Nghiên cứu quy trình thủy phân tế bào nấm men thu nhận beta glucan từ bã men bia khô

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THỦY PHÂN TẾ BÀO NẤM MEN THU
NHẬN BETA GLUCAN TỪ BÃ MEN BIA KHÔ
Phạm Duy Hải1*, Nguyễn Quốc Cường1, Lý Hữu Tồn1, Nguyễn Văn Nguyện1

TĨM TẮT
β-glucan là hợp chất tự nhiên có tác dụng kích thích miễn dịch một cách hiệu quả lên động vật thủy
sản. Trong các nguồn thu nhận thì tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae được xem là nguồn
β-glucan dồi dào từ công nghiệp sản xuất rượu bia. Các phương pháp trích ly đã được áp dụng sao
cho sản phẩm đạt được hàm lượng β-glucan cao nhất. Phương pháp enzyme được sử dụng trong
bài báo này dùng để tinh sạch β-glucan từ các thành phần trong bã men bia. Hai loại enzyme gồm
protease PA 3.000 và α-amylase Licuamil được sử dụng trong thí nghiệm lần lượt thủy phân protein
và α-glucan sau công đoạn phá vỡ vách tế bào. Kết quả thủy phân cho thấy hàm lượng protein giảm
đáng kể khoảng 6 lần so với trước khi thủy phân. Nồng độ protease tối ưu là 15 U/ml. Đối với quá
trình thủy phân α-glucan, nồng độ α-amylase tối ưu là 3 U/ml khi hàm lượng α-glucan giảm khoảng
8 lần so với trước khi thủy phân. Các kết quả trên dẫn đến hàm lượng β-glucan tăng lên đáng kể với
hàm lượng cao nhất là 67,70 % tính theo vật chất khơ.
Từ khóa: bã men bia, β-glucan, phương pháp enzyme, quy trình thủy phân.

I. MỞ ĐẦU
β-glucan là hợp chất tự nhiên được tìm
thấy trong vách tế bào một số lồi vi sinh vật.
β-glucan được chứng minh có khả năng tạo kích
thích miễn dịch hiệu quả cho các lồi động vật
thủy sản và có thể thay thế cho kháng sinh trong
ngành nuôi trồng thủy sản (Suphantharika và
ctv., 2003; Lage Cerenius và Kenneth Soderhall,
2004; Yang và ctv., 2014). β-glucan không chỉ
đa dạng về cấu tạo hóa học với các tên gọi khác
nhau như pullulan, curdlan, scleroglucan mà còn

đa dạng về nguồn khai thác trong tự nhiên từ các
loài vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, vi tảo) đến
các loài thực vật (yến mạch, lúa mì, nấm ăn)
(Meena và ctv., 2013; Zhu và ctv., 2016). Trong
đó, Saccharomyces cerevisiae là tế bào nấm
men được sử dụng phổ biến trong công nghiệp
sản xuất rượu bia. Bã men bia thu được từ các
nhà máy bia là nguồn thu β-glucan do thành
phần glucan trong vách tế bào chiếm đến 5055% (Asare, 2015). Bã men bia (spent brewer’s
yeast) là phụ phẩm của ngành công nghiệp bia,
là sinh khối nấm men Saccharomyces cerevisiae

sinh ra trong quá trình lên men ethanol nhưng
hoạt tính lên men bị yếu dần, khi kết thúc giai
đoạn lên men, nấm men chìm dưới đáy phải
được lấy ra ở đáy bồn để tránh cho nấm men tự
phân trong bồn lên men (Clare Kerby và Frank
Vriesekoop, 2017). Bã men bia phần lớn được
bất hoạt bằng nhiệt và được tận dụng là nguyên
liệu bổ sung trong thức ăn chăn ni hay đơn
giản thải bỏ ra ngồi mơi trường. Tuy nhiên điều
đó lại gây ơ nhiễm nguồn nước (Vesna ZechnerKrpan và ctv., 2010; Tran Minh Tam và ctv.,
2013). Tuy tăng trưởng ngành bia trên thế
giới đang trong giai đoạn bão hịa nhưng Việt
Nam là 1 trong những nước có sản lượng bia
lớn thứ 8 thế giới, chiếm 2,42% sản lượng bia
trên thế giới (Đỗ Phương Thảo, Báo cáo ngành
bia, 2017). Lượng bã nấm men bia thải ra từ
công nghiệp bia vào khoảng 2,1 triệu tấn/năm
(Mathias và ctv., 2014). Do đó, việc nghiên cứu

xử lý lượng bã men bia rất lớn từ ngành công
nghiệp bia là rất cấp thiết nhằm giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm có giá trị
gia tăng.

Trung tâm Cơng nghệ Thức ăn và Sau thu hoạch Thủy sản, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II.
*Email:
1

88

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019


an đạt 72,06% hàm lượng chất khơ.

Do đó, nghiên cứu này sẽ trình bày về điều kiện thích hợp (nhiệt độ, thời gian, nồng độ

yme-cơ chất) trong phản ứng thủy phân bằng phương pháp enzyme sao cho sản phẩm thu
VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

c có hàm lượng β-glucan cao nhất. Cụ thể, sử dụng enzyme protease để thủy phân protein,
(Hình
và nghiền
thành bột. Bã men bia khơ
thu α-glucan
nhận β-glucan
mensạch
biathành
đòi phần

yme amylase thủyĐểphân
lần lượttừđểbãtinh
tạp1)chất
trong β-glucan.
hỏi phải nghiên cứu và xây dựng quy trình, của nhà máy bia Sài Gịn (Sabeco) được cung
PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN
các phương
pháp CỨU
trích ly, tinh sạch sao cho cấp bởi công ty TNHH TM Đại Hùng Sáng. Kết
hàmnghiệm
lượng sản phẩm thu được đạt hàm lượng quả thành phần bã men bia thể hiện trong Bảng 1.
Vật liệu thí
β-glucan cao nhất (> 60%). Các phương pháp
Bã men bia thu
là sinh
nấm men
lên
nhậnkhối
β-glucan
từ tếSaccharomyces
bào nấm men cerevisiae
khá đa
dạng
các phương
pháp
hóađược
học (Thammakiti
chìm đã qua
sửtừdụng.

Bã nấm
men
thu lại và sấy khô
và ctv., 2004; Kim và Yun, 2006), phương pháp
h 1) và nghiền
thành
bột. Bã
men2008;
bia khô
nhà 2013)
máy bia Sài
vật lý
(Wenger
và ctv.,
Liu của
và ctv.,
đến phương
phápbởi
enzyme
và ctv.,
(Sabeco) được
cung cấp
công (Milic
ty TNHH
TM2007;
Đại Hùng
Freimund và ctv., 2003; Jaehrig và ctv., 2008).
g. Kết quả thành phần bã men bia thể hiện trong Bảng 1.
Trong đó, phương pháp enzyme có các
Các enzymeưu

thương
protease
và ɑ-amylase
có tênphản
lần lượt là
điểm mại
về hiệu
quả trích
ly, điều kiện
ứng và thân
thiệncung
với môi
so với ty
cácDyadic
3000 và Licuamil
được
cấptrường
bởi công
phương pháp khác như enzyme phân cắt có
national (Mỹ).
độ enzyme
đốiphản
với PA
và Licuamil
tínhHoạt
đặc hiệu,
điều kiện
ứng 3.000
nhẹ nhàng,
Hình 1: Bã men bia

nhiệt độ thấp, khơng gây ơ nhiễm mơi trường.
Hình 1: Bã men bia
Đã có các nghiên cứu về ứng dụng enzyme
Các enzyme thương mại protease và
như tối ưu hóa trích ly polysaccharide từ lúa ɑ-amylase có tên lần lượt là PA 3000 và Licuamil
mạch trong nghiên cứu của Yong-guang Bi và được cung cấp bởi công ty Dyadic International
Yu-min Li (2015) khi điều chỉnh các yếu tố (Mỹ). Hoạt độ enzyme đối với PA 3.000 và
nhiệt độ, pH, thời gian, nồng độ enzyme, tỉ lệ Licuamil lần lượt là 10.000 U/g và 100.000 U/g.
enzyme-cơ chất theo thứ tự ưu tiên sao cho tối
2.2. Phương pháp nghiên cứu
ưu với tỉ lệ trích ly đạt 2,23%. Artūras Javmen
2.2.1. Thu nhận vách tế bào nấm men từ
và ctv., (2012) sử dụng enzyme phân giải nấm
men Actinomyces rutgersensis 88 với nhiệt bã men bia
Hòa trộn bã men bia vào dung dịch 4%
độ tối ưu 50OC và pH = 10. Trần Minh Tâm
0
và ctv., (2013) sử dụng phương trình tối ưu NaOH theo tỉ lệ 15% w/v và đun nóng lên 121 C
hóa trong trích ly β-glucan từ bã men bia kết trong nồi hấp thanh trùng trong thời gian 1 giờ
hợp với sóng siêu âm. Kết quả cho hàm lượng sau đó để nguội, đem ly tâm 10.000 vịng/phút
trong 10 phút bỏ dịch lỏng thu phần cặn và rửa
β-glucan đạt 72,06% hàm lượng chất khơ.
Do đó, nghiên cứu này sẽ trình bày về 3 lần với nước cất, phần này được xem là vách
điều kiện thích hợp (nhiệt độ, thời gian, nồng tế bào nấm men (SP1) bao gồm: glucan, protein
độ enzyme-cơ chất) trong phản ứng thủy phân và lipid.
2.2.2. Nghiên cứu loại bỏ protein
bằng phương pháp enzyme sao cho sản phẩm
Sau khi thu nhận được SP1, phần cặn sẽ
thu được có hàm lượng β-glucan cao nhất. Cụ
thể, sử dụng enzyme protease để thủy phân được hòa tan trong nước cất với tỉ lệ 10% (w/v).

protein, enzyme amylase thủy phân α-glucan Sau đó, bổ sung dung dịch enzyme PA 3.000 đã
lần lượt để tinh sạch thành phần tạp chất trong được pha loãng với dung dịch đệm acetate pH
7,5 với 4 nồng độ enzyme khác nhau lần lượt 5
β-glucan.
U/ml, 10 U/ml, 15 U/ml và 20 U/ml. Hỗn hợp
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
được ủ ở nhiệt độ 370C trong thời gian 1,5 giờ,
2.1. Vật liệu thí nghiệm
sau đó hỗn hợp được nâng nhiệt lên 1000C trong
Bã men bia là sinh khối nấm men thời gian 15 phút nhằm bất hoạt enzyme và dung
Saccharomyces cerevisiae lên men chìm đã qua dịch được ly tâm 10.000 vòng/phút trong 10 phút
sử dụng. Bã nấm men được thu lại và sấy khô bỏ dịch lỏng thu cặn, phần cặn được gọi là SP2.
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019

89


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

ly tâm 10.000 vòng/phút trong 10 phút bỏ dịch
lỏng thu cặn, phần cặn được gọi là SP3.

Bã men

2.2.4. Nghiên cứu loại bỏ lipid thô
từ bã men
Thu nhận vách tế bào
nấm men (SP1)

NaOH theo

SP1: glucan, protein và
lipid

2.3. Các phương pháp phân tích

ong nồi hấp

ó để nguội,

Xử lý protein bằng
enzyme protease, thu
nhận (SP2)

10 phút bỏ

2.3.1. Phân tích hàm lượng các chỉ tiêu
SP2: glucan và lipid

i nước cất,
Xử lý ɑ-glucan bằng
enzyme ɑ-amylase, thu
nhận (SP3)

SP3: β-glucan và lipid

• Xác định hàm lượng Xơ thơ theo TCVN
4329 : 2007.
• Xác định hàm lượng Tro tổng theo
TCVN 4327 : 2007.

hần cặn sẽ

A 3.000 đã

• Xác định hàm lượng Protein thơ theo
TCVN 4328 – 1 : 2007.
• Xác định hàm lượng Lipid thô theo
TCVN 4331 : 2001.

men (SP1)

10% (w/v).

Mẫu β-glucan được rửa 1 lần bằng cồn 960.
Khuấy đều sao cho nấm men khơng bị vón cục.
Sau đó, ly tâm 3.000 vịng/phút trong 10 phút.

• Xác định hàm lượng glucan tổng,
α-glucan, β-glucan: bằng phương pháp
bộ kit của hãng Megazyme, Ireland.

Xử lý béo bằng cồn 960

tate pH 7,5

2.3.2. Phân tích thống kê

ượt 5 U/ml,

p được ủ ở

SP4

sau đó hỗn

hời gian 15

Hình 2: Quy trình thu nhận β-glucan
ch được ly tâm 10.000 vịng/phút trong 10 phút bỏ dịch
(Qui trình này được tham khảo từ Suphantharika
Hình
Quy
trìnhJaehrig
thu nhận
và2:
ctv,
2003;
và β-glucan
ctv., 2008)
(Qui trình này được tham khảo từ Suphantharika
và ctv,
2003; Jaehrig
và ctv.,
2.2.3.
Nghiên
cứu loại
bỏ2008)
ɑ-glucan

phần glucan
trong phần
vách
h tế bào nấm menThành
(S. Cerevisiae)
thì ɑ-glucan
chiếm
1 –tế bào
nấm
(S.hàm
Cerevisiae)
thì ɑ-glucan
). Do đó, nhằm
thumen
được
lượng β-glucan
tối đa,chiếm
cần 1 –
29% (Stefan Kwiatkowski và ctv., 2009). Do đó,
-amylase (Andriy Synytsya và ctv., 2008). Phương pháp
nhằm thu được hàm lượng β-glucan tối đa, cần
cứu loại bỏ protein
enzyme
ɑ-amylase
dụng
là
phải tiếnvới
hành
loại bỏ
ɑ-glucan sử

bằng
α-amylase
0
ctv.,tại
2008).
ml, 2 U/ml, 3(Andriy
U/ml, 5Synytsya
U/ml và 7vàU/ml
nhiệt Phương
độ 37 C pháp
tiến hành tương tự như phần nghiên cứu loại
ịch đem ly tâm 10.000 vòng/phút trong 10 phút bỏ dịch
bỏ protein với enzyme ɑ-amylase sử dụng là
Licuamind với các nồng khác nhau 1U/ml, 2 U/
ml, 3 U/ml, 5 U/ml và 7 U/ml tại nhiệt độ 370C
trong thời gian 2,5 giờ. Sau đó, dung dịch đem

90

Số liệu được phân tích phương sai theo
Duncan’s multiple range test dùng phần mềm
SPSS version 16 và PASW Statistics 18. Sự
khác biệt được xem là có ý nghĩa khi P < 0,05.
III. KẾT QUẢ
3.1. Thu nhận vách tế bào nấm men từ
bã men bia
Từ kết quả Bảng 1 cho thấy khi sử dụng
phương pháp thủy phân bằng NaOH loãng 4%
với nhiệt độ 1210C trong thời gian 15 phút đạt
hiệu quả thu hồi β-glucan đạt 19,12%. Đồng

thời khi sử dụng phương pháp thủy phân NaOH
cũng giúp quá trình loại bỏ bớt protein trong sản
phẩm thu được. Với kết quả trên, nhóm thực hiện
chọn phương pháp thủy phân bằng NaOH loãng
để tiến hành thu nhận vách tế bào nấm men. Sản
phẩm có tên gọi SP1, trong đó sản phẩm cịn
chủ yếu là: protein, lipid thơ và glucan.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Bảng 1. Kết quả phân tích thu nhận vách tế bào nấm men
Các chỉ tiêu phân tích (%) theo VCK
Glucan
Protein
Lipid
Tro
Xơ
α-glucan β-glucan
tởng
Bã men bia
49,54b ±
0,58a ±
7,90b ±
2,61a ±
16,97a ±
8,39c ±
8,57a ±

ban đầu
0,15
0,14
0,10
0,13
1,42
0,62
0,16
Thủy phân
23,57b ±
4,45a ±
19,12b ±
27,79a ± 15,44c ± 27,81c ± 6,79b ±
bằng NaOH
2,80
1,37
1,07
0,08
0,23
1,27
1,57
Ghi chú: các ký tự khác nhau trong cùng một cột cùng một chỉ tiêu chỉ mức độ khác biệt có ý nghĩa
(p < 0,05), số liệu thể hiện là giá trị trung bình và sai số chuẩn (SD) (n=5).

Hàm lượng (%/VCK)

3.2. Nghiên cứu loại bỏ protein
45.000
40.000
35.000

30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
.000

5 U/ml
Protein (% VCK)

10 U/ml

15 U/ml

Nồng độ enzyme

Glucan tổng (% VCK)

20 U/ml
Beta glucan (% VCK)

Hình
kếtkết
quảquả
loạiloại
bỏ bỏ
protein
trong
SP2SP2

bằngbằng
enzyme
protease
Hình3.3.Đồ
Đồthịthịthể
thểhiện
hiện
protein
trong
enzyme
protease

Theo đồ thị trên Hình 1, trong thí nghiệm loại bỏ protein trong vách tế bào nấm men trong
SP1Theo
với bốn
nồng
enzyme
khác
(n=5), ta thu
được
quả
như tatrên.
nồngnồng
độ enzyme
đồ thị
trênđộ
Hình
1, trong
thínhau
nghiệm

Từ kết
quảkết
trên
chúng
thấyỞrằng,
độ
loại
bỏ
protein
trong
vách
tế
bào
nấm
men
thích
hợp
sử
dụng
cho
q
trình
thủy
phân
loại
5 U/ml thì lượng protein ở khoảng 22% so với nguyên liệu ban đầu là 49,54%, glucan tổng ở mức
trong
độngun
enzymeliệu
khác

bỏ Trong
proteinđó
bằng
phương
pháp sử
26%,SP1
gần với
gấpbốn
đơi nồng
so với
bãnhau
men bia.
nồng
độ enzyme
15dụng
U/mlenzyme
và 20 U/ml
(n=5),
ta
thu
được
kết
quả
như
trên.
Ở
nồng
protease
mà
nhóm

nghiên
cứu
đang
sử
dụng
với Tỉ lệ
cho khả năng thủy phân protein cao nhất, lúc đó hàm lượng protein chỉ cịn khoảng 3%.
độ
enzyme
5
U/ml
thì
lượng
protein
ở
khoảng
nồng
độ
là
15
U/ml
là
thích
hợp
và
sau
q
trình
nghịch với hàm lượng protein thì hàm lượng glucan tổng số và β-glucan cao nhất lần lượt là
22% so với nguyên liệu ban đầu là 49,54%, loại bỏ protein tạo ra được sản phẩm SP2.

41,15 ± 1,12 (%) và 37,01 ± 2,54 (%).
glucan tổng ở mức 26%, gần gấp đôi so với
3.3. Nghiên cứu loại bỏ α-glucan
kếtbã
quảmen
trênbia.
chúng
ta thấy
rằng, nồng
hợp sử dụng cho q trình thủy phân loại
ngunTừliệu
Trong
đó nồng
độ độ thích
Theo như nghiên cứu của Andriy Synytsya
enzyme
15 bằng
U/ml phương
và 20 U/ml
khả năng
bỏ protein
pháp cho
sử dụng
enzymevà
protease
mà nhóm
nghiêncócứu
sửđược
dụng với
ctv., (2008)

thì α-glucan
khả đang
năng sẽ
thủy
phân
protein
cao
nhất,
lúc
đó
hàm
lượng
nồng độ là 15 U/ml là thích hợp và sau q trìnhloại
loạibỏbỏbằng
protein
tạo α-amylase.
ra được sảnQ
phẩm
SP2.
enzyme
trình
thủy
protein chỉ cịn khoảng 3%. Tỉ lệ nghịch với phân loại bỏ protein sử dụng nồng độ enzyme
3.3. lượng
Nghiên
cứu
α-glucan
hàm
protein
thìloại

hàmbỏlượng
glucan tổng protease 15 U/ml. Kết quả nghiên cứu với 05
số và β-glucan
cao
nhất
lần
lượt
là
41,15
± 1,12
Theo như nghiên cứu của Andriy
Synytsya
ctv., (2008)
α-glucan
khả năng
nồng và
độ enzyme
khác thì
nhau
lần lượt:có
1 U/ml;
2 sẽ
(%)
và
37,01
±
2,54
(%).
được loại bỏ bằng enzyme α-amylase. Quá trình
phân5 loại

sửkết
dụng
U/ml;thủy
3 U/ml;
U/mlbỏ
và protein
7 U/ml và
quả nồng
thu độ

enzyme protease 15 U/ml. Kết quả nghiên cứuđược
vớinhư
05 Hình
nồng 4độ
enzyme khác nhau lần lượt: 1
(n=5).
U/ml; 2 U/ml; 3 U/ml; 5 U/ml và 7 U/ml và kết quả thu được như Hình 4 (n=5).

/VCK)

TẠP CHÍ NGHỀ 60.000
CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019
50.000
40.000

91


được loại bỏ bằng enzyme α-amylase. Quá trình thủy phân loại bỏ protein sử dụng nồng độ
enzyme protease 15 U/ml. Kết quả nghiên cứu với 05 nồng độ enzyme khác nhau lần lượt: 1

U/ml; 2 U/ml; 3 U/ml;
5 U/ml
và 7 CỨU
U/mlNI
và kếtTRỒNG
quả thuTHỦY
được như
VIỆN
NGHIÊN
SẢNHình
II 4 (n=5).

Hàm lượng (%/VCK)

60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
.000

1 U/ml

2 U/ml

3 U/ml

5 U/ml

7 U/ml

Nồng độ enzyme
α-glucan (% VCK)

Glucan tổng (% VCK)

β-glucan (% VCK)

Hình 4. Đồ thị thể hiện kết quả loại bỏ α-glucan trong SP3
Trong đồ thị Hình 4, kết quả nghiên cứu
với năm nồng độ enzyme khác nhau lần lượt:
1 U/ml; 2 U/ml; 3 U/ml; 5 U/ml và 7 U/ml.
Khi sử dụng enzyme α-amylase để loại bỏ
α-glucan đạt hiệu quả khá cao từ sản phẩm
SP2, α-glucan chiếm 4,14 (%) xuống cịn ở
mức 0,5%. Nồng độ enzyme thích hợp cho
q trình này là 3 U/ml. Sau quá trình loại bỏ
α-glucan được sản phẩm SP3 và trong SP3 vẫn
còn chứa β-glucan, một ít protein và béo.

3.4. Nghiên cứu loại bỏ béo thô
Trong sản phẩm SP3, thành phần béo chiếm
khoảng 12%, đây là lượng rất lớn có khả năng sẽ
gây ảnh hưởng cho q trình tinh chế β-glucan.
Do đó, cần phải rửa béo để tiến hành sử dụng
phương pháp lọc. Hiện nay, nhóm thực hiện sử
dụng phương pháp rửa béo bằng ethanol và kết
quả thu được hàm lượng béo trong sản phẩm
SP4 còn lại khá thấp chỉ đạt 1,54% so với lúc

chưa chiết béo 12,3%.

Bảng 2. Kết quả các chỉ tiêu hóa học của các sản phẩm trong q trình tách chiết.
Thành phần
hóa học

Lipid

Protein
(%VCK)

Ẩm (%)

Tro
(%VCK)

Carbohydrate
(%VCK)

(%VCK)
22,56 ± 0,27c

7,11± 0,85

42,30 ± 0,38a

SP1

80,95 ± 0,09

20,63 ± 0,87

SP2

80,95 ± 0,09

3,60 ± 0,34a

13,30 ± 1,17b

5,47 ± 0,15

62,97 ± 0,42b

SP3

90,14 ± 0,33

3,41 ± 0,87a

12,30 ± 2,18b

5,11 ± 0,49

78,15 ± 6,54c

SP4

95,14 ± 0,47

3,11 ± 0,41a

1,54 ± 0,47

4,87 ± 0,23

90,15 ± 6,54d

b

Ghi chú: các ký tự khác nhau trong cùng một cột cùng một chỉ tiêu chỉ mức độ khác biệt có ý nghĩa
(p < 0,05), số liệu thể hiện là giá trị trung bình và sai số chuẩn (SD), n=5.
Bảng 3. Kết quả các chỉ tiêu glucan của các sản phẩm trong q trình tách chiết.
Thành phần
hóa học
SP1
SP2
SP3

Glucan tởng (%VCK)

α-glucan (%VCK)

β-glucan (%VCK)

35,60 ± 1,73a
41,15 ± 1,12b
54,63 ± 2,09c

5,56 ± 0,63b

4,14 ± 0,33a
0,51 ± 0,05b

30,04 ± 1,59a
37,01 ± 2,54b
54,12 ± 2,47c

SP4
68,28±1,93d
0,58 ± 0,06c
67,7 ± 1,25d
Ghi chú: các ký tự khác nhau trong cùng một cột cùng một chỉ tiêu chỉ mức độ khác biệt có ý nghĩa
(p < 0,05), số liệu thể hiện là giá trị trung bình và sai số chuẩn (SD), n=5.
92

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Theo Bảng 2 và 3 thì khi hàm lượng các
protein và α-glucan sau khi xử lý sẽ giảm đi thì
hàm lượng của β-glucan sẽ tăng lên trong quá
trình tinh sạch sản phẩm. Hàm lượng protein
giảm đáng kể (khoảng 6 lần) dần theo thứ tự
SP1 > SP2, kéo theo hàm lượng carbohydrate
tăng theo 1,5 lần (Bảng 2). Đồng thời thu nhận
được hàm lượng β-glucan đạt 67,7%.
IV. THẢO LUẬN
Trong nghiên cứu của Xiao-Yong Liu và

ctv., (2008), hàm lượng mannanprotein trong
nấm men trước xử lý protein là 40% và glucan
chiếm 60%. Sau khi thủy phân bằng enzyme
protamex ở điều kiện 55OC, pH = 7,5, thời
gian 5 giờ cho hàm lượng mannanprotein giảm
đáng kể 0,27% mannan và 2,99% protein, hàm
lượng β-glucan tăng lên 93,12%. Protease
loại bỏ mananprotein theo cơ chế phá hủy
phức chất giữa mannan và protein làm cho
mannan và protein hòa tan trong dung dịch.
Riêng β-glucan không tan được giữ lại. Tương
tự trong nghiên cứu của Asif Ahmad và ctv.,
(2009) khi enzyme protease tỏ ra hiệu quả
trong loại bỏ protein trong lúa mạch khi cho
hàm lượng protein thấp nhất so với các phương
pháp trích ly acid, base và nước nóng. Ở Hình
3, nồng độ enzyme 15 U/ml và 20 U/ml cho
khả năng thủy phân protein cao nhất, lúc đó
hàm lượng protein chỉ cịn dưới 5%, thấp nhất
3,60 ± 0,34 % ở 15 U/ml (Bảng 2). Tuy nhiên,
hàm lượng glucan ở 20 U/ml lại giảm dưới
40% so với 15 U/ml. Tỉ lệ nghịch với hàm
lượng protein thì hàm lượng glucan tổng số và
β-glucan cao nhất ở nồng độ 15 U/ml lần lượt
là 41,15 ± 1,12 (%) và 37,01 ± 2,54 (Bảng 3).
Đối với thí nghiệm thủy phân α-glucan,
theo nghiên cứu của Andriy Synytsya và ctv.,
(2008), enzyme α-amylase có khả năng thủy
phân α-glucan. Theo đó, với 2 mẫu nấm sò và
nấm bào ngư Nhật, Andriy Synytsya và ctv.,

(2008) nhận thấy sau khi xử lý α-glucan bằng
α-amylase ở điều kiện nồng độ 1/500 (v/v) ở
pH = 7 trong 30 phút thì hàm lượng tinh bột
(α-glucan) thấp nhất chỉ phát hiện hàm lượng
hầu như khơng có và chỉ theo dạng vết so với

nguyên liệu ban đầu là 1,2-2,6%. Tương tự
đối với nguyên liệu lúa mạch, sau khi xử lý
α-amylase (40OC/3 giờ) trong phương pháp
enzyme khi so sánh với các phương pháp
trích ly acid, base và nước nóng. Phương
pháp enzyme cho hàm lượng tinh bột thấp
nhất (Asif Ahmad và ctv., 2009). Do đó, trong
Hình 4, nồng độ enzyme thích hợp cho quá
trình này là 3 U/ml. Sau quá trình loại bỏ
α-glucan được sản phẩm SP3 và trong SP3
vẫn còn chứa β-glucan, một ít protein và béo
(Bảng 2 và 3).
Với số liệu từ Bảng 2 và 3, khi hàm lượng
các thành phần tạp chất giảm đi và được loại
bỏ thì hàm lượng β-glucan trong sản phẩm đạt
độ tinh sạch càng cao. Hàm lượng β-glucan
cao nhất là SP3 với hàm lượng 54,12 ± 2,47
(Bảng 3) sau khi xử lý α-glucan. α-Glucan
giảm từ 4,14 đến 0,51% tương ứng với hàm
lượng β-glucan tăng đáng kể khoảng 1,5 lần.
Khi khi sản phẩm được tách béo thì hàm
lượng β-glucan đạt 67,7%.
Theo Silke C. Jaehrig và ctv., (2007),
quá trình xử lý protein theo phương pháp

enzyme cho thấy sự khác biệt đáng kể khi so
sánh giữa trước và sau khi xử lý với enzyme
Savinase khi hàm lượng protein giảm gần 9
lần, tỉ lệ nghịch với hàm lượng β-glucan theo
khối lượng khô tăng gần gấp đôi. Cũng theo
Stefan Freimund và ctv., (2003) thì vách tế
bào sau khi xử lý bằng enzyme protease trong
5 giờ, ở 45OC/ pH = 10,5 thu phần cặn thì hàm
lượng protein xác định cho thấy hiệu quả của
protease khi kết quả cho thấy lượng protein
chỉ còn 5%. Nghĩa là protease đã thủy phân
hết 75% hàm lượng protein trong vách tế bào
và β-Glucan được tinh sạch lên đến 92%.
V. KẾT LUẬN
Phương pháp enzyme cho hiệu quả tinh
sạch sản phẩm β-glucan khi loại bỏ phần lớn
hàm lượng protein, α-glucan và béo trong
mẫu. Trong đó, nồng độ enzyme protease và
α-amylase sử dụng lần lượt là 15 U/ml và 3 U/
ml. Đồng thời loại bỏ béo bằng Ethanol 960.
Kết quả là hàm lượng β-glucan cuối cùng tính

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019

93


hàm lượng β-glucan theo khối lượng khơ tăng gần

(2003) thì vách tế bào sau khi xử lý bằng enzyme

phần cặn thì hàm lượng protein VIỆN
xác định
cho thấy
NGHIÊN
CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

ợng protein chỉ còn 5%. Nghĩa là protease đã thủy
theo vật chất khơ là 67,7 ± 1,52%. Từ đó, đã xây
bào và β-Glucan
tinhtrình
sạchthu
lênnhận
đến 92%.
dựng được
được qui
β-glucan đạt mức
>60% bằng enzyme (Hình 5).

ạch sản phẩm β-

, α-glucan và béo

ase và α-amylase
thời loại bỏ béo

glucan cuối cùng

đó, đã xây dựng

0% bằng enzyme

Hình 5. β-glucan thu nhận từ
Hìnhbã
5. β-glucan
men bia thu nhận từ bã men bia

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Đỗ Phương Thảo, 2017. Câu chuyện thoái vốn Nhà
Nước và diện mạo mới cho ngành bia Việt Nam.
Báo cáo ngành bia.

ớc và diện mạo mới cho ngành bia Việt Nam. Báo cáo ngành

Tài liệu tiếng Anh

Andriy Synytsya, Katerina Mícková, Alla Synytsya,
Ivan Jablonsky, Jirí Spevácekc, Vladimír
Erban, Eliška Kováríková, Jana Copíková,
Ivan Jablonsky, 2009.
Jirí Spevácekc,
Vladimír
Glucans from
fruit Erban,
bodies Eliška
of cultivated
mushrooms
Pleurotus
ostreatus

andand
Pleurotus
uit bodies of cultivated
mushrooms
Pleurotus
ostreatus
eryngii: Structure and potential prebiotic activity;
ctivity; Carbohydrate
Polymers, 76,
548–556.
Carbohydrate
Polymers,
76, 548–556.
, 2012. β-glucan
extraction
from Saccharomyces
cerevisiae
Artūras
Javmen,
Saulius Grigiškis,
Raimonda
Gliebutė,
2012.
β-glucan
extraction
from
enzymatic complex; BIOLOGIJA, 58(2),51-59.
Saccharomyces
cerevisiae
yeast

using
, Haq Nawaz & Actinomyces
Ahmad Din, 2009.
Physicochemical
and lyzing
rutgersensis
88 yeast
enzymatic
complex;
BIOLOGIJA,
58(2),51-59.
by different extraction procedures; International Journal of
Asif Ahmad, Faqir Muhammad Anjum, Tahir
Zahoor, Haq Nawaz & Ahmad Din, 2009.
Physicochemical and functional properties
of barley β-glucan as affected by different
extraction procedures; International Journal of
Food Science and Technology, 44, 181–187.
Clare Kerby and Frank Vriesekoop, 2017. An
Overview of the Utilisation of Brewery ByProducts as Generated by British Craft Breweries;
Beverages, 3, 24, 1-12
Freimund S., Sauter M., Kappeli O. and Dutler H.,
2003. A new non-degrading isolation process
for 1,3-β-D-glucan of high purity from baker’s
yeast Saccharomyces cerevisiae, Carbohydrate
Polymers, 54, 159–171.

94

Kim K.S. and Yun H.S., (2006). Production

of soluble-glucan from the cell wall of
Saccharomyces cerevisiae; Enzyme and Microbial
Technology, 39, 496–500.
Liu D., Zeng X.A., Sun D.W., Han Z., 2013. Disruption
and protein release by ultrasonication of yeast
cells, Innovative Food Science and Emerging
Technologies, 18, 132–137.
Suphantharika, P. Khunrae, P. Thanardkit, C. Verduyn,
2003. Preparation of spent brewers yeast β-glucans
with a potential application as an immunostimulant
for black tiger shrimp, Penaeus monodon.
Bioresource Technology, 88, 55-60.
Meena D.K., Das P., Kumar S., Mandal S.C., Prusty
A.K., Singh S.K., Akhtar M.S., Behera B.K., Kumar
K., Pal A.K. and Mukherjee S.C., 2013. Beta-glucan:
an ideal immunostimulant in aquaculture (a review)”,
Fish Physiology and Biochemistry, 39, 431-457.
Milic T.V., Rakin M. and Marinkovic S.S., 2007.
Utilization of baker’s yeast (Saccharomyces
cerevisiae) for the production of yeast extract: effects
of different enzymatic treatments on solid, protein
and carbohydrate recovery”, Journal of the Serbian
Chemical Society, 72(5), 451–457.
Stefan Freimunda, Martin Sautera, Othmar Kappelib,
Hans Dutler, 2003. A new non-degrading isolation
process for 1,3-β-D-glucan of high purity
from baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae,
Carbohydrate Polymers, 54, 159–171.
Stefan Kwiatkowski, Ursula Thielen, Phyllis Glenney
and Colm Moran, 2009. A Study of Saccharomyces

cerevisiae Cell Wall Glucans, The Institute of
Brewing & Distilling, 115(2), 151-158.
Thammakiti S., Suphantharika M., Phaesuwan T. and
Verduyn C., 2004. Preparation of spent brewer’s
yeast β-glucans for potential applications in the food
industry”, International Journal of Food Science
and Technology, 39, 21–29.
Wenger M.D., DePhillips P., and Bracewell D.G., 2008.
A Microscale Yeast Cell Disruption Technique
for Integrated Process Development Strategies”,
Biotechnology Progress, 24, 606-614.
Xiao-Yong Liua, Qiang Wang, Steve W. Cuic, HongZhi Liu, 2008. A new isolation method of
β-D-glucans from spent yeast Saccharomyces
cerevisiae”, Food Hydrocolloids, 22, 239–247.
Yong-guang Bi, Yu-min Li, 2015. Optimization of
Enzymatic Extraction Barley Polysaccharides
Orthogonal Test Method”, International
Symposium on Material, Energy and Environment
Engineering, 121-124.
Zhu F., Du B., Xu B., 2016. A critical review
on production and industrial applications of
betaglucans, Food Hydrocolloids, 52, 275-288.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

OPTIMIZATION OF YEAST CELLS HYDROLYSATION TO OBTAIN
BETA-GLUCAN FROM SPENT BREWER’S YEAST RESIDUE

Pham Duy Hai1*, Nguyen Quoc Cuong1, Ly Huu Toan1, Nguyen Van Nguyen1
ABSTRACT
β-glucan is a natural compound that stimulates non-specific immunity in aquatic animals. Among
various sources of β-glucan, Saccharomyces cerevisiae is considered a rich and affordable source
of β-glucan from beverage industry. Many methods of extraction have been applied to obtain the
highest quantity of purified β-glucan. In this study, enzyme method was used to purify β-glucan
from other components in spent brewer’s yeast residue. Two kinds of hydrolyzing enzymes, protease
PA 3000 and α-amylase Licuamil, were tested on the capacity to degrade protein and α-glucan
molecule respectively, after cell wall destruction step. The results showed that protein content after
hydrolysation decreased about 6 times. Optimal concentration of protease was 15 U/ml. In addition,
optimal α-amylase concentration was 3 U/ml when α-glucan content dropped about 8 times. This
treatment has lead to the final β-glucan content as high as 67.70 % on dry weight basis.
Keywords: β-glucan, enzyme method, hydrolysation, spent brewer’s yeast residue.

Người phản biện: TS. Nguyễn Hoàng Nam Kha
Ngày nhận bài: 15/5/2019
Ngày thông qua phản biện: 26/6/2019
Ngày duyệt đăng: 28/6/2019

Research Center for Aqua-Feed Nutrition and Fishery Post-Harvest Technology, Research Institute for Aquaculture No.2
*Email:
1

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019

95