyết khẩu phần ................................................................ 31
Bảng 3.3. Đánh giá mức đáp ứng nhu cầu.............................................................. 31
Bảng 4.1: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến hiệu suất thủy phân ..................... 32
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân ................................... 33

Bảng 4.3: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất thủy phân ................................................. 34
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của hàm lượng HCl đậm đặc lên hiệu quả của quá trình thủy
phân ...................................................................................................................... 36
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân bằng tác nhân HCl ...... 36
Bảng 4.6: Nghiên cứu lựa chọn enzyme thủy phân nấm men ................................. 38
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme tới hiệu suất thủy phânnấm men ......... 39
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thủy phân nấm men ............................. 39
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới hiệu suất thủy phân nấm men ... 40
Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất thủy phân nấm men ................... 41
Bảng 4.11. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch trong lọc tinh ..................... 42
Bảng 4.12. Ảnh hưởng của chất trợ lọc ................................................................... 43
Bảng 4.13: Ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch vào máy lọc khung bản ..................... 44
Bảng 4.14. Thành phần hóa học của bã nấm men trước và sau khi lọc ................... 44
Bảng 4.15. Ảnh hưởng của tốc độ chảy ................................................................. 45
Bảng 4.16. Ảnh hưởng của nồng độ dịch protein đến hiệu quả tinh sạch................ 46
Bảng 4.17. Lựa chọn chế độ cô thích hợp .............................................................. 46
Bảng 4.18. Kết quả tổng kết quá trình thu nhận và tinh sạch axit amin từ nấm men
.............................................................................................................................. 47
Bảng 4.19.Ảnh hưởng của nồng độ dịch protein đến hiệu quả tinh sạch................. 47
Bảng 4.20.Ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch đến quá trình tinh sạch ....................... 48
Bảng 4.21. Tổng kết quá trình thu nhận và tinh sạch protein quy mô pilot ........... 49
Bảng 4.23. Kết quả lựa chọn điều kiện sấy phun.................................................... 51
Bảng 4.24: Ảnh hưởng của phương pháp tinh sạch tới hiệu suất thu hồi ................ 56


Bảng 4.25: Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung enzyme lipase tới quá trình tinh
sạch -glucan......................................................................................................... 57
Bảng 4.26: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme lipasse tới quá trình tinh
sạch -glucan......................................................................................................... 57
Bảng 4.27: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân tới quá trình tinh sạch-glucan ...... 58

Bảng 4.28: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới thu nhận -glucan tổng số .............. 58
Bảng 4.29: Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tạo sản phẩm cho chế phẩm -glucan
làm thức ăn cho người ........................................................................................... 59
Bảng 4.30: Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang .......................................................... 60
Bảng 4.31: Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung vào -glucan đã tinh sạch của dịch
trước sấy phun ....................................................................................................... 61
Bảng 4.32: Ảnh hưởng của chế độ sấy phun .......................................................... 62
Bảng 4.33. Thành phần dinh dưỡng trong mỗi loại thực phẩm khảo sát ................. 66
Bảng 4.34. Khối lượng các thành phần sinh nhiệt .................................................. 68
Bảng 4.35. Tỉ lệ và thành phần lipid và glucid để tạo bột bán thành phẩm ............. 68
Bảng 4.36. Công thức để sản xuất thử nghiệm bột bán thành phẩm ....................... 69
Bảng 4.37. Khẩu phần ăn được bố sung ................................................................. 69
Bảng 4.38. Công thức của sản phẩm lương khô ..................................................... 70
Bảng 4.39. Công thức để sản xuất lương khô ......................................................... 70
Bảng 4.40. Tiêu chí gói thực phẩm chức năng ......... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.41. Công thức gói thực phẩm chức năng ..... Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4.1. Ảnh hưởng của thời gian tự phân từ bã nấm men bia............................. 35
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình sản xuất giàu axit amin................................................. 53
Hình 4.3.Quy trình sản xuất chế phẩm β-glucan ................................................... 63
Hình 4.4. Quá trình tạo dạng sản phẩm giàu axit amin .......................................... 67
Hình 4.5. Quy trình sản xuất lương khô ................................................................ 71
Hình 4.6. Quy trình sản xuất gói thực phẩm chức năng......... Error! Bookmark not
defined.


PHẦN I. MỞ ĐẦU

1.1.Đặt vấn đề
Nấm men là một nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao và không cholesterol.
Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 – 60%, với axit amin không thay thế
gần giống protein của động vật [5,13,14]. Hệ số hấp phụ của protein này cũng rất
cao. Hàm lượng vitamin trong nấm men với hoạt tính cao hơn gấp 2 -3 lần so với
vitamin tổng hợp [14]. Nấm men còn cung cấp vitamin B tự nhiên phong phú, chứa
nhiều enzym kích tố có ảnh hưởng tốt tới quá trình trao đổi chất, nhưng không gây
độc hại cho cơ thể[13].
Trên thế giới đã có nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tận dụng nấm
men bia Saccharomyces cerevisiaevào các mục đích khác nhau, sử dụng dịch chiết
nấm men bia đã khử đắng được tận dụng làm thuốc bổ, sử dụng sinh khối nấm men
bia được tận dụng làm thức ăn gia súc. Với sự phát triển của khoa học hiện đại ngày
nay đã phát hiện ra sự phong phú về thành phần dinh dưỡng của nấm men như các
vitamin, axitamin, -Glucan… Từ đó có rất nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là ở
Nhật, Đức, Pháp rất quan tâm và đã tận dụng nguồn sinh khối nấm men sản xuất ra
các chế phẩm giàu axitamin, cao nấm men… Để ứng dụng trong các lĩnh vực y học,
dược học, công nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men. Trong công nghệ lên men,
chế phẩm này là nguồn bổ sung nitơ và các chất kích thích lý tưởng cho quá trình
sinh trưởng phát triển của vi sinh vật.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây ngành sản xuất bia đã có những bước
phát triển mạnh mẽ, tiêu thụ bia tại Việt Nam tăng trung bình 12% giai đoạn 20062010, tăng 13% giai đoạn 2011-2015[12]. Hiện cả nước có hơn 400 nhà máy bia.
Như vậy với sản lượng bia sản xuất khoảng 5 tỷ lít bia sẽ thải ra một lượng nấm
men vô cùng lớn, theo ước tính cứ sản xuất 1000 lít bia có thể thu được từ 12-15 kg
nấm men dạng sệt. Trong thực tế thì một lượng nấm men dư tương đối lớn được bán
cho các hộ gia đình chăn nuôi làm thức ăn thô cho gia súc, gia cầm, tôm, cá. Việc
sử dụng như vậy không những không tận dụng được triệt để nguồn dinh dưỡng quý
giá của nấm men, mà còn có thể gây ra sự ô nhiễm môi trường.
Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu tận dụng nấm men bia để tạo bột
nấm men ứng dụng trong chế biến thực phẩm và bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.
Các dạng chế phẩm này chủ yếu dùng phương pháp tự phân hoặc có bổ sung

1


enzyme Neutrase trong quá trình thủy phân và để nguyên cả xác tế bào nấm men,
nên chất lượng sản phẩm chưa cao chưa đáp ứng được nhu cầu ngày đòi hỏi càng
cao của thị trường, như ngành công nghiệp dược, công nghiệp thực phẩm đặc biệt là
ngành công nghệ lên men vẫn phải nhập khẩu cao nấm men với giá rất đắt 2-2,7
triệu/kg. Sản xuất bột giàu axit amin và giàu -Glucantừ nấm men bia nhằm đáp
ứng nhu cầu trong nước là nhu cầu hết sức cấp thiết. [11]
Việc chiết xuất các chất có lợi từ nấm men bia để bổ sung cho thực phẩm
chức năng là một đóng góp có giá trị cho đời sống xã hội. Ý nghĩa hơn nữa là việc
này tận dụng được nguồn nguyên liệu khá dồi dào trong nước (hầu như địa phương
nào cũng có nhà máy bia), nên sẽ giảm rất nhiều giá thành cho ngành sản xuất thực
phẩm chức năng trong nước. Sản xuất bột nấm men giàu axit amin và -Glucanvào
làm thức ăn cho người, quy trình sản xuất an toàn, các công đoạn trong quy trình tối
ưu hóa để có thể thu hồi axit amin và -Glucanvới hiệu suất cao nhất, giá thành hợp
lý, đáp ứng được nhu cầu khi ứng dụng vào sản xuất công nghiệp các sản phẩm
thực phẩm khác.
Chính vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm giàu
axit amin và -Glucan từ tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae để làm nguyên
liệu sản xuất thực phẩm giàu dinh dưỡng và năng lượng cho người” với mục đích
đóng góp một loại sản phẩm dành cho người sử dụng hiệu quả trong các hoạt động
và điều kiện đặc biệt hiện nay.
1.2. Mục đích và yêu cầu
- Sản xuất được hỗn hợp axit amin và-Glucan từ tế bào nấm men
Saccharomyces cerevisiae.
- Sản xuất được thực phẩm giàu dinh dưỡng, năng lượng cho người từ nguồn
nguyên liệu axit amin vàthực phẩm chức năng chứa -Glucan.
1.3.Địa điểm và thời gian nghiên cứu

-

Địa điểm nghiên cứu: Viện Hóa học Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ
Quân sự Việt Nam

-

Thời gian nghiên cứu: 06/2014-12/2015

2


PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Nấm men Saccharomyces cerevisiae và thành phần hóa học của nấm men
2.1.1. Giới thiệu về nấm men Saccharomycescerevisiae
Không một nhóm vi sinh vật nào lại gắn liền với sự tiến bộ và phồn vinh của
loài người hơn là nấm men. Đây là nhóm vi sinh vật đã được con người sử dụng rất
nhiều trong sản xuất và nghiên cứu khoa học. Các sản phẩm từ nấm men chiếm gần
70% tổng số các sản phẩm sinh học trên toàn thế giới. Có thể nói nấm men là đối
tượng quan trọng bậc nhất của ngành công nghệ sinh học hiện đại, nó được ứng
dụng trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như: sản xuất nấm
men bánh mì, lên men bia rượu, sản xuất các chế phẩm enzyme, các chế phẩm giàu
axitamin, cao nấm men…[5].
Nấm men là vi sinh vật điển hình của nhóm nhân thật là một loại nấm đơn
bào, sinh sản bằng phương pháp nẩy trồi hoặc tự phân đôi tế bào. Loại nấm men mà
các nhà máy bia, rượu thường sử dụng là Saccharomyses cerevisiace, kích thước
của tế bào nấm men rất nhỏ từ 5-10µm, nó thường có dạng hình trứng hoặc hình
bầu dục. Hình thái cũng như thành phần hóa học của nấm men phụ thuộc nhiều vào
điều kiện nuôi cấy, thành phần dinh dưỡng và trạng thái sinh lý của tế bào. Người ta
thường chia các hợp chất trong tế bào nấm men ra thành nước và các chất khô gồm:

protein, vitamin, carbonhydrat, lipit các nguyên tố vi lượng tro và một số chất có
hoạt tính sinh học [5].
2.1.2. Thành phần hóa học của nấm men Saccharomyces cerevisiae
2.1.2.1. Nước
Trong tế bào nấm men nước chiếm tỷ lệ khá cao khoảng 75-85% trọng lượng
tế bào. Nước trong tế bào gồm 2 dạng: nước tự do và nước liên kết.
Nước tự do trong tế bào có tác dụng hòa tan các chất vô cơ, hữu cơ. Hàm
lượng nước tự do có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bên ngoài, trạng thái tế
bào, lứa tuổi. Sự mất nước tự do có thể làm rối loạn sự trao đổi chất của tế bào nấm
men
Nước ở dạng liên kết nằm trong tế bào chất, đóng vai trò quan trọng trong
đời sống tế bào. Nước này liên kết với các hợp chất thể keo của tế bào bằng hấp thụ
hoặc nối hóa học, còn gọi là nước cấu tạo. Nước cấu tạo khó tách khỏi tế bào và khi
mất đi sẽ phá vỡ cấu tạo tế bào, tế bào nấm men sẽ bị chết.

3


2.1.2.2. Protein và các loại axit amin
Protein là thành phần quan trọng nhất trong tế bào nấm men, chiếm chủ yếu
trong phần chất khô của tế bào, thường là 50-70% trọng lượng chất khô, gồm
protein đơn giản và phức tạp (lipoprotein và nucleoprotein ). Protein có ở hầu hết
các bộ phận tế bào nấm men trong đó tập trung ở các tế bào và ở màng nguyên sinh
chất của tế bào ( chiếm 10% trọng lượng khô của vách tế bào và 50% trọng lượng
khô của màng nguyên sinh chất).Vềtính chất protein của nấm men gần giống
protein nguồn gốc động vật, có chứa khoảng 20 loại axitamin, trong đó có đủ các
loại axitamin không thay thế với thành cân đối[50].
2.1.2.3. Carbonhydrat
Carbonhydrat chiếm 10-30% chất khô tế bào nấm men, trong đó 2-3% là
ribose, còn lại phấn lớn là các polisaccarit thường gặp như glucozen, trehaloza,

manan, glucan, xenluloza, hemixenluloza và D-mannoza…, manan, glucan là 2
thành phần hóa học chủ yếu của các tế bào[50].
2.1.2.4. Lipit
Lipit phụ thuộc vào thành phần môi trường thức ăn và các loài nấm men
khác nhau. Có khoảng 1-3% lipit ở dạng trung tính như: các este phức tạp của
glyxerin, lipit, photpholipit, steroid và các axit béo bậc cao. Lipit trong tế bào ở
dạng tự do hay kết hợp, chúng đóng vai trò quan trọng vì trong nguyên sinh chất
chúng liên kết với nhau tạo thành hệ sợi mixel hay kết hợp với protein tạo thành
lipoprotein, cơ sở chính để xây dựng nên tế bào[5].
2.1.2.5.  - Glucan
 - Glucanlà một trong những polysacharit nhiều nhất trong thành tế bào nấm
men, -glucan tồn tại như một homopolymer của glucoza, liên kết với nhau qua cầu
nối -(1,3) hoặc -(1,6)-D-glycosidic, chịu trách nhiệm cho hình dạng và độ bền cơ
học của thành tế bào. Thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae gồm có (1,3)-D-glucan, -(1,6)-D-glucan, chitin và mannoprotein. Cả 4 thành phần cấu trúc
của thành tế bào liên kết hoá trị với nhau. Mannoprotein (khối lượng protein khoảng
100 Kda) liên kết với -(1,6)-D-glucan qua glycosyl-phosphatidyl-inositol có chứa
5 gốc mannosyl liên kết . Đầu khử của -(1,6)-D-glucan liên kết với đầu glucoza
không khử của -(1,3)-glucan. Chitin gắn thẳng vào nhánh -(1,6)-glucan. Những

4


năm gần đây, -glucan phân lập từ thành tế bào nấm men ngày càng được chú ý.
Các hợp chất này có nhiều hoạt tính sinh học khác nhau như tăng cường miễn dịch,
kháng khối u và là tác nhân bảo vệ phóng xạ, kích thích hệ thống miễn dịch [18].
2.1.2.6. Các nguyên tố khoáng và nguyên tố vi lượng
Ngoài các nguyên tố hữu cơ C,H,N,O trong tế bào nấm men còn có các
nguyên tố tro P,S,K,Ca, Mg,Fe, Na, Cl,Ba và các nguyên tố vi lượng B, Mo,Zn ,Cu,
I. Các nguyên tố này tuy chỉ chiếm 2-14% tổng lượng chất khô trong tế bào nấm
men nhưng đóng vai trò vô cùng quan trọng [10].

2.1.2.7. Vitamin
Nấm men rất giàu vitamin chủ yếu là vitamin nhóm B và vitamin nhóm D
trong 1g chất khô của nấm men chứa 300µg vitamin B1, 40µg vitamin B2, 50µg
vitamin B6, 600µg vitamin PP, 80µg axit pantoteic, 25µg axit foleic, 1µg biotin và
500µg inozit.Ngoài ra trong nấm men còn có vitamin E và nhiều hợp chất khác. Tất
cả các chất hoạt tính sinh học này được chứa trong nấm men với 1 tỷ lệ hết sức phù
hợp, chính vì thế mà tác dụng của chúng đến trạng thái sinh lý của các cơ thể sống
là rất rõ nét [10].
2.1.2.8. Enzyme
Tế bào nấm men chứa một tập hợp enzyme rất phong phú, đa dạng như
Enzyme dehydrogenaza, photphoglyxerat kinaza, alcohol dehydrogenaza… Enzyme
trong tế bào gồm 2 loại chính: enzyme nội và ngoại bào. Enzyme nội bào làm tăng
các phản ứng hóa học của các quá trình hô hấp, lên men và các phản ứng dẫn đến
tạo thành nguyên sinh chất của tế bào. Enzyme ngoại bào chuẩn bị thức ăn cho môi
trường xung quanh, chuyển các hợp chất không hòa tan thành các hợp chất hòa tan
và dễ đồng hóa [5].
2.2. Cấu tạo thành tế bào nấm men
Thành tế bào nấm men tạo thành một biên giới xác định kích thước tế bào
nấm men và bảo vệ các cơ quan của tế bào khỏi những ảnh hưởng tiêu cực của môi
trường. Các thành phần cấu tạo nên thành tế bào nối với nhau bằng liên kết hóa trị
hình thành một siêu phân tử polymer sinh học duy nhất. Để tìm hiểu bản chất của
những liên kết này, cũng như các cấu trúc của từng polysaccharid, tất cả các yếu tố
cấu tạo phải được phân cắt, hòa tan, tinh sạch và phân tích. Trong quá trình này gần
như không thể không làm tổn hại đến các yếu tố cấu trúc và tiếp theo sau đó là làm

5


sao để phân biệt giữa các thành phần ban đầu của thành tế bào và các polysaccharid
hòa tan có thể có mặt trong tế bào chất hoặc có thể là bị mắc kẹt (chất hấp thu)

trong thành tế bào. Hơn 50 năm nghiên cứu đã thiets lập được cấu trúc của các
homopolysaccharide chính, trọng lượng phân tử cao ở nấm men [53].
Các Mannoprotein chủ yếu tập trung trên bề mặt bên ngoài của thành tế bào
(Osumi, 1998). Có chức năng thụ quan cho các chất dinh dưỡng, hóa học và độc tố
vi khuẩn/virus, tích cực tham gia vào việc vận chuyển chất dinh dưỡng và các chất
chuyển hóa qua thành tế bào, và cũng tham gia giao phối [54]. Một số enzyme
thành tế bào như glucanase, mannanase, invertase, alkaline phosphatase và lipase là
các mannoprotein thủy phân chất dinh dưỡng và tham gia vào các việc tái tạo các
polysaccharid của tế bào trong quá trình tăng trưởng tế bào và phân chia tế bào mới.
Quá trình tách glucan thành tế bào nấm men (phần không tan) khỏi các mannan
nấm men đã được sử dụng trên quy mô công nghiệp (Sedmak,2006). Phần hòa tan,
phân đoạn giàu mannan, có thẻ được thêm trở lại thành tế bào (chỉ chứa 10-17%
mannan tính theo trọng lượng), để tăng hàm lượng của các mannan đến 30%[55].
Thành tế bào của Saccharomyces cerevisiae chiếm khoảng 25-30% tổng
trọng lượng khô tế bào, trong đó chứa khoảng 30-60% lượng glucan [41].
2.3. Các phương pháp thủy phân tế bào nấm men
2.3.1.Phương pháp hóa học
- Tác nhân thủy phân
Người ta thường sử dụng axit HCl để thủy phân. Axit có tác dụng thủy phân
phức hệ glucan, protein và lipid gây hư hỏng mạng lưới cấu trúc của thành và màng
tế bào, do đó các chất nội bào được chiết ra môi trường ngoài một cách dễ dàng.
Tuy nhiên khi sử dụng axit quá nhiều có thể dẫn đến những thay đổi về bản chất
hóa học hoặc tính chất vật lý của các sản phẩm có trong tế bào. Theo các tài liệu
nghiên cứu cho thấy dùng HCl có nhiều ưu điểm hơn so với các axit khác hay các
bazơ khác vì khi thủy phân bằng HCl sẽ cho sản phẩm có mầu sắc tươi đẹp, đạm hư
ít và ít tổn thất axít amin.Nếu dùng NaOH cũng nhanh nhưng cũng khử đi một số
các axit amin.
- Nồng độ axit thủy phân:

6

Lượng axit ít, tác nhân xúc tác trong quá trình thủy phân sẽ yếu, thời gian
thủy phân dài, thủy phân không triệt để, tốn nước và nhiệt.Lượng axit nhiều sẽ gây
lãng phí hóa chất (HCl, NaOH trung hòa) lượng muối sinh ra trong dịch thủy phân
nhiều, đồng thời dưới tác dụng của nhiệt độ và nồng độ axit cao, axit amin sẽ bị
phân hủy mạnh [10].
- Thời gian thủy phân:
Khi thời gian thủy phân ngắn, các mạch protit chưa phân giải hết làm cho
hiệu suất thu hồi thấp. Nếu thời gian quá dài: đạm amin sẽ bị phân hủy, nhiều hợp
chất màu nâu sẫm được hình thành, ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sau
này [10].
- Nhiệt độ thủy phân:
Nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm protit trong nguyên liệu phân giải mạnh dẫn
đến các axit amin bị giảm mạnh tạo thành nhiều sản phẩm phụ.Nếu nhiệt độ quá
thấp thì thời gian thủy phân kéo dài [10].
2.3.2. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học được sử dụng nhiều nhất là phương pháp sử dụng
enzyme. Người ta dùng enzyme tương ứng với cơ chất có trong thành tế bào, thủy
phân cơ chất và như vậy thành tế bào sẽ bị phá vỡ kết quả thu được tế bào nấm
men.
Enzyme chủ yếu tham gia vào quá trình thủy phân protein nấm men là
proteaza. Đây là nhóm enzyme xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-)
trong phân tử protein. Proteaza được chia thành proteinaza (endoproteaza) và
peptitdaza (exoproteaza)[38].
Proteinaza: chủ yếu phân hủy các liên kết peptit nằm trong phân tử protein.
Chúng có tính đặc hiệu tương đối rộng. Dưới tác dụng của chúng, protein bị phân
cắt thành những đoạn peptit có trọng lượng phân tử nhỏ (pepton, polipeptit).
Peptidaza: phân hủy chủ yếu là các liên kết peptit ở cuối mạch polypeptit,
tách các gốc axit amin thành các axit amin tự do. Các peptidaza có tính đặc hiệu hẹp

hơn. Chúng chỉ tác dụng lên các liên kết peptit ở vị trí nhất định. Ví dụ như
aminopeptidaza chỉ tác dụng lên các liên kết peptit ở đầu mạch polypeptit có nhóm
amin tự do, còn cacboxypeptidaza chỉ tác dụng lên liên kết peptit ở cuối mạch có
nhóm cacboxyl tự do [5,10] .

7


Như vậy, quá trình thủy phân protein xảy ra dưới tác dụng của proteaza theo
một trật tự nhất định. Lúc đầu, endoproteaza phân hủy protein thành các thành phần
có phân tử lượng nhỏ hơn là polypeptit, pepton, albumin. Tiếp đó, các sản phẩm này
lại trực tiếp chịu tác dụng của exoproteaza để tạo thành các axit amin tự do. Sản
phẩm do endoproteaza lại là cơ chất cho exoproteaza [10].
2.3.3. Phương pháp tự phân
Tự phân là quá trình tự xảy ra khi tế bào nấm men chết và vách tế bào không
có khả năng tự vệ sẽ bị phá hủy bởi các enzyme trong tế bào. Lúc này chất trong
tế bào như: protein, nucleotic, cacbohydrate…cũng bị hệ thống enzyme này tấn
công và phân hủy. Quá trình tự phân bắt đầu khi tế bào nấm men chết lúc đó màng
tế bào và các bào quan khác không hoạt động lúc này enzyme nội sinh bắt đầu hoạt
động, các enzyme có nhiệm vụ phân giải protein thành các đơn vị nhỏ hơn như
peptide và các axit amin. Tương tự như vậy, enzyme nuclease phân hủy RNA và
DNA tạo thành hợp chất như nucleoside, mononucleotides, và polynucleotides. Các
enzyme glucanase và proteinase phân hủy các thành phần vách tế bào như glucan và
mannoprotein, khiến các tế bào trở nên xốp. Các thành phần chính hình thành trong
quá trình tự phân bao gồm các hợp chất đạm, polysaccharide, các thành phần
nucleic axit, axit béo, các loại vitamin khác nhau.
Quá trình tự phân của nấm men chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau
như: nồng độ nấm men trong dung dịch, các yếu tố thúc đẩy quá trình tự phân như
ethyl acetate, chitosan.., nhưng yếu tố quan trọng nhất vẫn là nhiệt độ, pH, thời
gian, đối với từng loại nấm men khác nhau thì yếu tố chi phối cũng khác nhau[32].

Nồng độ nấm men trong dung dịch: ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tự phân.
Nồng độ nấm men càng thấp thì hiệu quả tự phân càng cao, tuy nhiên nếu dung dịch
tự phân quá loãng vì vậy dung dịch tự phân sẽ được pha loãng ở nồng độ từ 1015% sinh khối nấm men[50].
Nhiệt độ: Nấm men bia tự phân ở nhiệt độ 450C[50], trong khi đó nấm men
bánh mì đạt hiệu quả cao nhất ở nhiệt độ 510C.

8


2.4. Hiện trạng công nghệ sản xuất chế phẩm giàu axit amin từ tế bào nấm men
Sacharomyces cerevisiae[39]
2.4.1. Các nguồn thu sinh khối nấm men giàu protein[15]
Nấm men là một nhóm vi sinh đơn bào được loài người sử dụng từ hàng
nghìn năm nay để sản xuất nước uống có cồn và làm bánh. Ngày nay những hiểu
biết khoa học và công nghệ đã cho phép phân lập và sản xuất công nghiệp những
chủng nấm men có những tính chất đặc biệt, thoả mãn ngày càng cao nhu cầu thực
phẩm của con người.
Nấm men thực phẩm bao gồm nấm men bánh mì, nấm men bia, nấm men bia
dinh dưỡng, nấm men rượu vang, nấm men rượu, nấm men probiotic, chiết chất
nấm men, nấm men Torula, nấm men whey... Một số loại nấm men trên đây không
những được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm mà còn được dùng làm nguồn bổ
sung protein rất quý cho người, gia súc, gia cầm và thủy sản.
Nấm men bánh mì (baker’s yeast):
Nấm men bánh mì tươi có khoảng 30-33% chất khô; 40-58% protein; 3545% carbohydrate; 4-6% lipid và 5-7,5% chất khoáng và một số loại vitamin như
vitamin nhóm B, tiền vitamin D[15].
Nấm men bánh mì thương phẩm bao gồm các sản phẩm dạng lỏng, dạng
cream, dạng ép và dạng men khô hoạt động và không hoạt động. Nấm men bánh mì
là các loại nấm men thuộc chủng Saccharomyces cerevisiaes. Men khô dạng hoạt
động gồm các hạt tế bào men sống có năng lực lên men, còn men khô không hoạt
động là dạng men chết, không có năng lực lên men thường dùng làm bột nhào trong

quá trình làm bánh hay tạo hương vị cho bánh. Ngành chăn nuôi cũng sử dụng men
khô dạng không hoạt động để bổ sung protein, lysine và vitamin nhóm B cho người
và động vật nuôi.
Nấm men bia (brewer’s yeast):
Môi trường nuôi cấy nấm men bia tinh chất thường được sản xuất công
nghiệp để cung cấp cho ngành bia. Hai chủng Saccharomyces được dùng là S.
uvarum (trước đây gọi là S. carlsbergenis) và S. cerevisiaes, tuỳ từng kiểu lên men
khác nhau (lên men chìm hay lên men nổi) mà người ta sử dụng các chủng khác
nhau và cho ra các loại bia khác nhau.

9


Nấm men bia cũng đã được nuôi cấy trên những môi trường đặc biệt để thu
sinh khối giàu protein và vitamin B làm chất bổ sung dinh dưỡng cho người và
động vật nuôi. Đặc biệt khác với nấm men bánh mì, nấm men bia dinh dưỡng hay
Torula, nấm men bia khá giàu crôm (vi khoáng cần để duy mức đường màu bình
thường) và selen (vi khoáng có vai trò nâng cao năng lực miễn dịch). Vách tế bào
nấm men bia còn có năng lực hấp phụ độc tố nấm mốc rất mạnh; ngày nay sản
phẩm này đã được chế biến thành phụ gia bất hoạt độc tố nấm mốc trong thức ăn
chăn nuôi có hiệu quả và đã được thương mại hoá trên khắp thế giới.
Nấm men bia dinh dưỡng (nutritional brewer’s yeast):
Nấm men bia dinh dưỡng là những nấm men chết còn lại sau quá trình làm
bia. Sinh khối nấm men thu được từ ngành bia là rất lớn, cứ sản xuất 1.000 lít bia
thì thu được 12 – 20 kg nấm men sệt tương ứng với 1,5 - 2 kg nấm men khô trong
đó chứa khoảng 700g protein. Hàng năm, sản lượng bia của nước ta đạt khoảng 2,53,0 tỷ lít, với sản lượng này thì sinh khối nấm men khô thu được sẽ vào khoảng
3.500 – 4.000 tấn.
Sinh khối nấm men thu được từ quá trình làm bia thường có vị đắng (do
nhựa hoa Houblon bám trên tế bào nấm men) và có thành tế bào ở dạng bền vững
(do liên kết peptido-glucan của vách tế bào nấm men). Do vậy để sử dụng sinh khối

nấm men làm thực phẩm hay thức ăn chăn nuôi thì cần loại bỏ vị đắng và phá vỡ
liên kết peptido-glucan thành tế bào.
Các nhà khoa học Viện Chăn nuôi nước ta đã dùng dung dịch NaOH 0,1% để
khử đắng và dùng phương pháp tự phân (xử lý nhiệt 50oC trong 18 giờ) để phá vỡ
vách tế bào nấm men đã thu được bột sinh khối nấm men có 48% protein và lượng
axit amin tổng số là 36%, dùng làm nguồn bổ sung protein cho gia súc, gia cầm và
cá. Ngoài ra, sinh khối nấm men loại này cũng giàu vitamin nhóm B và chất khoáng
như Ca, P, K, Mg, Cu, Fe, Zn, Mn và Cr [15]
2.4.2. Thành phần axit amin trong cao nấm men và các axit amin thiết yếu
2.4.2.1. Thành phần axit amin trong cao nấm men
Sinh khối tế bào nấm men là nguồn nguyên liệu để sản xuất bột nấm men
giàu axit amin. Theo tác giả Satake Kenji [30] thành phần axit amin trong cao nấm
men gồm:

10


Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong cao nấm men

Thành phần

Hàm lượng %

Thành phần

Hàm lượng %

Lysine

3,8

Proline

0,5

Histidine

1,2

Glycine

2.2

Trytophan

0,5

Alanine

4.9

Aspartic acid

3.6

Cystine

0.5

Arginine

1.2

Valine

3.2

Threonine

2.6

Methionine

0.6

Serine

4.7

Isoleusin

1.5

Glutamic acid

4.2

Leusin

1.6

Tyrosine

0.5

Pheninalanine

2.1

2.4.2.2. Các axit amin thiết yếu
Có 4 axit amin thiết yếu hay bị thiếu hụt trong khẩu phần ăn ở nước ta: đó là
lysine, threonine, tryptophan và methionine. Trong đó, lysine được quan tâm hơn cả
vì có nhu cầu khá cao nhưng lại thường bị thiếu hụt nhất trong các khẩu phần ăn
chủ yếu dựa vào ngũ cốc (chiếm 70-80% năng lượng) như nước ta hiện nay. Mặt
khác, lysine dễ bị phá hủy trong quá trình chế biến nấu nướng thức ăn, và cơ thể
tuyệt đối không thể tổng hợp được lysine (các axit amin thiết yếu kia có thể được
tổng hợp từ các axit amin khác qua quá trình chuyển đổi amin). Do đó, thiếu lysine
rất phổ biến, đặc biệt ở trẻ nhỏ. Thiếu lysine dẫn đến giảm tổng hợp protein cơ thể,
làm cho trẻ chậm lớn, còi cọc, biếng ăn, hay bệnh, thiếu men tiêu hoá, thiếu nội tiết
tố Làm thế nào để tránh thiếu lysine? Biện pháp tối ưu vẫn là bữa ăn đa dạng hợp
lý, có đủ các chất dinh dưỡng trong đó có lysine. Thức ăn giàu lysine là trứng, sữa,
thịt, cá, các loại đậu, nhất là đậu nành. Cũng có thể bổ sung lysine vào thực phẩm.
Một cách dễ thực hiện khác là có thể bổ sung thêm bằng thuốc bổ có lysine. Lysine
giúp trẻ ăn ngon miệng, gia tăng chuyển hóa, hấp thu tối đa dinh dưỡng và phát
triển chiều cao. Do sự bất hợp lý về khẩu phần nên người Việt dễ bị thiếu lysine.
Lysine là một trong 12 axit amin thiết yếu cần có trong bữa ăn hằng ngày. Nó giúp
tăng cường hấp thụ và duy trì canxi, ngăn cản sự bài tiết khoáng chất này ra ngoài
cơ thể.

11

Nhu cầu của các axit amin cần thiết đối với cơ thể con ngưởi: theo tổ chức
FAO cho thấy khi lượng đạm đầy đủ, chất đạm được quyết định bởi tính cân đối của
các axit amin trong đó hơn là số lượng tuyệt đối của các axit amin cần thiết khác
nhau. Những tác dụng qua lại giữa các axit amin rất nhiều và phức tạp. Một hỗn
hợp không cân đối có thể ảnh hưởng xấu về mặt dinh dưỡng ngay cả khi lượng axit
amin cần thiết đầy đủ cho một cơ thể bình thường. Nhu cầu tối thiểu của các axit
amin cần thiết được trình bày ở bảng sau:
Bảng 2.2Nhu cầu tối thiểu của các axit amin cần thiết của con người [4]

Axit amin

Trẻ em (mg/kg) Nữ trưởng thành
(g/ngày)

Nam trưởng thành
(g/ngày)

Isoleusin

126

0,45

0,7

Leusin

150

0,62

1,1

Lysine

103

0,5

0,8

Methionine

45

0,35

- 0,2 (a)

Tổng số aa chứa S

-

0,55

1,1 – 1,01

Pheninalanine

90

0,22

1,1 – 0,3 (b)

Tổng số aa thơm

-

1,12

1,1 – 1,4

Threonine

87

0,3

0,5

Trytophan

22

0,15

0,25

Valine

105

0,65

0,8

(a: Khi lượng cystine đầy đủ; b: Khi lượng tyrosine đầy đủ)
2.4.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chế phẩm giàu axit amin từ nấm men
bia trên thế giới
Việc tận dụng nguồn sinh khối nấm men bia đã và đang được nhiều nước
trên thế giới quan tâm chú ý đến. Trong đó, Nhật Bản là nước sử dụng nhiều nhất
nấm men bia và các sản phẩm có chứa bột nấm men bia. Tại đây, bột nấm men bia
được xếp vào nhóm các loại sản phẩm gia vị tự nhiên. Nhật Bản đã có nhiều cố
gắng tận thu nguồn nguyên liệu protein quý giá này từ các nhà máy bia trong nước,
hàng năm sản xuất được 7.574 tấn sản phẩm các dạng khác nhau.
Trong công nghiệp thực phẩm tại Nhật Bản cũng như nhiều nước khác, sinh
khối nấm men được sản xuất thành xì dầu, được bổ sung vào các sản phẩm mỳ ống,

12


bánh mì, bánh nướng làm tăng hàm lượng protein trong sản phẩm. Đặc biệt ở Nhật,
các sản phẩm tăng lực như viên đạm được sản xuất và tiêu thụ nhiều. Sử dụng viên
đạm để nấu các bữa ăn nhanh hay sử dụng như các chất gia vị được chế biến sẵn có
nhiều tiện ích như tiết kiệm thời gian, tái tạo năng lượng nhanh, không sợ béo phì.
Đồng thời sinh khối nấm men hoặc nấm men thải từ các nhà máy bia cũng
được rất nhiều nước trên thế giới (Đức, Pháp,Mỹ, Nhật…) đã nghiên cứu tạo ra sản

phẩm gọi là cao nấm men, nó được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
thực phẩm, dược phẩm, công nghệ lên men… Chất lượng cao nấm men phụ thuộc
vào nguồn nguyên liệu nấm men, phương pháp sản xuất,…nhưng cao nấm men
dạng bột thường có hàm ẩm 5-6% và một số thành phần chính gồm: nitrogen tổng
số từ 8-12%; protein tổng số 50-75%; cacbonhydrat 4-13%; lipit không có hoặc rất
ít [40].
Những cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất cũng như chất lượng của sản phẩm
cao nấm men đã được ghi nhận bởi các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả, đó
là của Bavisotta , John Conway đã chỉ ra rằng enzyme ngoại bào rất có hiệu quả
trong việc thủy phân nấm men, cụ thể là sử dụng enzyme proteaza trong quá trình
thủy phân sẽ rút ngắn thời gian thủy phân, nâng cao hiệu quả thủy phân, cải thiện
hương thơm và giá trị dinh dưỡng của nấm men. Nghiên cứu về phương pháp thủy
phân nấm men bằng enzyme, D.Knorr và ctv cũng đã chỉ ra rằng khi xử lý dịch
nấm men với enzyme thủy phân, cụ thể là với cặp enzyme lisozim và zymolaza ở
pH 9 thì có thể thu được hơn 70% nitơ tổng số có trong tế bào nấm men sau 90
phút [20].
Một số sáng chế nữa của Hobson [20]nhằm cải thiện hương vi của sản phẩm
men tự nhiên. Tuy nhiên ông mới chỉ nghiên cứu nồng độ chất khô của dịch mang
thủy phân, nhiêt độ, thời gian thủy phân mà không quan tâm đến chủng loại cũng
như nồng độ enzym dùng để thủy phân. Theo đó ông đã đưa ra nồng độ chất khô
thích hợp của dịch thủy phân là 12-14%.
Một nghiên cứu khác của Nolf nhằm cải thiện hương thơm và giá trị dinh
dưỡng của nấm men. Quy trình của ông đưa ra gồm phần lớn các bước chủ yếu của
quy trình sản xuất cao nấm men hiện đại. Cụ thể là: đun nóng dịch nấm men đến
45-60oC lắc đều và để tự phân trong 3 ngày sau đó chiết tách phần dịch hòa tan và
điều chỉnh dịch nhằm giảm độ đắng của dịch chiết xuất [20].

13