Đề cương khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sinh khối vi sinh vật để tăng hàm lượng protein cho sắn

PHẦN THỨ NHẤT
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Sắn( khoai mì) là loại cây lương thực quan trọng thứ 3 trong nền nông nghiệp
thế giới chỉ sau lúa gạo và lúa mì. Tại châu Phi, châu Á và Mỹ Latinh, hàng triệu
người sử dụng sắn như là nguồn lương thực chủ yếu nhằm đảm bảo an ninh lương
thực. Đồng thời, sắn cũng là cây thức ăn gia súc, cây nhiên liệu sinh học, cây hàng
hóa xuất khẩu quan trọng trên thế giới và Việt Nam. Củ sắn giàu chất bột, năng
lượng, khoáng, vitamin C, hạt bột sắn nhỏ mịn, độ dính cao. Tuy nhiên, sắn lại rất
nghèo chất béo và nghèo nhất là protein. Trong khi đó, cơ thể người và động vật
thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng như protein có trong thức ăn
để có thể tiến hành trao đổi chất nhằm duy trì sự sống, tăng cường sinh trưởng và
phát triển. Trong quá trình tiêu hóa của người và động vật, protein phân giải thành
khoảng 20 axit amin thành phần, trong đó có 8 axit amin không thay thế cần phải
có sẵn trong thức ăn. Nếu không nhận được các axit amin này cơ thể sẽ bị bệnh
hoặc chết.
Chính vì vậy, để sử dụng các sản phẩm làm từ sắn chúng ta cần bổ sung thêm
lượng protein nhằm cung cấp đầy đủ hàm lượng chất dinh dưỡng cho người cũng
như động vật và sản xuất protein đơn bào (từ vi khuẩn, nấm men, nấm sợi, tảo) là
hướng nghiên cứu mạnh mẽ hiện nay để giải quyết vấn đề thiếu hụt protein bởi do
tốc độ phát triển dân số quá nhanh nên nguồn protein đa bào không còn đủ để cung
cấp cho nhu cầu ngày càng tăng của con người. Trong tế bào vi sinh vật, nấm men,
nấm sợi, tảo ngoài hàm lượng protein tương đối lớn còn có chất béo, vitamin và các
chất khoáng. Bên cạnh đó, năng suất của vi sinh vật, nấm và tảo vượt xa năng suất
cây trồng và vật nuôi trong công nghiệp nhiều lần.
Từ thực trạng, nhu cầu sử dụng protein và nhu cầu sản xuất protein đơn bào,
chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất sinh khối vi sinh vật để tăng
hàm lượng protein cho sắn”.
1.2. Mục đích – yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích
Sản xuất sinh khối vi sinh vật để tăng hàm lượng protein cho sắn

1.2.2. Yêu cầu
Xác định được các điều kiện thích hợp cho nấm men phát triển sinh khối như: tỷ lệ
các nhóm vi sinh vật, tỷ lệ giống cấy, độ ẩm, pH, thời gian nuôi cấy,…môi trường
nuôi cấy.


-

-

Xác định được các nhóm vi sinh vật (nấm mốc và nấm men) thích hợp để
nuôi sinh khối trên môi trường sắn lát.
Xác định được tỷ lệ giống cấy nấm mốc và nấm men thích hợp.
Xác định được độ ẩm của môi trường nuôi cấy (sắn lát).
Xác định được nguồn Nitơ và hàm lượng Nitơ bổ sung.
Xác định được nguồn Photpho thích hợp.
Xác định được độ pH thích hợp.
Xác định độ dày của môi trường nuôi cấy (sắn lát).
Xác định được thời gian nuôi cấy phù hợp.


PHẦN THỨ HAI
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về sắn
2.1.1. Nguồn gốc, phân loại, vùng phân bố, lịch sử phát triển (Kỹ thuật trồng
sắn;KS Nguyễn đức cường; nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ)
2.1.1.1. Tên gọi, mô tả, phân loại
Sắn (Manihot esclenta Crantz, tên khác: khoai mì, cassava, tapioca, yuca,
mandioca, manioc,…) là cây lương thực ăn củ hàng năm, có thể sống lâu năm,
thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Cây sắn cao 2 – 3m, đường kính tán 50 – 100cm.

Lá khía thành nhiều thuỳ, có thể dùng để làm thức ăn chăn nuôi gia súc. Rễ ngang
phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột. Củ sắn dài 20 - 50cm, khi luộc chín có màu
trắng đục, hàm lượng tinh bột cao. Sắn luộc chín có vị dẻo, thơm đặc trưng. Sắn có
thời gian sinh trưởng thay đổi từ 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy thuộc
giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng.
Phân loại khoa học (Scientific classification)
Giới (kingdom): Plantae
Ngành (division): Magnoliophyta
Lớp (class): Magnoliopsida
Bộ (ordo): Malpighiales
Họ (family): Euphorbiaceae
Họ phụ (subfamily): Crotonoideae
Nhóm (tribe): Manihoteae
Chi (genus): Manihot
Loài (species): M. esculenta
2.1.1.2. Nguồn gốc
Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh (Crantz, 1976) và
được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Trung tâm phát sinh cây sắn
được giả thiết tại vùng đông bắc của nước Brazin thuộc lưu vực sông Amazon, nơi
có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại (De Candolle 1886; Rogers, 1965).
Trung tâm phân hóa phụ có thể tại Mexico ở Trung Mỹ và vùng ven biển phía bắc
của Nam Mỹ. Bằng chứng về nguồn gốc sắn trồng là những di tích khảo cổ ở
Venezuela niên đại 2.700 năm trước Công nguyên, di vật thể hiện củ sắn ở cùng
ven biển Peru khoảng 2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh sắn
trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 năm trước Công
nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi
từ năm 900 đến năm 200 trước Công nguyên (Rogers 1963, 1965).
2.1.1.3. Vùng phân bố
Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung
nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người

(CIAT, 1993). Tại Việt Nam, sắn được trồng hầu hết các tỉnh từ Bắc đến Nam,
nhiều nhất tại vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên.
2.1.1.4. Lịch sử phát triển
Cây sắn được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của châu Phi vào thế kỷ 16. Tài
liệu nói tới sắn ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm 1558. Ở châu Á, sắn
được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G. Rajendran et al, 1995) và
SriLanka đầu thế kỹ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992). Sau đó, sắn
được trồng ở Trung Quốc, Myamar và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu
thế
kỷ
19
(Fang
Baiping
1992.
U
Thun
Than
1992).
Cây sắn đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18 (Phạm Văn Biên,
Hoàng Kim, 1991). Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu
tiên. Sắn được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam.
Diện tích sắn trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi
và trung du phía bắc, vùng ven biển nam Trung Bộ và vùng ven biển bắc Trung
Bộ .
2.1.2. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam và trên thế giới
2.1.2.1. Tình hình sản xuất và chế biến sắn trên thế giới
Sắn là loại cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới như Brazil, Nigeria,
Thái Lan, Indonexia, Việt Nam…Củ sắn chứa nhiều tinh bột, hiện nay tại các nước

trồng sắn trên thế giới thì phần lớn sắn được sử dụng làm thức ăn người và thức ăn
chăn nuôi gia súc, một lượng nhỏ dử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp chế biến.
Trong năm 2006, sản lượng sắn thế giới đạt 211,26 triệu tấn sắn củ tươi nhưng đến
năm 2007 sản lượng sắn thế giới đã đạt 226,34 triệu tấn (tăng 15,08 triệu tấn).
Khi phân chia sản lượng sắn theo các lục địa, tổ chức lương thực thế giới (FAO)
ước tính sản lượng sắn ở Châu Phi năm 2000 là 92,7 triệu tấn. Khu vực Châu Mỹ la
tinh và vùng Caribe: theo ước tính sản lượng sắn của vùng chiếm 20% sản lượng
sắn toàn cầu (năm 2000 sản lượng sắn của toàn khu vực đạt 32,1 triệu tấn trong đó
Brazil là nước đóng góp 70% sản lượng toàn khu vực). Nước có sản lượng sắn lớn
nhất thế giới là Nigeria 45,72 triệu tấn, tiếp theo là Thái Lan với 22,58 triệu tấn,
Indonexia là 19,92 triệu tấn.
Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở
các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là một thành phần
quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người thuộc các nước thế giới thứ 3
(www. TTTA. Food market, 2009). Đồng thời, sắn cũng là một thành phần nguyên
liệu quan trọng trong thức ăn chăn nuôi tại nhiều nước trên thế giới và cũng là hàng
hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì,
màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm.
Đặc biệt, sắn là nguyên liệu chính cho công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học
(ethanol) tại một số quốc gia châu Á. Từ 2008, sản lượng sản xuất ethanol của
Trung Quốc đã đạt 1 triệu tấn và đang tiếp tục tăng lên. Trung Quốc trở thành nước


nhập khẩu nguyên liệu sắn để sản xuất ethanol từ các quốc gia lân cận như Thái
Lan, Việt Nam, Campuchia và Indonesia. Tại Thái Lan và Việt Nam, nhiều nhà
máy sản xuất ethanol sử dụng sắn đã được xây dựng trong giai đoạn từ 2008-2012.
Indonesia, Philippine đã lên kế hoạch sử dụng sắn sản xuất ethanol để pha vào xăng
theo tỷ lệ bắt buộc 5% bắt đầu từ năm 2010. Các nước như Lào, Papua New
Guinea, đảo quốc Fiji, Nigeria, Colombia và Uganda cũng đang nghiên cứu thử
nghiệm cho sản xuất ethanol (TTTA. Outlook 2009).

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia tăng từ năm
2000 đến nay (xem Bảng 1). Năm 2012, sản lượng sắn thế giới đạt 269,12 triệu tấn
củ tươi, tăng 51% so với năm 2000. Diện tích trồng sắn trong cùng thời gian cũng
tăng 20%. Nước sản xuất sắn nhiều nhất hiện nay là Nigeria (54 triệu tấn), kế đến là
Thái Lan (29,94 triệu tấn) và Indonesia (24,17 triệu tấn). Nước có năng suất sắn
cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng
suất sắn bình quân của thế giới là 12,92 tấn/ha (FAO, 2012). Việt Nam đứng thứ 9
về sản lượng sắn trên thế giới với 9,74 triệu tấn năm 2012.
Bảng 1. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn thế giới từ 2000 – 2012
Năm

Diện tích
Năng suất
(triệu ha)
(tấn/ha)
2000
16,86
10,70
2001
17,17
10,73
2002
17,31
10,61
2003
17,59
10,79
2004
18,51
10,94

2005
18,69
10,87
2006
20,50
10,90
2007
18,39
11,94
2008
21,94
12,22
2009
19,32
12,29
2010
19,55
12,43
2011
20,46
12,79
2012
20,82
12,92
Nguồn: Tổng hợp từ FAOSTAT.

Sản lượng
(triệu tấn)
177,89
184,36

183,82
189,99
202,64
203,34
223,20
227,79
233,50
237,43
243,05
261,77
269,12

Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực thế giới (IFPRI), đã tính toán nhiều mặt và
dự báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020. Năm
2020, sản lượng sắn toàn cầu ước đạt 275,10 triệu tấn, trong đó sản xuất sắn chủ
yếu ở các nước đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nước đã phát triển khoảng
0,40 triệu tấn. Mức tiêu thụ sắn ở các nước đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu


tấn so với các nước đã phát triển là 20,5 triệu tấn. Khối lượng sản phẩm sắn toàn
cầu sử dụng làm lương thực thực phẩm dự báo nhu cầu là 176,3 triệu tấn và thức ăn
gia súc 53,4 triệu tấn. Tốc độ tăng hàng năm của nhu cầu sử dụng sản phẩm sắn
làm lương thực, thực phẩm và thức ăn gia súc đạt tương ứng là 1,98% và 0,95%.
Châu Phi vẫn là khu vực dẫn đầu sản lượng sắn toàn cầu với dự báo sản lượng năm
2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn. Trong đó, khối lượng sản phẩm sử dụng làm lương thực
thực phẩm là 77,2%, làm thức ăn gia súc là 4,4%. Châu Mỹ La tinh giai đoạn 19932020, ước tốc độ tiêu thụ sản phẩm sắn tăng hàng năm là 1,3%, so với châu Phi là
2,44% và châu Á là 0,84 - 0,96%. Cây sắn tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong
nhiều nước châu Á, đặc biệt là các nước vùng Đông Nam Á nơi cây sắn có tổng
diện tích đứng thứ ba sau lúa và ngô và tổng sản lượng đứng thứ ba sau lúa và mía.
2.1.2.2. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ ba sau lúa và ngô.
Cây sắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực, thực phẩm thành cây
công nghiệp hàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao. Sản xuất sắn là nguồn thu nhập
quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư,
phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ. Nghiên cứu và phát triển cây sắn
theo hướng sử dụng đất nghèo dinh dưỡng, đất khó khăn là việc làm có hiệu quả
cao (Hoàng Kim và Trần Công Khanh, 2005), đây là hướng hỗ trợ chính cho việc
thực hiện Đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm
2025” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 177/2007/ QĐTT ngày 20 tháng 11 năm 2007.
Tại Việt Nam, sắn được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái
nông nghiệp. Giai đoạn từ năm 2000-2012, tốc độ tăng trưởng diện tích bình quân
hàng năm là 6% và tốc độ tăng trưởng sản lượng bình quân hàng năm đạt 10%.
Năng suất sắn của Việt Nam hiện nay đứng khoảng thứ 10 trong số các quốc gia
năng suất cao. Tuy nhiên, năng suất bình quân 17 tấn/ha chỉ tương đương 50% so
với năng suất sắn tại Ấn Độ, thấp hơn năng suất sắn tại Indonesia 15% và thấp hơn
Thái Lan là 9%. Như vậy, nếu như diện tích sắn của Việt Nam khó có khả năng gia
tăng trong những năm tới do sự cạnh tranh của các loại cây khác cũng như do quy
hoạch sử dụng đất thì chúng ta vẫn còn triển vọng tăng trưởng sản lượng nhờ gia
tăng năng suất nếu được đầu tư đúng hướng về công tác chọn tạo giống và kỹ thuật
canh tác sắn bền vững.
Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam qua các năm và phân theo các vùng
sinh thái được thể hiện qua Bảng 2 và Bảng 3.
Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam giai đoạn 2000 - 2012
Năm
Diện tích
Năng suất
Sản lượng
(nghìn ha)
(tấn/ha)
(triệu tấn)

2000
234,90
8,66
2,03
2001
250,00
8,30
2,07


2002
329,90
12,6
2003
371,70
14,06
2004
370,00
14,49
2005
425,50
15,78
2006
474,80
16,25
2007
496,80
16,07
2008
557,40

16,85
2009
508,80
16,81
2010
496,20
17,17
2011
558,40
17,73
2012
550,60
17,70
Nguồn: Tổng hợp từ Niên giám thống kê.

4,15
5,23
5,36
6,72
7,77
7,98
9,30
8,56
8,52
9,89
9,74

Bảng 3. Diện tích, năng suất, sản lượng sắn Việt Nam năm 2012 phân theo
vùng kinh tế
TT

Vùng sinh thái
Diện
Năng
Sản
tích
suất
lượng
(1000 (tấn/ha) (1000
ha)
tấn)
1 Đồng bằng sông Hồng
6,7
15,7
105,1
2 Trung du và miền núi phía Bắc
118,0
12,0
1.494,5
3 Bắc Trung bộ và Duyên hải miền
175,0
16,6
3.027,5
Trung
4 Tây Nguyên
149,5
17,0
2.542,0
5 Đông Nam Bộ
96,5
25,8

2.485,1
6 Đồng bằng sông Cửu Long
6,5
15,3
99,3
Cả nước
550,6
16,8
9.745,5
Nguồn: Tổng hợp từ Niên giám thống kê
Cơ cấu sử dụng sắn Việt nam hàng năm được chia thành 03 nhóm chính gồm: 37%
cho sản xuất tinh bột; 33% cho xuất khẩu và 30% cho sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Hình 1: Cơ cấu sử dụng sắn Việt Nam


2.1.3. Đặc điểm cây sắn, thành phần hóa học và giá trị của củ sắn trong đời sống
2.1.3.1. Đặc điểm cây sắn
Cây sắn cao 2 – 3m, lá khía thành nhiều thuỳ, rễ ngang phát triển thành củ và tích
luỹ tinh bột, thời gian sinh trưởng biến động từ 3 đến 36 tháng, thông thường là 10
– 12 tháng, tuỳ thuộc giống, vụ trồng, nơi trồng và mục đích sử dụng.
+ Rễ sắn: có rễ con và rễ củ. Rễ con mọc từ mắt đốt và mô sẹo của các hom sắn khi
trồng xuống đất, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất. Đối với những cây
sắn mọc từ hạt, rễ cọc cắm thẳng đứng xuống đất. Những rễ tập trung được nhiều
dinh dưỡng khi gặp điều kiện thuận lợi, các loại tượng tầng hoạt động mạnh, sẽ
hình thành củ. Rễ phát triển ở những mô phân sinh thưởng được tập trung nhiều
dinh dưỡng, nên số lớn trong những rễ này dễ phát triển thành rễ củ. Những rễ con
không hình thành củ thì chủ yếu hút nước và chất dinh dưỡng để nuôi cây. Trong
điều kiện khô hạn, đa số các rễ con phải đâm sâu xuống đất để làm nhiệm vụ hút
nước nên ít hình thành rễ củ.
+ Thân sắn: cao khoảng 2 – 3m, có phân nhánh hoặc không phân nhánh tuỳ thuộc

giống. Sắn thông thường có đường kính ở gốc thân biến động từ 2 – 6cm. Màu sắc
thân biến động tuỳ giống: màu xanh xám, màu xám đậm, màu xám nhạt, màu vàng,
màu nâu. Thân sắn có các sẹo lá, đó là những dấu vết của lá rụng để lại trên thân.
Chiều dài lóng được tính từ vết sẹo lá đến vết sẹo lá khác thằng hàng ở trên nó. Tập
tính phân cành, màu sắc thân, sẹo lá và chiều dài lóng là những đặc tính để nhận
diện giống.
+ Lá sắn: lá sắn thuộc loại lá đơn phân thuỳ sâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau. Số thuỳ
sắn biến động từ 3 -9. Lá mọc so le, xếp trên thân theo đường xoắn ốc. Lá non ở
sắn thường có màu xanh hoặc tím. Lá già màu xanh thẫm, mặt dưới màu xanh nhạt.
Phiến lá có biểu bì, mặt trên có tầng cutin rất rõ, tiếp đó là mô dậu, mô xốp và
màng biểu bì ở dưới lá. Mặt dưới lá có nhiều khí khổng, lá sắn có nhiều lông tơ.
+ Hoa, quả: Hoa sắn là hoa đơn tính, có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm
hoa. Hoa cái không nhiều mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước. Hoa đực nhỏ hơn
và mọc phía bên trên. Tập tính ra hoa của sắn phụ thuộc giống và điều kiện sinh


thái nơi đất trồng, không phải tất cả các giống sắn đều có hoa. Quả sắn là loại quả
nang, màu nâu nhạt đến đỏ tía, đường kính khoảng 1.0 – 1.5cm. Quả có 6 cánh chia
làm 3 ngăn, mỗi ngăn có một hạt.
Bảng 4: Thành phần các chất cấu tạo các bộ phận cây sắn
Các
chất Rễ tổng số Vỏ củ
Thân
cành
Lá
cấu tạo
Chất khô(% 36
30
40
30

15
của
chất
tươi)
Gluxit (% 89
75
91
46
41
của
chất
khô)
Lipit
1
2
0.5
9
6
Protit
2.5
4
2
10
25
Celulose
4.5
12
4
23
20

Tro
3
5
2.5
10
8
Canxi
0.1
0.2
0.1
0.3
14
Photpho
0.1
0.1
0.1
0.3
0.5
Fe
0.003
0.002
0.001
0.03
Natri
0.006
0.02
Kali
1
2
Vitamin

30
A(mg/100g
chất khô)
Vitamin
0.1
1
B1(mg…nt)
Vitamin B2 0.1
2
(nt)
Acid
80
500
ascorbic
2.1.3.2. Thành phần hóa học và cấu tạo của củ sắn
• Cấu tạo
Củ sắn thường thuôn dài 2 đầu, có kích thước tùy thuộc vào chất đất và điều kiện
trồng mà dao động trong khoảng: dài 0,1 – 1,1m, đường kính 2 – 8cm.
Củ thường có 4 phần chính gồm: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt củ và lõi.
Vỏ gỗ: chiếm 0,5 – 3% khối lượng củ, có màu trắng, vàng hoặc nâu. Vỏ
gỗ cấu tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột. Nó


có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng cơ học và hóa học của ngoại
cảnh.
Vỏ cùi (vỏ thịt): dày hơn vỏ gỗ nhiều, chiếm khoảng 20% trọng lượng củ.
Cấu tạo gồm lớp tế bào thành dày, thành tế bào cấu tạo từ xenluloza, bên
trong tế bào là các hạt tinh bột, hợp chất chứa Nitơ và dịch bào (mủ) –
trong dịch bào có tannin, sắc tố, độc tố, các enzyme… Vì vỏ cùi có nhiều
tinh bột (5 – 8%) nên trong chế biến nếu tách đi thì tổn thất, không tách

thì khó khăn trong chế biến vì nhiều chất trong thành phẩn mủ ảnh hưởng
đến màu sắc tinh bột.
Thịt sắn: là thành phần chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào nhu mô có
thành mỏng. Thành phần của tế bào nhu mô là cenlulose và pentosan ở vỏ
tế bào, hạt tinh bột và nguyên sinh chất bên trong tế bào, gluxit hoà tan và
nhiều chất vi lượng khác. Những tế bào ở lớp ngoài thịt sắn chứa nhiều
tinh bột, càng sâu vào trong hàm lượng tinh bột giảm dần. Kích thước hạt
tinh bột sắn khoảng 15 – 18µm. Ngoài lớp tế bào nhu mô còn có chứa các
tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ xenluloza nên cứng như
gỗ – gọi là xơ . Loại tế bào này nhiều ở đầu cuống, sắn lưu niên và những
củ biến dạng trong qua trình phát triển. Sắn lưu 2 năm thì có một lớp xơ,
sắn lưu 3 năm có hai lớp xơ. Theo lượng lớp xơ mà biết sắn lưu bao nhiêu
năm.
Lõi: là phần ở trung tâm, dọc suốt từ cuống tới chuôi củ, chiếm 0,3 - 1%
khối lượng toàn củ. Càng sát cuống, lõi càng lớn và nhỏ dần về phía
chuôi củ. Lõi cấu tạo chủ yếu từ cenlulose vào hemicenlulose. Sắn có lõi
lớn và nhiều xơ sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất nghiền khi chế
biến.
Ngoài ra còn có các bộ phận khác: cuống, rễ .... Các phần này cấu tạo chủ yếu
là xenluloza cho nên sắn cuống dài và nhiều rễ thì tỷ lệ tinh bột thấp và chế biến
khó khăn.
• Thành phần hoá học
Thành phần hóa học của củ sắn dao động trong khoảng khá rộng tuỳ thuộc vào loại
giống, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch.
Bảng 5: Thành phần hóa học của sắn
Thành phần
Hàm lượng(%)
Tỷ lệ chất khô (%)
30 – 40
Tinh bột (%)

27 – 36
Đạm tổng số (%FW)
0.5 – 2.0
Đường tổng số (%FW)
0.5 – 2.5
Chất khoáng (%FW)
0.5 – 1.5
Chất béo (%FW)
0.5


Chất xơ (%FW)

1.0

+ Tinh bột: là thành phần quan trọng của củ sắn, bao gồm 2 thành phần:
Amylo: 15 - 25%
Amylopectin: 75 - 85%
Hàm lượng tinh bột của sắn cũng phụ thuộc nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu,
giống, thời gian thu hoạch,bảo quản,… nhưng trong đó thời gian thu hoạch có ý
nghĩa quan trọng nhất. Thu hoạch đúng thời điểm sẽ cho năng suất và hàm lượng
tinh bột cao nhất còn nếu thu hoạch sớm thì năng suất củ thấp, lượng tinh bột ít,
chất hoà tan cao. Nếu thu hoạch trễ quá thì hàm lượng tinh bột sẽ giảm, thành phần
xơ tăng, một phần tinh bột bị thuỷ phân thành đường để nuôi mầm non. Đối với
giống sắn một năm thì vụ chế biến có thể bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc từ tháng 4
năm sau, nhưng đào vào tháng 12 và tháng 1 thì hàm lượng tinh bột cao nhất.
Tháng 9, tháng 10 củ ít tinh bột, hàm lượng nước cao, lượng chất hoà tan nhiều,
như vậy nếu chế biến sắn non không những tỷ lệ thành phẩm thấp mà còn khó bảo
quản tươi. Sang tháng 2, tháng 3 lượng tinh bột trong củ lại giảm vì một phần phân
huỷ thành đường để nuôi mầm non trong khi cây chưa có khả năng quang hợp.

Tinh bột sắn tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột có kích thước 3 - 34µm.
Tinh bột sắn có một số tính chất đặc trưng thuận lợi khi sử dụng chúng làm nguyên
liệu trong chế biến thực phẩm như:
 Tinh bột sắn không có mùi nên không ảnh hưởng đến mùi vị đặc trưng của
thực phẩm, ta có thể dùng chúng kết hợp với các thành phần có mùi khác.
 Tinh bột sắn trong nước sau khi gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm dạng
paste trong suốt nên không ảnh hưởng đến màu của thực phẩm.
 Tỷ lệ amylopectin: hàm lượng amylopectin trong tinh bột khoai gel tinh
bột có độ nhớt, độ dính cao và khả năng gel bị thoái hóa thấp.
+ Đường: đường trong sắn chủ yếu là glucoza và một lượng mantoza, sacaroza. Sắn
càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường sẽ hoà tan trong
nước và theo nước dịch ra ngoài.
+ Protein: protein của sắn vừa ít về số lượng vừa thiếu cân đối về chất lượng. Protid
của sắn nghèo lysin, tryptophan, các acid amine và lưu huỳnh. Ngoài ra, tổng lượng
acid amine cần thiết của sắn thấp hơn nhiều so với ngũ cốc và các thức ăn cơ bản
khác.
+ Vitamin và khoáng: sắn nghèo vitamin, tỷ lệ Ca/P gần như ở khoai lang. Củ sắn
có chứa vitamin C và Canxi ngoài ra còn có vitamin B và nhiều loại khoáng khác.
+ Các hợp chất khác: ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong củ sắn còn chứa độc
tố, tanin, sắc tố và các hệ enzyme phức tạp. Đây là những yếu tố gây ảnh hưởng
xấu đến chất lượng tinh bột sau này (chủ yếu về màu sắc).
Độc tố: trong củ sắn, HCN tồn rại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm 2
loại linamarin và lotaustralin. Linamarin có công thức phân tử là


C10H17O6N, dưới tác dụng của dịch vị có chứa HCl hoặc men tiêu hoá chất
này bị phân huỷ và giải phóng ra acid hydrocyanic là chất độc đối với con
người. Lotaustralin có công thức phân tử là C 11H19O6N. Tuỳ theo giống
sắn, điều kiện đất đai, chế độ canh tác và thời gian thu hoạch mà hàm
lượng HCN có khác nhau. Sự phân bố chất độc trong củ sắn cũng không

đều: cuống củ chứa nhiều chất độc hơn giữa củ, lớp vỏ thịt chứa nhiều
HCN hơn cả, kế đến là lõi sắn, phần thịt sắn có chứa chất độc ít hơn. Các
glucoside này hoà tan tốt trong nước nên quá trình sản xuất tinh bột, độc
tố sẽ theo dịch nước thải ra ngoài và do các glucoside này tập trung nhiều
ở vỏ củ do đó khi chế biến nên tách dịch bào nhanh để không ảnh hưởng
đến màu sắc của tinh bột sau này vì HCN sẽ tác dụng với Fe cho ra muối
cyanate có màu xám làm đen bột.
Enzyme: trong số các enzyme có trong củ sắn thì hệ enzyme
polyphenoloxydase là enzyme có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng sắn
trong quá trình bảo quản và chế biến. Khi chưa đào củ lên thì các enzyme
này trong củ sẽ hoạt động yếu và ổn đinh nhưng khi đào củ lên thì các
enzyme này có điều kiện để hoạt động mạnh, khi đó enzyme
polyphenoloxydase sẽ xúc tác quá trình oxy hoá polyphenol tạo octorinon
sau đó tổng hợp các chất không có bản chất phenol (các axid amine) tạo
ra các sản phẩm có màu. Trong nhóm polyphenoloxydase có những
enzyme oxy hoá các monophenol mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự
oxy hoá acid amine tyrosine tạo ra quinon tương ứng. Các quinon sau một
loạt chuyển hoá sinh ra sắc tố màu xám đên gọi là melanin. Đây là một
trong những nguyên nhân làm thịt sắn có màu đen. Ngoài tyrosinase, các
enzyme oxy hoá khử khác cũng góp phần làm tổn thất chất khô.
Tanin: hàm lượng tanin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hoá của tanin là
chất flobafen có màu đen khó tẩy. Ngoài ra, phản ứng giữa tanin với sắt
tạo tanat sắt có màu đen cũng khó tẩy.
2.1.3.3. Giá trị của củ sắn
• Giá trị sử dụng
Sắn khô chủ yếu làm lương thực (58%) và làm thức ăn gia súc (28%).
Trước hết, sắn có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo của
con người. Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản cũng
tương đối ổn định nếu được chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ
chế như sắn lát.

Với nhu cầu của công nghệ, sắn là nguồn nguyên liệu trong các ngành kỹ
nghệ nhẹ, ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hoá chất hay men thực
vật để chuyển hoá tinh bột sắn thành đường mạch nha hay glucoza. Rượu
và cồn đều có thể dùng sắn làm nguyên liệu chính.


-

-

Tinh bột sắn còn dùng trong sản xuất hạt nêm, mì chính, sản xuất men và
công nghệ lên men vi sinh hay chế biến các thực phẩm khác như bánh
phở, hủ tiếu, mì sợi,…
Sắn còn là nguồn nguyên liệu tốt để cung cấp cho gia súc.

• Giá trị dinh dưỡng
Sắn chủ yếu là thức ăn cung cấp năng lượng, 100gram sắn khô cho 348 kcal xấp xỉ
với ngũ cốc.
Sắn có giá trị dinh dưỡng cao tương tự như khoai tây, khoai môn, khoai lang,…do
hàm lượng protein thấp nhưng nó chứa nhiều cacbonhydrat là nguồn cung cấp
nhiều năng lượng cho cơ thể. Sắn còn là một nguồn tốt để cung cấp Kali và chất xơ.
Sắn giúp duy trì cân bằng hàm lượng nước trong máu, chất xơ giúp ngừa táo bón,
có khuynh hướng làm thấp hơn hàm lượng cholesterol trong máu, ngăn ngừa những
bệnh về tim mạch.
2.2. Tổng quan về sản xuất sinh khối vi sinh vật
2.2.1. Khái niệm sinh khối, protein đơn bào và đặc điểm của sản xuất protein
đơn bào
• Sinh khối là toàn bộ tế bào vi sinh vật thu nhận được trong quá trình lên men.
Nó được sử dụng như một nguồn dinh dưỡng protein cho người và động vật, đôi
khi đồng nghĩa với protein đơn bào (single cell protein – SCP).

• Protein đơn bào là thuật ngữ chỉ một loại chất dinh dưỡng có trong tế bào và
chỉ được sản xuất từ vi sinh vật. Thuật ngữ này không chỉ đơn giản là protein từ tế
bào của cơ thể đơn bào, vì rất nhiều vi sinh vật không phải là cơ thể đơn bào mà
vẫn khai thác chúng. Do đó, thuật ngữ này nên hiểu là nguồn dinh dưỡng chứa
nhiều protein từ vi sinh vật (từ vi khuẩn, nấm men, nấm sợi và tảo). Được sử dụng
trước hết là nguồn protein trong dinh dưỡng động vật, chủ yếu là trong chăn nuôi.
• Đặc điểm của sản xuất protein đơn bào
+ Ưu điểm:
Vi sinh vật là cơ thể có tốc độ sinh trưởng rất mạnh, khả năng tăng trưởng
nhanh. Chỉ trong một thời gian rất ngắn ta có thể thu được khối lượng
sinh khối rất lớn, thời gian này chỉ tính bằng giờ còn ở động vật hay thực
vật thì thời gian này được tính bằng tháng hay hàng năm.
Hàm lượng protein trong vi sinh vật rất cao, cao hơn rất nhiều protein có
trong thực vật hay động vật (hàm lượng protein ở VSV khoảng 20 – 80%
trọng lượng khô).
Hàm lượng protein
Vi khuẩn
60-70% (tính theo chất khô), có loài
tới 87%
Nấm men
40-60%


-

-

-

-

-

-

-

-

-

Nấm mốc và xạ khuẩn
<30%
Protein của VSV có chất lượng tương đương protein của động vật và hơn
hẳn protein của thực vật (ở ĐV protein chứa đầy đủ và rất cân đối các
acid amin, ở thực vật thường thiếu loại acid amin này hay acid amin
khác). Nhưng đặc biệt trong protein của VSV thì chất lượng protein của
vi khuẩn là cao nhất, vì các thành phần acid amin cân đối hơn ở nấm men.
Nhưng vì kích thước tế bào vi khuẩn nhỏ và các điều kiện nuôi cấy phức
tạp hơn nên việc sản xuất sinh khối VSV làm nguồn protein cho công
nghiệp vi sinh chủ yếu là từ nấm men.
Tốc độ sinh tổng hợp protein trong tế bào VSV cũng rất cao, từ 100 –
10.000 lần so với bò. Ví dụ về thời gian tăng đôi khối lượng của VSV ở
thời kì phát triển cực đại được so sánh với một vi sinh vật như sau
Bảng 6: Tốc độ sinh tổng hợp protein trong tế bào VSV
Sinh vật
Thời gian tăng đôi khối lượng
Vi khuẩn, nấm men
0.2 – 2 giờ
Nấm và tảo Chlorella

2 – 6 giờ
Cỏ và các thực vật khác
144 – 288 giờ
Gà mái
288 – 576 giờ
Gà con
500 giờ
Lợn con
576 – 864 giờ
Các loại gia súc ăn cỏ
720 – 1500 giờ
Thành phần cấu tạo và giá trị dinh dưỡng của protein VSV có thể điều
khiển bằng cách thay đổi thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy
hoặc bằng cách tác động làm thay đổi cơ cấu di truyền của chủng, giống.
Hoàn toàn có thể sản xuất theo quy mô công nghiệp (sản xuất hàng loạt,
có thể kiểm soát và chất lượng sản phẩm đồng nhất).
Nuôi cấy VSV cũng không phụ thuộc vào khí hậu cũng như thời tiết trong
năm, quá trình nuôi cấy được tiến hành trong các nồi lớn dễ dàng ổn định
các điều kiện kỹ thuật như thành phần môi trường, nhiệt độ, pH,…bằng
các hệ thống điều chỉnh tự động.
Nuôi cấy VSV chỉ cần một diện tích không đáng kể để xây dựng xí
nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi thường cần diện tích lớn).
Sinh khối VSV là một khối đồng nhất do đó có thể thu hoạch một cách
đơn giản và dễ dàng.
Có thể phân lập và lựa chọn VSV có ích và thích hợp cho các quá trình
công nghệ, cho từng loại nguyên liệu tương đối nhanh và không khó khăn
lắm.
Một đặc điểm ưu việt cần nhắc tới đó là trong sản xuất protein từ VSV lại
sử dụng nguyên liệu các loại phế liệu, phụ phẩm của một số ngành công
nghiệp khác. Nguồn nguyên liệu này rất phong phú, đa dạng, rẻ tiền, dễ

kiếm như: rỉ đường, khi thuỷ phân gỗ tạp, rơm rạ, bá mía,…do vậy giá
thành của sản phẩm sẽ thấp. Đồng thời sử dụng nguyên liệu này sẽ góp
phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải và nước thải.
+ Nhược điểm:
Tuy vậy, nguồn protein thu nhận được từ vi sinh vật còn những hạn chế:
Hàm lượng các acid amin chứ lưu huỳnh thấp
Khả năng tiêu hoá của protein: có phần bị hạn chế bởi thành phần phi
protein như các acid nucleic, peptit của tế bào. Hơn nữa thành và vỏ tế
bào VSV khó cho enzyme đi qua.
2.2.2. Sản xuất sinh khối từ nấm men, nấm mốc và đặc điểm của một số loại vi
sinh vật sử dụng trong sản xuất sinh khối.
2.2.2.1. Sản xuất sinh khối từ nấm men, nấm mốc.
• Giới thiệu chung về sản xuất sinh khối nấm men:
Trong các nguồn protein sản xuất bằng con đường vi sinh vật, nấm men
được nghiên cứu sớm nhất và được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Con
người đã sử dụng nấm men hoặc các sản phẩm hoạt động sống của chúng
từ hàng nghìn năm nay.
Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sinh sản
bằng cách nẩy chồi. Nấm men không có diệp lục và không thể sử dụng
năng lượng mặt trời. Vì vậy chúng dinh dưỡng bằng các hydratcbon, các
hydrocacbua, trước hết là đường.
Trong tế bào nấm men có chứa hầu hết các chất cần thiết cho sự sống
(protein, gluxit, lipit, các enzim, các VTM, các axit nucleic, các chất
khoáng).
Không một sản phẩm thực vật hoặc động vật nào có trong thành phần của
mình một lượng các chất có tác dụng đặc hiệu như trong nấm men. Tuy
nhiên thành phần các chất đặc hiệu của nấm men không phù hợp hoàn
toàn với những nhu cầu sinh lý của động vật.

Nấm men được chú ý nhiều, vì không những trong tế bào của chúng có
nhiều chất dinh dưỡng có giá trị, mà chúng lại có khả năng tăng sinh khối
và các đặc điểm sinh lý phù hợp với điều kiện sản xuất công nghiệp.
Về giá trị dinh dưỡng: nấm men rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là
các vitamin nhóm B, Sinh khối nấm men chứa khoảng 75-80% nước, 2025% chất khô trong đó: cacbon 45-50%, nitơ7-10% (tương ứng với 4060% protein, hydro 5-7%, oxy 25-30%, các nguyên tố vô cơ 5-10%
(photpho và kali chiếm tới 95-97%) tổng lượng tro, số còn lại là canxi,
magiê, nhôm, lưu huỳnh, clo, sắt, silic. Ngoài ra còn có một lượng rất nhỏ
các nguyên tố mangan, kẽm, molipden, bo,...). Trong đó thành phần quí
nhất là protein. Hàm lượng protein tuỳ thuộc vào từng loại giống, vào
thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy. Dao động trong khoảng 40-


60%. Về tính chất protein của nấm men gần giống protein nguồn gốc
động vật. Protein của nấm men chứa khoảng 20 axit amin không thay thế
(bảng 5). Thành phần các axit amin của nấm men cân đối hơn so với lúa
mì và các hạt ngũ cốc khác, kém chút ít so với sữa, bột cá, bột xương thịt
và các sản phẩm động vật nói chung. Sự thay đổi thành phần các axit
amin trong thời gian nuôi cấy được nghiên cứu cho thấy thành phần của
các axit amin thay đổi ởmột giai đoạn phát triển: giai đoạn tiềm phát. Sau
3 giờ phát triển, tổng hàm lượng các axit amin trong protein tăng lên 17%
so với thời điểm ban đầu. Sau đó tổng hợp axit amin giảm xuống và giữ ở
mức độtrên 40%. Đến cuối, tế bào già, các chất dự trữ, trước hết là
glucogen tiêu hao nhiều nên giảm trọng lượng, do đó tỉ lệ giữa các axit
amin so với trọng lượng chung của các tế bào tăng lên gần 50% (tăng
không thực chất).
Các giống nấm men dùng làm thực phẩm cho người và thức ăn gia súc là:
Endomyces vernalis, Hansenula anomala, Hansenula suaveolens,
Saccharomyces cerevisiae, Candida arbores, Candida tropicalis, Mycotorula
lipolytica, Mycotorula japonica, Torulopis utilis, Torulopis utilis var, major,
Torulopsis utilis var thermophilis, Monilia candia, Oidium lactic.

Các tiêu chuẩn để lựa chọn giống nấm men để sản xuất protein từ các nguồn
hydrocacon:
+ Có khả năng đồng hoá nhiều nguồn cacbon khác nhau, nhất là các loại
pentoza (xiloza, arabinoza) và các axit hữu cơ.
+ Có thểphát triển tốt trên môi trường có nồng độ chất khử cao.
+ Có khả năng phát triển nhanh, có sức đề kháng cao đối với nồng độ CO2.
+ Sản lượng cao, sinh khối chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị (hàm lượng
protein cao, có nhiều axit amin không thay thế, vitamin ..)
+ Kích thước tế bào tương đối lớn để dễ tách bằng li tâm.
+ Chịu đựng được nhiệt độ tương đối cao, ít làm biến đổi pH môi trường.
- Trong sản xuất nấm men thường dùng các chủng thuộc ba giống
Saccharmyces, Candida và Torulopsis. Khả năng chuyển hoá của ba giống này rất
cao và đa dạng, quy trình công nghệ tương đối đơn giản.
• Sản xuất sinh khối vi sinh vật bằng nấm mốc.
Nấm mốc là vi sinh vật chân hạch, ở thể tản, tế bào không có diệp lục tố,
sống dị dưỡng (hoại sinh, kí sinh, cộng sinh), vách tế bào cấu tạo chủ yếu
là chitin, có hay không có celluloz và một số thành phần khác có hàm
lượng thấp. Hầu hết các loại nấm mốc không cần ánh sáng trong quá trình
sinh trưởng. Nấm mốc được cấu tạo từ ba phần cơ bản của tế bào sống:
thành tế bào, nguyên sinh chất và nhân. Nhiệt độ tối thiểu cần cho sự phát
triển cả nấm mốc là 2oC – 5oC, tối hảo là 22oC – 27oC và nhiệt độ tối đa


mà chúng có thể chịu đựng được là 35 oC – 40oC. Nói chung nấm mốc có
thể phát triển tốt ở môi trường acid (pH=6), nhưng tối hảo là 5 – 6,5 một
số loài phát triển ở pH < 3 và một số ít phát triển ở pH > 9. Một số nấm
có thể cộng sinh với tảo hình thành địa y; nấm kí sinh trên người, động
vật, thực vật; nấm sống hoại sinh trên mùn chất hữu cơ.
ứng dụng của nấm mốc: các quy trình chế biến thực phẩm có liên quan
đến men đều cần đến sự có mặt của vi sinh vật trong đó có nấm mốc.

Nấm mốc giúp tổng hợp những loại kháng sinh (penicillin), acid hữu cơ
(acid oxalic, citric,…), vitamin (nhóm B),… ngoài ra nấm còn giữ vai trò
quan trọng trong việc phân giả chất hữu cơ trả lại độ màu mỡ cho đất
trồng. Nấm là một yếu tố quan trọng trong quá trình làm tương, rượu,
nước chấm.
Trong sản xuất sinh khối từ tinh bột, nấm mốc đóng vai trò chủ yếu là thuỷ phân
tinh bột thành đường kết hợp bổ sung nấm men để tạo ra lượng sinh khối tối ưu.
2.2.2.2.Giới thiệu chung về chủng vi sinh vật sử dụng.
√ saccharomyces cerevisiae
+ Đặc điểm hình thái: tế bào có dạng hình trứng, bầu dục. Kích thước trong bình
(3-6) × (5-12) µm, sinh sản bằng hình thức này chồi không theo quy luật, có thể
xuất hiện từng cái một, từng đôi hoặc một chuỗi. Khuẩn lạc có màu trắng nhạt, rìa
tròn, lồi lên, bề mặt sáng lấp lánh, đường kính 1 – 2mm vào ngày thứ 3.
+ Tính chất nuôi cấy: Phát triển tối ưu ở 33 – 35 oC trong môi trường chứa 10 –
30% glucose. Nhiệt độ tối thiểu là 4oC trong 10% glucose và 13oC trong 50%
glucose, nhiệt độ tối đa là 38 – 39oC (Jemini and Schmidt-Lorenz,1987, trích từ Lê
Nguyễn Bảo Trân, 2005). Có khả năng phát triển ở pH = 1,6 trong HCl, pH = 1,7
trong H3PO4 và pH = 1,8 - 2 trong acid hữu cơ, có sức chịu đựng lớn nhất đối với
acid benzoic 100mg/kg ở pH = 2,5 – 4 và acid sorbic 200mg/kg ở pH = 4.
+ Tính chất hoá sinh: Có khả năng lên men đường glucose, galactose, maltose,
saccharose, safinose và các dexin đơn giản, không lên men lactose, manitol, không
đồng hoá nitrat, không phân giải tinh bột.
Là loài nấm men hay được sử dụng làm men bánh mì, lên men rượu, bia và hiện
còn được sử dụng làm probiotic phục vụ cho chăn nuôi gia súc và nuôi trồng thuỷ
sản nhờ có khả năng chịu được acid dạ dày và muối mật tốt, đề kháng tự nhiên với
kháng sinh.
√ Candida tropicalis
+ Đặc điểm hình thái: Tế bào nấm men có dạng hình ovan hoặc hình tròn, khá lớn,
kích thước trung bình của nấm men thường là (5-10) × (4-8) µm, phần lớn các tế
bào kết thành nhánh, hiếm khi đứng riêng rẽ. Hệ sợi giả phát triển tốt từ những sợi

giả kéo dài, phân nhánh thành chuỗi, không tạo bào tử túi, trong tế bào già tích tụ
nhiều hạt chất béo.


+ Tính chất nuôi cấy: Qua ngày đêm ở 36oC trong nước malt (4oBe) tạo thành cặn
không nhiều và qua 1 tháng tạo thành màng dày nhăn nheo. Khuẩn lạc mọc trên
thạch malt hình tròn, màu kem trắng. Rìa khuẩn lạc bị cắt theo hình răng cưa hoặc
có tưa (hiếm khi phằng nhẵn). Men này là loại dị hình thái: một chủng có khi mọc
thành khuẩn lạc dạng R (nhăn nheo) hay dạng S (nhẵn).
+ Tính chất hoá sinh: Lên men tốt các dịch đường glucose, galactose, sacarose,
maltose, treharose, rafinose, melixitose, inulin, sucxinic, citric.
Không hấp thu được sovbiose, xentobiose, lactose, milibiose, dulxit, inozit và acid
xalysalic.
Cần một số vitamin làm chất sinh trưởng: acid pantotenic, paraminbenzoic, tiamin,
…
+ Đặc tính công nghệ: Hiệu suất thu hồi của nấm men Candida tropicalis đạt
khoảng 38 – 46% trong môi trường nuôi cấy. Tốc đọ sinh trưởng riêng là 0.15 –
0.2/h. nếu cho thêm vào môi trường cao men (0.5%), năng suất sẽ tăng 48 – 50%
và tốc độ sinh trưởng sẽ là 0.25 – 0.28/h.
Nhiệt độ nuôi cấy thích hợp là 36 – 37oC, pH = 4.2 – 4.5
√ Endomycosis fibuligenes
+ Đặc điểm: Endomycopsis fibuligenes là loài nấm men rất giàu enzyme amylase,
glucoamylase. Do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa có khả năng rượu
hóa. Trong quá trình chuyển hoá tinh bột thành đường, do sự phát triển của nấm
men endomycopsis, tinh bột được chuyển thành đường. Các loài nấm men, nấm
mốc này trong quá trình phát triển tạo ra rất nhiều enzyme amylase và
glucoamylase. Các enzyme này hoạt đọng rất thuận lợi trong giai đoạn đầu và được
kéo dài suốt giai đoạn tiếp theo. Điểm quan trọng cần đề cập đến là các enzyme này
thường chịu sự điền khiển của sản phẩm cuối cùng là glucose. Bình thường thì
glucose sẽ ức chế phản ứng thuỷ phân tinh bột, nhưng các loài nấm mốc Mucor

rouxi, rhizopus delma, các loài nấm men endomycopsis vừa có khả năng tổng hợp
amylase và glucoamylse, vừa có khả năng chuyển hoá đường thành rượu. Kết quả
thì lượng đường glucose tạo thành bao nhiêu ngay lập tức chuyển hoá thành rượu
một phần phục vụ cho sinh trưởng của chính loài sinh vật đó. Do đó, trong khối
dịch lên men này thường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược lại bởi glucose.
√ Aspergillus oryzae
+ Đặc điểm hình thái: Bào tử của nấm mốc Aspergillus oryzae có mà vàng hoa cau,
có thể sinh trưởng của nấm mốc A. oryzae là một hệ sợi bao gồm những sợi rất
mảnh, chiều ngang 5 – 7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngăn, chia sợi thành
nhiều bao tế bào. Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng
gọi là cuống đính bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính. Cuống đính bào tử của
A. oryzae thường dài 1 – 2 mm nên có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Phía đầu


cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng. Từ bọng này phân chia thành những tế
bào nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai. Đầu các tế bào hình thành chai
phân chia thành những bào tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử. Đính bào tử
của A. oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau.
+ Tính chất nuôi cấy: Nấm mốc A. oryzae có khả năng sinh trưởng và phát triển dễ
dàng trên nhiều cơ chất khác nhau. Độ ẩm tốt nhất cho sự hình thành enzyme của
nấm mốc A. oryzae là 55 – 60%, độ ẩm thích hợp cho sự hình thành bào tử là 45%.
Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và hình thành enzyme là 28 – 32 oC, pH thích
hợp cho A. oryzae là môi trường acid yếu khoảng 5.5 – 6.5
+ Oryzae có khả năng tiết ra môi trường các enzyme thuỷ phân như xenlulase,
pectinase, xylanase và hemixenlulase khi sống trên môi trường có nguồn cơ chất
tương ứng.

PHẦN THỨ BA
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng, vật liệu nghiên cứu, thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- Sản phẩm sắn lát được trồng chủ yếu ở Sơn La.
- Nấm men Candida tropicalis, Endomycopsis fibuligenes, nấm mốc Aspergillus
oryzae mua ở Viện Công Nghiệp Thực Phẩm.
3.1.2. Vật liệu nghiên cứu.


- Thiết bị: kính hiện vi điện tử, tủ cấy vô trùng, tủ sấy, tủ ấm, nồi hấp, bộ chiết
Kjelhal.
- Dụng cụ: cốc thủy tinh( 100ml, 200ml, 500ml), ống đong 250ml, ống nghiệm,
buồng đếm hồng cầu, bình tam giác (100ml, 250ml, 500ml), bình định mức
(100ml, 250ml), pipet (1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml), pipetman, đũa thủy tinh, thìa
nhựa, đĩa petri, cối sứ, nồi nhôm, bếp gas du lịch, cân phân tích, cân kĩ thuật…
- Hóa chất: H2SO4 0.1N, H2SO4 đậm đặc, HCLO4, H3BO3 2.5%, HCl 5%, HCl 15%,
NaOH 2.5N, NaOH 20%, NaOH 30%, CH3(COO)2Pb 10%, Na2HPO4 bão hoà,
K3Fe(CN)6 1%,, thuốc thử Tashiro, metyl da cam, xanh metylen, phenolphtalein,
dung dịch tinh bột 1%, dung dịch glucose 0,5%, KH 2PO4, K2HPO4, MgSO4.7H2O,
(NH4)2SO4, ure, đường saccharose, đường glucose, pepton, agar.
3.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: bộ môn quản lí chất lượng và an toàn thực phẩm, khoa
Công Nghệ Thực Phẩm, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
- Thời gian nghiên cứu: 1/2016 – 6/2016
3.2. Nội dung nghiên cứu
- Xác định được các nhóm vi sinh vật (nấm mốc và nấm men) thích hợp để nuôi
sinh khối trên môi trường sắn lát.
- Xác định được tỉ lệ giống cấy nấm mốc và nấm men thích hợp.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm môi trường nuôi cấy đến sự phát triển sinh khối
của vi sinh vật trên môi trường sắn lát.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn Nitơ và hàm lượng Nitơ bổ sung đến sự phát
triển sinh khối của vi sinh vật.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn Photpho đến sự phát triển sinh khối của vi sinh
vật.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự phát triển sinh khối của vi sinh vật.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ thoáng khí (độ dày) đến sự phát triển sinh khối của
vi sinh vật.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự phát triển sinh khối của vi
sinh vật.
3.3. Phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Để xác định được ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến sự phát triển sinh
khối của vi sinh vật chúng tôi tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố ứng với từng thông
số công nghệ. Khi chọn được giá trị thích hợp của yếu tố công nghệ cần tìm, ta giữ
nguyên giá trị được chọn và tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố còn lại.
Môi trường nuôi cấy ban đầu: 100g sắn lát và 100g nước hấp ở 121 0C trong 40
phút (có độ ẩm tương ứng khoảng 55%), bổ sung 0.2g KH 2PO4; nhiệt độ nuôi cấy


30oC, trải thành lớp mỏng độ dày 2cm với 1% giống nấm mốc (5×106 tế bào nấm
mốc/ml), 5% dịch nấm men (5×106 tế bào nấm men/ml), thời gian nuôi cấy 120h.
Tiến hành
Chuẩn bị giống nấm mốc, dịch nấm men chứa 5×106 tế bào nấm men/ml.
Chuẩn bị môi trường nuôi cấy: Lấy 100g sắn và 100g nước hòa 0,2g
KH2PO4 hấp ở 121°C trong 40 phút. Để nguội bớt và trộn đều.
Bổ sung nấm mốc để thủy phân tinh bột của môi trường nuôi cấy. Theo
dõi sự phát triển của nồng độ đường đến nồng độ 15- 18 % thích hợp cho
nấm men phát triển, bổ sung dịch nấm men vào. Nuôi tiếp ở nhiệt độ
phòng trong thời gian 120h.
Các công thức thí nghiệm
+ Thí nghiệm 1: Xác định các nhóm vi sinh vật (nấm mốc và nấm men) thích hợp
để nuôi sinh khối trên môi trường sắn lát.

CT 1.1: Aspergillus oryzae + Candida tropicalis
CT 1.2: Endomycopsis fibuligenes + Candida tropicalis
CT 1.3: Aspergillus oryzae + Sacharomyces cerevisiae
CT 1.4: Endomycopsis fibuligenes + Sacharomyces cerevisiae
+ Thí nghiệm 2: Xác định tỷ lệ giữa nấm mốc và nấm men
CT 2.1: 1% nấm mốc + 3% nấm men (so với khối lượng sắn)
CT 2.2: 2% nấm mốc + 3% nấm men (so với khối lượng sắn)
CT 2.3: 1% nấm mốc + 5% nấm men (so với khối lượng sắn)
CT 2.4: 2% nấm mốc + 5% nấm men (so với khối lượng sắn)
Thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 này tiến hành trên cùng điều kiện nuôi cấy. Ở mỗi thí
nghiệm theo dõi các chỉ tiêu: hoạt lực của enzyme amylase; hàm lượng đường; hàm
lượng tinh bột; mật độ tế bào nấm men. Từ thí nghiệm 1, theo dõi các chỉ tiêu để
chọn ra cặp vi sinh vật phù hợp nhất sau đó tiến hành xác định tỉ lệ ở thí nghiệm 2.
Sau khi đã chọn được tỉ lệ của cặp nấm men và nấm mốc phù hợp, ta tiếp tục tiến
hành các thí nghiệm tiếp theo.
+ Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm môi trường nuôi cấy đến sự
phát triển sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sắn lát.
CT 3.1: nuôi cấy ở độ ẩm 50%
CT 3.2: nuôi cấy ở độ ẩm 55%
CT 3.3: nuôi cấy ở độ ẩm 60%
CT 3.4: nuôi cấy ở độ ẩm 65%


+ Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn Nitơ và hàm lượng Nitơ bổ sung
đến sự phát triển sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sắn lát.
Tùy từng loại vi sinh vật được chọn ở TN1, sẽ bố trí TN này.
Asp.oryzae: cần bồ sung Nitơ, nguồn Nitơ bổ sung NH4NO3
CT 4.1: Bổ sung 2g/l
CT 4.2: Bổ sung 2.4g/l
CT 4.3: Bổ sung 2.8g/l

CT 4.4: Bổ sung 3.2g/l
CT 4.5: Không bổ sung
Endomucopsis fibuligenes: không cần bổ sung Nitơ
Candida tropicalis: không cần bổ sung Nitơ
Sacharomyces cerevisiae: cần bổ sung Nitơ
CT 4.1: Bổ sung 7g/l
CT 4.2: Bổ sung 7.5g/l
CT 4.3: Bổ sung 8g/l
CT 4.4: Bổ sung 8.5g/l
CT 4.5: Không bổ sung Nitơ
+ Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nguồn Photpho đến sự phát triển sinh khối của vi
sinh vật trên môi trường sắn lát.
-

CT 5.1: Bổ sung 0,5g KH2PO4 vào 100g sắn lát
CT 5.2: Bổ sung 1g KH2PO4 vào 100g sắn lát
CT 5.3: Bổ sung 1,5g KH2PO4 vào 100g sắn lát
CT 5.4: Bổ sung 2g KH2PO4 vào 100g sắn lát
+ Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển sinh khối của vi sinh vật trên
môi trường sắn lát.
Asp.oryzae
CT 6.1: pH 5
CT 6.2: pH 5.5
CT 6.3: pH 6
CT 6.4: pH 6.5
Endomycopis fibuligera
CT 6.1: pH 4
CT 6.2: pH 4.5
CT 6.3: pH 5
CT 6.4: pH 5.5

Candida tropicalis
-


CT 6.1: pH 4.5
CT 6.2: pH 5
CT 6.3: pH 5.5
CT 6.4: pH 6
Sac.cerevisiae
CT 6.1: pH 4.5
CT 6.2: pH 5
CT 6.3: pH 5.5
CT 6.4: pH 6
+ Thí nghiệm 7: Ảnh hưởng của độ dày môi trường nuôi cấy đến sự phát triển sinh
khối của vi sinh vật trên môi trường sắn lát.
CT 7.1: Môi trường nuôi cấy có độ dày 1cm
CT 7.2: Môi trường nuôi cấy có độ dày 2cm
CT 7.3: Môi trường nuôi cấy có độ dày 3cm
CT 7.4: Môi trường nuôi cấy có độ dày 4cm
+ Thí nghiệm 8: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự phát triển sinh khối của
vi sinh vật trên môi trường sắn lát.
CT 8.1: nuôi cấy trong 24h
CT 8.2: nuôi cấy trong 48h
CT 8.3: nuôi cấy trong 72h
CT 8.4: nuôi cấy trong 84h
CT 8.5: nuôi cấy trong 96h
CT 8.6: nuôi cấy trong 108h
CT 8.7: nuôi cấy trong 120h
CT 8.8: nuôi cấy trong 144h
Từ thí nghiệm 3 tới thí nghiệm 8, ở mỗi thí nghiệm theo dõi các chỉ tiêu sau: hoạt

lực amylase, lượng CO2 thoát ra, mật độ tế bào nấm men, hàm lượng đường còn dư,
hàm lượng protein của sắn, hàm lượng tinh bột.
3.3.2. Phương pháp phân tích chỉ tiêu
3.3.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng tinh bột.
Nguyên tắc: Thủy phân tinh bột thành đường trong dung dịch HCl 10% ở điều
kiện đun sôi trong bình cách thủy trong thời gian 1 giờ. Dung dịch sau thủy phân
được làm nguội và trung hòa bằng NaOH với chỉ thị methy da cam. Hàm lượng
đường sau khi thủy phân được xác định bằng phương pháp lên màu với
Ferrycyanuare. Kết quả lượng đường khử trong dung dịch sau thủy phân trừ đi
lượng đường khử trong dung dịch trước thủy phân chính là lượng đường hình thành
từ quá trình thủy phân tinh bột. Hiệu số này nhân với hệ số chuyển đổi đường khử


thành tinh bột là 0.9 ta sẽ có được hàm lượng tinh bột trong mẫu nguyên liệu ban
đầu.
Dụng cụ: bình định mức (100ml, 250ml), bình tam giác (250ml), cốc thủy tinh
(100ml, 250ml), phễu thủy tinh, ống đong (100ml), ống sinh hàn, nồi cách thủy,
bếp điện, cân phân tích, nhiệt kế.
Hóa chất: HCl đặc, dung dịch Ferrycyanuare 1%, dung dịch glucose 0.5%, dung
dịch hydroxy natri 20% (5N), dung dịch hydroxy natri 10% (2.5N), methy da cam,
CH3(COO)2Pb 10%, Na2HPO4 bão hòa, methylene blue.
Tiến hành
1. Chuẩn bị mẫu thử xác định hàm lượng đường khử ban đầu trong mẫu: cân và
cho vào cối sứ chính xác 5.01g bột trộn với 30ml nước cất, chuyển toàn bộ
hỗn hợp vào bình tam giác 100ml. Sau đó kết tủa protein và các tạp chất
bằng dung dịch axetat chì 10% (2 – 5ml) hoặc CHCl 3 5%, sau đó loại bỏ
lượng axetat chì dư bằng bằng dung dịch Na2HPO4 bão hòa (3 – 5ml) thêm
với lượng vừa đủ để kết tủa hoàn toàn axetat chì dư. Để yên hỗn hợp trong
10 phút, chuyển vào bình định mức 100ml, tráng kỹ, thêm nước cất tới vạch
định mức và đem lọc. Nước lọc được mang đi chuẩn độ dung dịch

Ferrycyanuare 1%.
2. thí nghiệm: lấy 2g bột sắn rồi chuyển vào bình tam giác sau đó cho thêm
1000ml dung dịch HCl 5% (tráng lại nhiều lần) đậy nắp lại. Lắc nhẹ rồi đặt
vào nồi đun cách thủy và cho đun sôi khoảng 1 giờ. Tiếp đó, làm nguội rồi
cho thêm 4 – 5 giọt methy da cam cùng NaOH 20% (xuất hiện màu vàng).
Cho toàn bộ dịch thủy phân vào bình và định mức 250ml bằng nước cất sau
đó lắc kỹ rồi đem lọc. Dung dịch thu được sau khi lọc đem đi chuẩn độ dung
dịch Ferrycyanuare 1%.
3. Tiến hành chuẩn độ: cho vào bình nón 10ml dung dịch K 3Fe(CN)6 1% và 2.5
dung dịch NaOH 2.5N, thêm vào 1 giọt methylen blue. Đun sôi và chuẩn độ
ngay trên bếp bằng dung dịch đường khử hoặc dịch đường sau thủy phân từ
burette, cho từng giọt, lắc mạnh (dung dịch sẽ chuyển từ đỏ sang vàng). Sau
lần chuẩn độ thứ nhất, tiến hành lần chuẩn độ thứ hai. Lần này sau khi đun
sôi dung dịch Ferrycyanuare, xả nhanh lượng đường, chỉ để lại dưới 1ml để
chuẩn độ tiếp tìm chính xác điểm cuối. Kết quả tính tốn chỉ sử dụng từ lần
chuẩn độ thứ hai trở đi (lặp lại thí nghiệm 3 lần).
4. Xác định lượng đường glucose chuẩn 0.5% tiêu tốn để phản ứng hết với
10ml dung dịch K3Fe(CN)6 1%: chuẩn độ tương tự như đối với dung dịch
đường khử nhưng thay dung dịch đường khử trên burette bằng dung dịch
đường glucose chuẩn 0.5% (lặp lại thí nghiệm 3 lần).
Kết quả


Thể tích dung dịch glucose 0.5% dùng cho chuẩn độ (Vg)
Vgtb = (Vg1 + Vg2 + Vg3)/3 (ml)
Thể tích dung dịch đường khử dùng chuẩn độ (VK)
VKtb = (VK1 + VK2 + VK3)/3 (ml)
Thể tích dung dịch đường sau thủy phân dùng chuẩn độ (VTP)
VTPtb = (VTP1 + VTP2 + VTP3)/3 (ml)
Hàm lượng đường khử trong nguyên liệu

XK = (0.5/100)*Vg*(V/VK)*(100/m)
Hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân
XTP = (0.5/100)*Vg*(V/VTP)*(100/m)
Trong đó XK là lượng đường khử ban đầu (g/100g)
Vg là thể tích dung dịch glucose 0.5% dùng cho chuẩn độ (ml)
VK là thể tích dung dịch đường khử dùng chuẩn độ (ml)
VTP là thể tích dung dịch đường sau thủy phân dùng chuẩn độ (ml)
V là thể tích bình định mức đường khử (ml)
m là khối lượng mẫu thí nghiệm (g)
Hàm lượng tinh bột trong mẫu
X = (XTP – XK)*0.9
Trong đó: X là lượng tinh bọt có trong mẫu ban đầu
0.9 là hệ số chuyển hóa glucose thành tinh bột
3.3.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng
Nguyên tắc
Khi cho Ferrycyanure K3Fe(CN)6 phản ứng với đường khử, sản phẩm thu được là
Ferrocyanure. Dựa vào phản ứng này ta có thể suy ra lượng đường khử có trong
dung dịch cần xác định. Việc chuẩn độ được tiến hành trong môi trường kiềm
NaOH, khi đun nóng với chỉ thị xanhmetylen. Phương trình phản ứng:
CH2OH(CHOH)4CHO + K3Fe(CN)6 + 2NaOH → CH2OH(CHOH)4COONa +
NaK3Fe(CN)6 +H2O
Tiến hành
Định lượng đường tổng:
Cân chính xác 25g nguyên liệu, nghiền nhuyễn trong cối sức nhiều lần với một ít
nước cất nóng. Để nguội và cho vào bình tam giác 250 và định mức đến vạch
250ml. Lọc dịch và lấy 100ml vào bình định mức.thêm vào 10ml HCl 15% rồi đun
ở 70 – 80oC trong vòng 30 phút. Để nguội rồi trung hoà bằng NaOH 2.5N (có cho
thêm 3 giọt phenolphtalein làm chỉ thị). Định mức lên 250ml. Đây là dịch dùng để
chuẩn độ.
Lấy 20ml dung dịch K3Fe(CN)6 1% thêm 5ml NaOH 2.5N cùng vài giọt

xanhmetylen, lắc đều và đun sôi trong 1 – 2 phút.
Dùng dung dịch đường chuẩn bị ở trên để chuẩn độ ngay trên bếp. Điểm dừng
chuẩn độ xác định khi màu xanhmetylen chuyển sang màu vàng rơm.