Tối ưu hoá điều kiện lên men khô đậu nành và đánh giá hình thái học mô ruột khi sử dụng khô đậu nành để thay thế bột cá ở thức ăn tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)

VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

TỐI ƯU HỐ ĐIỀU KIỆN LÊN MEN KHƠ ĐẬU NÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ
HÌNH THÁI HỌC MÔ RUỘT KHI SỬ DỤNG KHÔ ĐẬU NÀNH ĐỂ THAY
THẾ BỘT CÁ Ở THỨC ĂN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
(Litopenaeus vannamei)
Nguyễn Thành Trung1*, Nguyễn Văn Nguyện1, Trần Văn Khanh1, Lê Hoàng1,
Đinh Thị Mến1, Nguyễn Thị Thu Hiền1, Trần Thị Hồng Ngọc1,
Lê Thị Ngọc Bích1, Võ Thị Cẩm Tiên1, Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh1

TĨM TẮT
Nghiên cứu lên men bán rắn khơ đậu nành bằng chủng vi khuẩn Bacillus subtilis B3, được phân lập
từ hệ tiêu hố của tơm, nhằm tạo ra sản phẩm lên men từ đậu nành giúp thay thế bột cá và đánh giá
ảnh hưởng của sản phẩm khi sử dụng làm thức ăn cho tôm thẻ chân trắng. Thông số tối ưu quá trình
lên men bán rắn trên sản phẩm khô đậu nành và khô đậu nành tách kháng dinh dưỡng với Bacillus
subtilis B3 được xác định tại nhiệt độ 37oC, pH 6,5, độ ẩm 50%, độ dày nguyên liệu 4cm. Sản phẩm
đậu nành sau khi lên men (FSBM) gia tăng protein thô 14% so với khô đậu nành(SBM) ban đầu và
đậu nành tách kháng dinh dưỡng thủy phân (FSBMex) tăng protein thô 26% (so với SBM) hay 7,5%
(so với đậu nành tách kháng dinh dưỡng - SBMex). Protein kháng dinh dưỡng trong đậu nành gồm
conglycinin và glycinin đã được thủy phân, có thể do vi khuẩn Bacillus subtilis B3 tiết ra enzyme
protease ngoại bào có hoạt tính mạnh. Nguyên liệu khô đậu nành lên men khi thay thế bột cá đến
mức 40% cho thấy khơng có ảnh hưởng đến hình thái ruột về độ dài và khoảng cách tơ ruột so với
thức ăn bột cá (FM), và ở nguyên liệu khô đậu nành tách kháng dinh dưỡng lên men khi thay thế
đến mức 60% có hình thái tương tự thức ăn bột cá. Các ảnh hưởng của thức ăn chứa đậu nành lên
men lên hình thái ruột có thể do đậu nành đã thủy phân được protein kháng dinh dưỡng trong đậu
nành conglycinin và glycinin hoặc do trong thức ăn vẫn còn chứa probiotic từ sản phẩm đậu nành
lên men.
Từ khóa: khơ đậu nành, kháng dinh dưỡng, lên men bán rắn, Bacillus subtilis, conglycinin, glycinin,
hình thái ruột, điện di (SDS-PAGE), tôm thẻ chân trắng.

I. GIỚI THIỆU

Nguồn nguyên liệu bột cá chiếm tỉ lệ cao
trong khẩu phần thức ăn ni tơm và có ý nghĩa
quan trọng đến chất lượng viên thức ăn. Bột cá
được xem là nguyên liệu chính yếu cho chất
lượng thức ăn nuôi tôm. Thực tế cho thấy giá
bột cá tăng gấp 2,5 lần trong vòng 10 năm qua
(2005-2015) (FAO, 2015), và được dự báo tiếp
tục tăng cao trong những năm tiếp theo. Đã có

rất nhiều các nghiên cứu được tiến hành trong
những năm qua nhằm thay thế protein bột cá
bằng nguồn protein thực vật trong thức ăn cho
cá (Akiyama, 1991; Watanabe và ctv., 1992;
Hertrampf và Piedad-Pascual, 2000; Hardy,
2003; Nguyen và ctv., 2009; NRC, 2011), tôm
thẻ (Lim và Dominy, 1990; Shiu và ctv., 2015b)
nhằm lựa chọn, xác định nguồn protein chất
lượng cao, tỷ lệ các amino acid cân đối, đầy đủ
acid béo thiết yếu, có khả năng dẫn dụ.

Trung tâm công nghệ thức ăn và Sau thu hoạch thủy sản, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II.
Viện Nghiên cứu Ni trồng Thủy sản II.
*
Email:
1
2

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

43

VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

Khơ đậu nành là nguồn nguyên liệu protein
thực vật có giá trị, giá thành rẻ, có khả năng
chủ động trong sản xuất. Đây là nguồn nguyên
liệu có hàm lượng protein cao, thành phần hóa
học của bột đậu nành khá ổn định. Hàm lượng
protein thô phụ thuộc vào chất lượng của khô
đậu nành và công nghệ xử lý (Hertrampf và
Piedad-Pascual, 2000). Tuy nhiên, đậu nành
chứa nhiều đặc điểm bất lợi do chứa các chất
kháng dưỡng, không cân đối hay thiết hụt các
acid amin, acid béo thiết yếu và kém dẫn dụ
đối với động vật thủy sản nuôi (Francis và ctv.,
2001).
Khô đậu nành chứa các chất kháng dinh
dưỡng trong thức ăn ảnh hưởng đến các bệnh
đường ruột và viêm ruột ở cá (Ingh và ctv.,
1991; Olli và Krogdahl, 1995; Knudsen và ctv.,
2007; Knudsen và ctv., 2008; Matsunari và ctv.,
2010; Yamamoto và ctv., 2010; Nguyen và ctv.,
2011; Chikwati và ctv., 2012; Yamamoto và ctv.,
2012b; Krogdahl và ctv., 2015; Nguyen Thanh
Trung và ctv., 2016a; Nguyen Thanh Trung và
ctv., 2016b). Trong khi đó, các nghiên cứu ảnh
hưởng của đậu nành trên tơm cịn hạn chế.
Để cải thiện các ảnh hưởng của các chất
kháng dinh dưỡng, các nghiên cứu về loại bỏ

các chất kháng dinh dưỡng bằng công nghệ xử
lý ép đùn (Gomes và ctv., 1995 ; Barrows và
ctv., 2007). Xử lý khô đậu nành bằng dung môi
và nhiệt tạo ra sản phẩm đậu nành protein đậm
đặc loại bỏ khơng hồn tồn các chất kháng
dinh dưỡng như trypsin hay saponin (Murashita
và ctv., 2013). Đậu nành lên men cải thiện giá trị
dinh dưỡng và kháng dinh dưỡng của đậu nành
như saponin hay protein kháng dinh dưỡng
trong đậu nành gồm conglycinin và glycinin
(Feng và ctv., 2007; Shiu và ctv., 2015b).
Các công nghệ lên men đậu nành hiện nay
chủ yếu là lên men bán rắn, công nghệ lên men
này đơn giản, trang thiết bị đầu tư thấp, tiêu
hao năng lượng thấp và dễ kiểm soát nhiễm
bẩn do độ ẩm thấp. Các sản phẩm đậu nành sử
dụng kỹ thuật lên men bán rắn như sản phẩm
PepSoyGen lên men với hỗn hợp Bacillus
subtilis và Aspergillus oryzae (Rombenso và
44

ctv., 2013), sản phẩm Afcep (Gosen, Niigata,
Nhật) được lên men từ B. subtilis. (Murashita và
ctv., 2013), sản phẩm Soytide (CJ CheilJedang,
Hàn quốc) lên men với vi khuẩn B. subtilis (Lim
và ctv., 2010; Azarm và Lee, 2014).
Đã có các nghiên cứu sử dụng đậu nành lên
men trên nhiều đối tượng nuôi như trong thức ăn
chăn nuôi động vật trên cạn (Hirabayashi và ctv.,
1998; Feng và ctv., 2007), trên cá (Shimeno và

ctv., 1993; Yamamoto và ctv., 2010; Yamamoto
và ctv., 2012a; Rombenso và ctv., 2013; Azarm
và Lee, 2014; Shiu và ctv., 2015a), trên cá lóc
(Channa striata) có sử dụng khơ đậu nành lên
men không loại bỏ protein kháng dinh dưỡng
trong đậu nành khi thay thế 40% bột cá (Trần
Thị Thanh Hiền và ctv., 2014), trên tôm thẻ chân
trắng (Shiu và ctv., 2015b; Nguyen Van Nguyen
và ctv., 2018), kết quả cho thấy tăng trưởng tốt
hơn so với kho đậu nành không lên men.
Mặc dù nhiều nghiên cứu cho thấy việc
thay thế bột cá bằng khô đậu nành lên men cho
một số đối tượng nuôi thủy sản và động vật trên
cạn đã đạt được những thành tựu đáng kể, tuy
nhiên chưa có nhiều các nghiên cứu và thơng tin
về vai trị của khô đậu nành lên men bán rắn đối
với tôm thẻ chân trắng.
Trong nghiên cứu này tiến hành xác định
điều kiện tối ưu lên men khô đậu nành bằng
phương pháp lên men bán rắn với chủng vi
khuẩn Bacillus subtilis B3, một chế phẩm của
vi sinh BioShrimp-RIA2, được phân lập từ hệ
tiêu hóa của tơm có khả năng kháng bệnh, nhằm
tạo ra sản phẩm protein đậu nành lên men có
khả năng thay thế protein bột cá trong thức ăn
cho tôm thẻ chân trắng, đồng thời xác định ảnh
hưởng của khô đậu nành lên men đối với hình
thái mơ ruột tơm.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện lên

men bán rắn trên khô đậu nành bằng chủng
vi khuẩn Bacillus subtilis B3 và đánh giá chất
lượng sản phẩm
2.1.1. Vật liệu
Ngun liệu khơ đậu nành (SBM): có nguồn
gốc từ nhập ngoại được cung cấp từ nhà máy sản

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

xuất thức ăn tại Bình Dương, đã được nghiền
mịn qua rây 0,450 mm.
Nguyên liệu khô đậu nành tách các chất
kháng dinh dưỡng (SBMex) (Nguyen và ctv.,
2011): Tách chiết kháng dinh dưỡng trong khô
đậu nành được thực hiện tại Phịng thí nghiệm
Dinh dưỡng – Trung tâm Công nghệ thức ăn
và Sau thu hoạch Thủy sản, sử dụng cồn ở các
nồng độ 70, 80 và 90%, theo tỷ lệ 1:3 (wđậu nành/
vcồn), từ nồng độ thấp đến cao. Tại mỗi lần chiết,
khô đậu nành được trộn lắc 2 giờ, sau đó để
lắng cho tách lớp tại nhiệt độ phòng trong 24
giờ. Các chất lơ lững được tách bỏ bằng cách
gạn lọc, phần còn lại được tách chiết tiếp tục
hai lần lặp lại như trên. Phần nguyên liệu bên
dưới được sấy khô đến độ ẩm dưới 11%, sản
phẩm này được gọi là khô đậu nành tách các
chất kháng dinh dưỡng (SBMex). Nguyên liệu

SBMex được lưu trữ trong tủ mát ở 4 oC đến khi
lên men bán rắn.
Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis B3 có
nguồn gốc từ đề tài “Hoàn thiện và sản xuất
thử nghiệm chế phẩm vi sinh BioShrimp-RIA2
phòng bệnh do Vibrio spp. gây ra trên tôm
nuôi” của Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy
sản II, vi sinh này được phân lập từ hệ tiêu
hóa của tơm thẻ, và có khả năng sinh enzyme
protease ngoại bào (Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh,
2016), có điều kiện tăng sinh tối ưu ở 37oC và
pH 6,5, được lưu trữ tại tủ đông sâu ở - 80oC
cho tới khi sử dụng, được tăng sinh trong mơi
trường TSA.
2.1.2. Tối ưu hố điều kiện lên men bán
rắn khô đậu nành bằng chủng vi sinh Bacillus
subtilis B3
Khô đậu nành được thanh trùng ở 121oC
trong 20 phút trước khi đem lên men bán rắn.
Sau khi thanh trùng để nguội đến nhiệt độ
phòng và chuyển sang khay để lên men (60cm x
60cm x 5cm), dung dịch vi khuẩn sau khi hoạt
hóa được đo mật độ trên đường chuẩn hấp thu
quang, mật độ khoảng 105 (cfu)/ml được thêm
vào nguyên liệu.
Phương pháp xác định mật độ vi khuẩn

Bacillus subtilis B3: thu 10-20g mẫu ở mỗi thí
nghiệm ở vị trí các góc và giữa khay để xác định
mật độ vi sinh theo tiêu chuẩn BS EN 15784

(2009).
Xác định nhiệt độ và thời gian lên men thích
hợp trên 2 nguyên liệu SBM và SBMex.
Nguyên liệu được điều chỉnh hàm lượng
ẩm 40%, pH của khối nguyên liệu 6,5 và độ dày
3cm. Nhiệt độ lên men được điều chỉnh tại 30oC
(nhiệt độ phòng) và 37oC để đánh giá nhiệt độ
lên men tối ưu. Mẫu được thu vào các thời điểm
lên men 24, 48, 72 và 96 giờ.
Xác định pH lên men tối ưu
Từ nhiệt độ lên men tối ưu được xác định
từ thí nghiệm trên, khối nguyên liệu điều chỉnh
hàm lượng ẩm ở 40% và độ dày 3cm, 3 mức pH
6,0; 6,5 và 7,0 của nguyên liệu được điều chỉnh
để đánh giá lên men tối ưu. Mẫu được thu vào
các thời điểm lên men 24, 48, 72 và 96 giờ.
Xác định độ ẩm lên men tối ưu
Nguyên liệu được điều chỉnh ở các hàm
lượng ẩm khác nhau từ 30%, 40% và 50 %. pH
của khối nguyên liệu và nhiệt độ lên men được
điều chỉnh ở điều kiện tối ưu từ kết quả các thí
nghiệm trên, độ dày lớp nguyên liệu 3cm. Mẫu
được thu vào các thời điểm lên men 24, 48, 72
và 96 giờ.
Xác định độ dày lên men thích hợp
Vi khuẩn B. subtilis B3 được trộn đều với
khoảng 6,0 - 12,0 kg nguyên liệu và được trải
đều trong khay ở 02 độ dày khác nhau: 3 và 4
cm, lên men bán rắn ở nhiệt độ, pH và độ ẩm
đã được xác định từ các thí nghiệm trên. Mỗi

nghiệm thức được lặp lại 3 lần. Đo mật độ vi
sinh sau 72 giờ lên men để xác định độ dày
thích hợp.
2.1.3. Đánh giá chất lượng các nguyên
liệu lên men bán rắn
Phân tích giá trị dinh dưỡng trong các
nguyên liệu bao gồm: Hàm lượng ẩm (%) được
xác định theo phương pháp TCVN 4326:2001,
protein thô (%) theo TCVN 4328-1:2007, lipid
thô (%) theo AOAC 920.39, tro (%) theo TCVN
4327-2007, xơ (%) theo TCVN 4329:2007.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

45


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Đánh giá khả năng thủy phân protein của vi
khuẩn B. subtilis B3 trên khô đậu nành lên men
bằng phương pháp điện di.

2015b). Các thức ăn có cùng hàm lượng protein
và lipid. Thức ăn được phân tích hàm lượng
protein thơ, lipid thơ, tro, xơ.

Sử dụng phương pháp điện di SDSpolyacrylamide gel electrophoresis (PAGE)
để nhận diện sự có mặt của protein kháng
dinh dưỡng ở nhóm conglycinin gồm: α’conglycinin (72 kDa), α-conglycinin (68 kD)

và β-conglycinin (52kDa), và ở nhóm glycinin
gồm acidic (37kDa) và basic (20Kda) (Teng và
ctv., 2012) trên mẫu khô đậu nành (SBM) và
khô đậu nành lên men (FSBM) và khô đậu nành
tách kháng dinh dưỡng lên men (FSBMex). Lấy
0,2g mẫu cho mỗi nguyên liệu đã được đồng
nhất trong đệm phosphorate (PBS) pH 7,3 sau
đó ly tâm tại 14,000 rpm trong 20 phút tại 4°C,
tách bỏ cặn. Phần dung dịch phía trên được lấy
để xác định các phân đoạn protein. Dung dịch
phía trên được pha loãng với đệm (0,125 M
Tris-HCl (pH 6.8), 4% SDS, 20% glycerol và
10% β-mercaptoethanol), sau đó chạy trên gel
và nhuộm với Coomassie brilliant blue R-250
trong 40% methanol và 10% acid acetic.

Tổng cộng 2000 con tôm thẻ chân trắng
được chuẩn bị cho thích nghi với mơi trường
trong khoảng thời gian 10-15 ngày, sau đó tơm
được lựa chọn ngẫu nhiên với trọng lượng từ
2-3,5g. Thí nghiệm được thực hiện tại Cơ sở
thực nghiệm, khảo nghiệm thủy sản Gị Vấp,
trên bể kính (100 lít), mật độ 15 con/ bể, 3 lần
lập lại trên mỗi nghiệm thức thức ăn, thời gian
nuôi trong 8 tuần. Tôm cho ăn tại thời điểm 8:00
giờ, 12:00 giờ, 16:00 giờ và 20 giờ, cho ăn đến
no. Thức ăn dư được loại bỏ sau 1 giờ cho ăn,
sau đó sấy ở 80oC và ghi lại số lượng. Trong
thời gian nuôi, nước được thay thế 1/3 trong
mỗi tuần.

2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành lên
men từ chủng Bacillus subtilis B3 lên hình
thái mơ ruột tơm thẻ chân trắng
Hình thái mơ ruột tôm được đánh giá khi
cho ăn thức ăn chứa khô đậu nành sau khi lên
men thay thế cho bột cá ở các hàm lượng khác
nhau trong công thức thức ăn.
Hai nhóm thức ăn dùng thí nghiệm gồm:
Ngun liệu khơ đậu nành lên men tách kháng
dinh dưỡng và không tách kháng dinh dưỡng,
thay thế bột cá ở các hàm lượng 20, 40, 60,
80 và 100%. Thức ăn đối chứng gồm: thức ăn
hoàn toàn bột cá (FM), thức ăn chứa 40% SBM
(SBM), thức ăn đối chứng sử dụng đậu nành lên
men của Hàn Quốc (Bảng 1) (FSBM đối chứng)
được thay thế bột cá ở mức 60% (Shiu và ctv.,

46

Đánh giá mô học trên ruột của tôm
Sau 8 tuần nuôi, tôm được nhịn cho ăn 24
giờ trước khi thu mẫu. Mỗi nghiệm thức thu
mẫu ngẫu nhiên 5 con tôm, được xác định trọng
lượng thân, thu mẫu ruột và được cố định bằng
dung dịch Davidson’s (30 mL 95% ethanol, 20
mL 37% formaldehyde, 10 mL axit axetic băng
và 30 mL nước cất). Cố định mẫu ít nhất 2 giờ,
chuyển sang cồn 50%. Đặt bề mặt của mẫu
ruột đã xử lý vào đáy khuôn inox, sau đó rót

parafin vào khn, đậy nắp cassette. Cắt khối
paraffin có chứa mẫu bằng máy cắt Microtome,
độ dày lát cắt từ 5-6 µm. Một cassett được cắt
2 lát cách rời nhau và đính trên 1 lame. Dùng
thuốc nhuộm Hematoxylin & Eosin để nhuộm
mô ruột sau của tôm ở đốt số 5 và 6. Đọc kết
quả trên kính hiển vi JVC (TK-C1380E). Chiều
dài tơ ruột và khoảng cách các tơ ruột được xác
định theo kết quả đo bằng thước đo trên trắc vi
thị kính, sau đó nhân với hệ số 2,525 để chuyển
đổi sang đơn vị (mm).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


1
4
24

100,0
39,8
7,4

 
FM65
SBM
SBMex
FSBM
FSBMex
FSBM đối chứng

Alpha-starch
Choline chloride
Lecithin
Vitamin
Khoáng
Dầu gan mực
Fish oil
Soybbean oil
Wheat gluten
Cellulose

Tổng cộng
Protein thơthơ
Lipid thơ

11
0,4
2
0,3
0,3
1
0,68
0,9
4
20,9

11
0,4
2
0,3

0,3
1

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018
100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
1,35
0,8
4
17,7

33,6
 
 
27,54
 

100,0
39,8
7,4

11

0,4
2
0,3
0,3
1
2,03
0,7
4
14,6

22,4
 
 
41,30
 

FSBM
60

4

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3

1
2,7
0,6
4
11,4

11,2
 
 
55,07
 

FSBM
80

5

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
3,38
0,5
4

8,3

0
 
 
68,84
 

FSBM
100

6
8
9
10
11
12
13

100,0
39,8
7,4

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2

0,3
0,3
1
1,35
0,67
4
20,5

24,89

12,44
11
0,4
2
0,3
0,3
1
0,68
0,83
4
22,2

33,6

44,8

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
2,03
0,5
4
18,7

37,33

22,4

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
2,7
0,34
4
17

49,78

11,2

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
3,38
0,17
4
15,2

62,22

0

100,0
39,8
7,4

 
 
 

40,28
11
0,4
2
0,3
0,3
1
2,03
0,76
4
15,5

22,4

100,0
39,8
7,4

11
0,4
2
0,3
0,3
1
1,74
0,6
4
11,5

27,14

40

FSBMex FSBMex FSBMex FSBMex FSBMex FSBM đối
SBM
20
40
60
80
100
chứng

7

(FM: Thức ăn bột cá; SBM: Thức ăn chứa đậu nành; SBMex: Thức ăn chứa đậu nành tách kháng dinh dưỡng; FSBM 20: thức ăn thay thế 20% FSBM, FSBM
40: Thức ăn thay thế 40% FSBM; FSBM 60: Thức ăn thay thế 60% FSBM; FSBM 80: Thức ăn thay thế 80% FSBM; FSBM 100: Thức ăn thay thế 100%
FSBM; FSBMex 20: Thức ăn thay thế 20% FSBMex; FSBMex 40: Thức ăn thay thế 40% FSBMex; FSBMex 60: Thức ăn thay thế 60% FSBMex; FSBMex 80:
Thức ăn thay thế 80% FSBMex; FSBMex 100: Thức ăn thay thế 100% FSBMex, FSBM đối chứng: Thức ăn thay thế 60% FSBM đối chứng).

100,0
39,8
7,4

44,8
 
 
13,77
 

56

FSBM
40

FSBM
20

FM

 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

3

2

1

 

 

Bảng 1. Công thức thức ăn để đánh giá hình thái mơ ruột tôm khi thay thế bột cá bằng khô đậu nành lên men

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

47


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

III. KẾT QUẢ
3.1. Tối ưu hố điều kiện lên men bán
rắn trên khơ đậu nành bằng chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis B3 phân lập từ hệ tiêu hóa của
tơm và đánh giá chất lượng sản phẩm

3.1.1. Thành phần dinh dưỡng khô đậu
nành sau khi tách kháng dinh dưỡng
Nguyên liệu khô đậu nành sau khi tách rửa
kháng dinh dưỡng bằng dung môi cồn, hàm lượng
protein của nguyên liệu này tăng khoảng 16%
protein so với khô đậu nành ban đầu (Bảng 2).

Bảng 2. Giá trị dinh dưỡng khô đậu nành trước và sau khi tách kháng dinh dưỡng.
Nguyên liệu

Ẩm (%)

Protein (%)

Lipid (%)

Tro (%)

Khô đậu nành

12,21

47,3

0,98

6,34

Khô đậu nành tách kháng dinh dưỡng

12,14

54,84

0,71

6,35

3.1.2. Tối ưu hoá điều kiện lên men bán

rắn khô đậu nành
Nhiệt độ (toC) và thời gian lên men thích
hợp trên 2 nguyên liệu SBM và SBMex.
Hai nguyên liệu SBM và SBMex được lên
men bán rắn tại 2 nhiệt độ gồm nhiệt độ phòng

(30oC) và 37oC, cố định các thông số độ ẩm 40%,
pH 6,5 và độ dày nguyên liệu 30 cm Kết quả mật
độ vi sinh vật trên nguyên liệu khô đậu nành đã
lên men (FSBM) và nguyên liệu khô đậu nành
tách kháng dinh dưỡng đã lên men (FSBMex)
được đo sau khi lên men ở các thời điểm 24, 48,
72 và 96 giờ được trình bày ở Hình 1.

Hình 1. Mật độ vi sinh vật trên 2 nguyên liệu FSBM và FSBMex tại 30oC và 37oC sau 96 giờ lên
men ở pH 6,5.
Mật độ vi khuẩn đếm được ở nhiệt độ 30oC
của cả hai nguyên liệu (FSBM và FSBMex)
cho thấy thấp hơn so với ở 37oC. Đặc biệt,
sau khi tách kháng dưỡng nguyên liệu SBMex
lên men bán rắn có mật độ vi khuẩn phát triển
mạnh hơn sau 96 giờ ở 37oC so với nguyên liệu
SBM không tách kháng dưỡng. Từ kết quả trên,

48

nhiệt độ 37oC là nhiệt độ thích hợp cho Bacillus
subtilis B3 phát triển khi lên men bán rắn với cả
hai nguyên liệu (SBM và SBMex). Hơn nữa, từ
kết quả mật độ vi sinh cũng cho thấy thời gian

lên men thích hợp trên 2 nguyên liệu SBM và
SBMex vào khoảng 72 giờ.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

pH lên men tối ưu trên 2 nguyên liệu SBM
và SBMex
Từ kết quả nhiệt độ (37oC) lên men bán rắn
đã xác định từ thì nghiệm trước, thí nghiệm này

được lên men bán rắn ở 3 pH khác nhau là 6,0;
6,5 và 7,0 với hai nguyên liệu (SBM và SBMex)
tại độ ẩm 40% và độ dày 3cm, kết quả được thể
hiện ở Hình 2 (a) và (b).

Hình 2. Mật độ vi khuẩn ở các pH khác nhau trên nguyên liệu khô đậu nành lên men (a) và đậu
nành đã tách kháng dinh dưỡng lên men (b) tại 37oC, độ ẩm 40% và độ dày 3cm.
Từ kết quả ở hình trên, mặc dù thời gian lấy
mẫu ở 2 thí nghiệm khác nhau, tuy nhiên trên mỗi
nguyên liệu đều cho thấy mật độ vi khuẩn đều phát
triển mạnh ở pH 6,5 với khoảng thời gian lên men
từ 24 giờ đến 72 giờ và đạt mật độ trên 109 CFU/g
so với pH 6,0 hay 7,0. Tiếp tục lên men đến 96 giờ,
các nguyên liệu cho thấy mật độ vi sinh vật tiếp
tục duy trì ở mật độ cao trên 109 CFU/g.

Độ ẩm lên men tối ưu trên 2 nguyên liệu

SBM và SBMex
Từ các thí nghiệm xác định nhiệt độ và pH
chọn được nhiệt độ là 37oC và pH 6,5 để lên
men bán rắn với 2 nguyên liệu SBM và SBMex
ở các độ ẩm khác nhau 30%, 40% và 50%.

Hình 3. Mật độ vi khuẩn Bacillus subtilis B3 ở các độ ẩm khác nhau trên khô đậu nành lên men
(a) và đậu nành đã trích kháng dinh dưỡng lên men (b).
Từ kết quả của khô đậu nành lên men (hình
3a) sau khi lên men từ 48 giờ đến 72 giờ, nghiệm
thức độ ẩm 50% có mật độ vi khuẩn cao hơn ở
các độ ẩm còn lại (30% và 40%). Tương tự với
thí nghiệm đánh giá độ ẩm của nguyên liệu đậu

nành đã trích kháng dinh dưỡng lên men (hình
3b), tại nghiệm thức độ ẩm 50% cho thấy từ 24
đến 72 giờ lên men cũng có mật độ vi khuẩn cao
hơn ở các độ ẩm còn lại (30% và 40%). Việc lên
men tiếp tục đến 96 giờ cho thấy ở độ ẩm 50%

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

49


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

mật độ vi khuẩn vẫn cao hơn các độ ẩm còn lại
ở trên hai nguyên liệu, do đó, độ ẩm tối ưu để
lên men bán rắn cho cả hai nguyên liệu (SBM

và SBMex) đạt được ở độ ẩm 50%.
Mật độ vi sinh khi lên men bán rắn ở các độ
dày khác nhau.
Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của độ dày
của nguyên liệu đậu nành lên mật độ vi sinh vật
khi lên men bán rắn ở độ ẩm 50%, 37oC và pH
6,5 sau 72 giờ lên men. Kết quả cho thấy, ở độ
dày của lớp nguyên liệu 4cm [log(cfu/g)=9,54]
có mật độ vi khuẩn thấp hơn ở độ dày 3cm
[log(cfu/g)=9,98], tuy nhiên mật độ vi khuẩn ở
hai độ dày này khơng có sự khác biệt đáng kể so
với độ dày 3cm (Hình 4).

Hình 4. Mật độ vi khuẩn khi lên men bán rắn
nguyên liệu đậu nành ở độ dày 3cm và 4cm

Sau khi lên men bán rắn tại nhiệt độ 37oC, độ
ẩm 50% và pH 6,5, các nguyên liệu khô đậu nành
và khô đậu nành tách kháng dinh dưỡng cho thấy
gia tăng hàm lượng protein đáng kể. Ở nguyên
liệu khô đậu nành lên men (FSBM), hàm lượng
protein tăng hơn 14% (từ 46,75 lên 53,30%) so
với nguyên liệu đậu nành ban đầu (SBM). Trong
khi nguyên liệu khô đậu nành tách kháng dinh
dưỡng (FSBMex) cho thấy cũng tăng đáng kể
(26%) từ 54,84 lên 58,97% protein so với nguyên
liệu đậu nành ban đầu (SBM). Việc tách kháng
dinh dưỡng cũng làm tăng hàm lượng protein lên
khoảng 8%. Việc lên men giữa hai nguyên liệu
tách và không tách kháng dinh dưỡng cho thấy,

ở nguyên liệu không tách kháng dinh dưỡng tăng
hàm lượng protein lên 14% (FSBM so với SBM),
tuy nhiên ở nguyên liệu đã tách kháng dinh
dưỡng tăng hàm lượng protein ít hơn, khoảng
7,5% (FSBMex so với SBMex). Hàm lượng lipid
ở cả 2 nguyên liệu giảm hơn so với nguyên liệu
ban đầu, khoảng 0,1% đối với nguyên liệu SBM
và 0,2% đối với nguyên liệu SBMex.
Kết quả đánh giá khả năng thủy phân
protein bằng điện di của các sản phẩm khô đậu
nành và đậu nành lên men

3.1.3 Giá trị dinh dưỡng của các nguyên
liệu trước và sau lên men bán rắn
Mẫu khô đậu nành và khô đậu nành tách
kháng dinh dưỡng trước và sau khi lên men đã
đánh giá chất lượng dinh dưỡng được trình bày
trong Bảng 3.
Bảng 3. Kết quả phân tích dinh dưỡng trên các
nguyên liệu trước và sau khi lên men.
Ngun
liệu
SBM

Ẩm Lipid
(%)
(%)
12,21 0,98

FSBM

8,18

SBMex
FSBMex

50

Protein
thơ (%)
46,75

Tro
(%)
6,34

0,88

53,30

7,36

7,14

0,71

54,84

6,35

8,46

0,52

58,97

6,65

Hình 5. Kết quả điện di protein chuẩn, khô
đậu nành, khô đậu nành không tách (FSBM) và
tách kháng dinh dưỡng (FSBMex) lên men.
Trong đó, (M): Protein chuẩn từ 100kDa đến
3.4kDa, (SBM): Khô đậu nành, (FSBM): Khô
đậu nành lên men, (FSBMex): Khô đậu nành tách
kháng dinh dưỡng lên men. (β: β-conglycinin,
(α): α- conglycinin, (α’): α’-conglycinin, (a)
acidic glycinin và (b) basic glycinin).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Kết quả điện di cho thấy, ở nguyên liệu
khô đậu nành (SBM) đều chứa protein kháng
dinh dưỡng trong đậu nành gồm 2 nhóm
conglycinin (α’, α và β) và glycinin (acidic và
basic). Trong khi đó, cả hai nguyên liệu đậu
nành lên men (FSBM và FSBMex) cho thấy
đã thủy phân được protein kháng dinh dưỡng

và hầu hết có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 30

kDa so với marker protein chuẩn và nguyên
liệu SBM.
3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nành lên men từ
chủng Bacillus subtilis B3 trong thay thế bột
cá lên hình thái mơ ruột tơm
Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng
của thức ăn tôm được thiết kế ở bảng 1 được thể
hiện ở Bảng 4.

Bảng 4. Kết quả thành phần dinh dưỡng của thức ăn tơm thẻ thí nghiệm.
Lipid (%)

Ẩm (%)

Protein (%)

Tro (%)

Xơ (%)

FM

6,39

2,96

41,84

11,14

17,66

FSBM 20

5,91

4,85

40,89

10,38

10,79

FSBM 40

5,87

3,77

41,38

9,35

12,10

FSBM 60

5,91

5,79

40,35

8,44

8,49

FSBM 80

6,03

7,00

39,28

7,07

8,59

FSBM 100

6,25

4,83

40,93

6,16

6,84

FSBMEx 20

5,55

8,51

40,53

9,87

10,38

FSBMEx 40

5,93

6,74

40,14

8,71

18,20

FSBMEx 60

5,86

4,47

40,94

7,56

13,40

FSBMEx 80

5,49

5,75

40,41

6,38

16,58

FSBMEx 100

6,37

5,95

39,72

5,05

12,01

FSBM đối chứng

6,27

7,42

39,96

7,88

10,45

SBM

6,87

5,35

41,40

10,38

10,79

Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng
cho thấy các nghiệm thức thức ăn có hàm lượng

protein và lipid khơng có khác biệt đáng kể ở
các thức ăn.

Đánh giá hình thái mơ ruột của tơm
Hình thái mơ học của chiều dài và khoảng
cách tơ ruột tôm được đo trên kính hiển vi soi
nổi 40X.

Hình 6. Hình thái mơ ruột tơm ở kính hiển vi độ phóng đại 40X, (a) thức ăn bột cá (FM),(b) thức
ăn đậu nành (SBM) và (c) thức ăn đậu nành lên men đối chứng (FSBM đối chứng)
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

51


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

Hình 7. Hình thái mô ruột tôm trên thức ăn đậu nành lên men.

Hình 8. Hình thái mơ ruột tơm trên thức ăn đậu nành kháng dinh dưỡng lên men.
Ở nghiệm thức thức ăn bột cá (FM) (Hình
6a) cho thấy tơ ruột của thức ăn này có chiều
cao dài nhất và khoảng cách các tơ ruột gần
nhau. Khi so với hình thái tơ ruột ở thức ăn
SBM (hình 6b) và thức ăn FSBM đối chứng
(Hình 6c) với thức ăn bột cá (FM) (Hình 6a),
hai thức ăn này có tơ ruột ngắn hơn và khoảng
cách các sợi tơ ruột cách xa hơn. Ở thí nghiệm
tơm ăn thức ăn đậu nành lên men (Hình 7), cho
thấy tơm ăn thức ăn FSBM 20 (Hình 7a) và

FSBM 40 (Hình 7b) có hình thái gần tương tự
như ở thức ăn FM (Hình 6a). Ngược lại, ở thức
ăn FSBM 60, FSBM 80 và FSBM 100 (Hình
7c, d và e) cho thấy có hình thái khoảng cách tơ
ruột ngắn và khoảng cách tơ ruột cách xa nhau
như ở thức ăn SBM và FSBM đối chứng. Cũng
tương tự, ở thí nghiệm tôm ăn thức ăn đậu nành
tách dinh dưỡng lên men FSBMex 20, FSBMex
40 và FSBMex 60 (Hình 8a, b và c) có hình thái
chiều cao dài và khoảng cách các tơ ruột gần
nhau tương tự như tôm ăn thức ăn chứa bột cá
(FM), tuy nhiên ở thức ăn FSBMex 80 (Hình
8d) và FSBMex 100 (Hình 8e) cũng cho kết quả
tương tự ở tơ ruột có khoảng cách lớn và độ dài
52

tơ ruột ngắn khi tôm ăn thức ăn SBM và FSBM
đối chứng.
IV. THẢO LUẬN
Kỹ thuật lên men bán rắn trên nguyên liệu
đậu nành đã có nhiều nghiên cứu, tùy theo chủng
vi sinh vật mà được điều chỉnh ở nhiệt độ, pH
hay độ ẩm khác nhau để tạo được sản phẩm lên
men tối ưu và giảm được các chất kháng dinh
dưỡng. Kết quả nghiên cứu lên men bán rắn
khô đậu nành và khô đậu nành tách kháng dinh
dưỡng với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis B3
cho thấy đạt được thích hợp với các thông số
gồm nhiệt độ 37oC, pH 6,5, độ ẩm 50%, độ dày
nguyên liệu 4cm và thời gian đạt mật độ tối ưu

từ sau 48 giờ đến 72 giờ lên men. Ở sản phẩm
đậu nành lên men bằng chủng vi khuẩn Bacillus
subtilis B3 tăng hàm lượng protein lên 14% so
với sản phẩm ban đầu (SBM), ở sản phẩm đậu
nành tách kháng dinh dưỡng lên men (FSBMex)
tăng 26% so với nguyên liệu SBM và 7,5% so
với nguyên liệu SBMex. Kết quả này cũng cho
thấy tương tự với các nghiên cứu của một số
tác giả trước đây (Kiers và ctv., 2000; Teng và

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

ctv., 2012; Murashita và ctv., 2013; Shiu và
ctv., 2015b). Nghiên cứu lên men khô đậu bằng
Bacillus subtilis cho thấy đã cắt được mạch các
protein kháng dinh dưỡng như conglycinin và
glycinin thành những đoạn phân tử nhỏ hơn sau
48 giờ lên men (Kiers và ctv., 2000). Kết quả
nghiên cứu cho thấy sản phẩm sau khi lên men
kết hợp Bacillus subtilis và A. oryzae tăng hàm
lượng protein lên 8,37%. Sản phẩm khô đậu
nành lên men PepSoyGen sử dụng kỹ thuật lên
men bán rắn với hỗn hợp chủng vi sinh Bacillus
subtilis và Aspergillus oryzae, sau khi lên men
tăng lên khoảng 52% protein (Rombenso và ctv.,
2013). Nghiên cứu của (Shiu và ctv., 2015b) khi
lên men khô đậu nành bằng chủng vi khuẩn

Bacillus subtilis cho thấy điều kiện lên men tốt
nhất ở độ ẩm 50%, nhiệt độ 40oC sau 72 giờ lên
men, sau khi lên men tăng 19% protein so với
nguyên liệu ban đầu và giảm protein kháng dinh
dưỡng.
Sản phẩm đậu nành lên men của nghiên
cứu này, sau khi lên men đo protein kháng
dinh dưỡng bằng phương pháp điện di SDSPAGE cho thấy khối lượng phân tử protein nhỏ
hơn 30 kDa và loại bỏ được hầu hết các chất
kháng dinh dưỡng như conglycinin và glycinin.
Kết quả tương tự cũng được thấy ở các chủng
Bacillus subtilis được phân lập từ natto (Teng và
ctv., 2012; Shiu và ctv., 2015b). Việc thủy phân
mạch protein của đậu nành thành các peptide
có mạch phân tử nhỏ hơn có thể do đặc tính tiết
enzyme protease ngoại bào mạnh của chủng vi
sinh Bacillus subtilis B3 khi lên men bán rắn,
kết quả này phù hợp với đặc tính sinh enzyme
ngoại bào đã được khảo sát từ nghiên cứu trước
đây bởi nhóm tác (Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh,
2016).
Hình thái mô ruột được đánh giá thông qua
độ dài của tơ ruột và khoảng cách giữa các tơ
ruột, đây là kết quả bước đầu cho nghiên cứu
này. Tôm ăn thức ăn đậu nành lên men (FSBM)
đến mức 40% và thức ăn đậu nành lên men có
tách kháng dinh dưỡng (FSBMex) ở mức 60%
có hình thái tơ ruột tương tự như ở tôm ăn thức
ăn bột cá (FM), chiều dài và mật độ tơ ruột cao

có thể do ruột tơm tăng diện tích bề mặt để hấp
thu dinh dưỡng và các sản phẩm lên men đã loại
bỏ được một phần các chất kháng dinh dưỡng.
Nghiên cứu của nhóm (Daniels và ctv., 2010)
khi cho tôm hùm (Homarus gammarus L.) ăn
thức bổ sung Bacillus spp. có mật độ và độ dài
tơ ruột cao hơn thức ăn đối chứng. Các nghiên
cứu của (Daniels và ctv., 2010; Zhang và ctv.,
2012) cho rằng tế bào biểu mơ ruột của tơm thẻ
chân trắng có diện tích bề mặt hấp thụ lớn, gia
tăng chiều cao và mật độ tế bào ruột để tăng khả
năng hấp thụ chất dinh dưỡng. Khi thử nghiệm
thức ăn đậu nành (Barnes và ctv., 2012; Barnes
và ctv., 2014) lên men với nấm mốc Aspergillus
spp. và vi khuẩn Bacillus spp. thay thế mức 50%
làm thức ăn cho cá hồi (Oncorhynchus mykiss),
cho rằng có thể thức ăn đã loại được kháng dinh
dưỡng hoặc trong thức ăn vẫn còn chứa Bacillus
spp. ở dạng probiotic là nguyên nhân hình thái
ruột khơng bị ảnh hưởng. Trong khi đó, theo
nhóm tác giả nghiên cứu (Zheng và ctv., 2017),
tôm thẻ chân trắng có hình thái của tơ ruột tơm
ăn thức ăn bổ sung vi khuẩn Lactobacillus
plantarum dài và mật độ cao hơn so với tôm
ăn thức ăn không bổ sung. Tuy nhiên, ở thức ăn
chứa cao hơn 40% FSBM và 60% FSBMex có
tơ ruột ngắn và mật độ thấp, có thể trong đậu
nành sau lên men vẫn còn chứa hợp chất gây
ảnh hưởng lên lên hình thái ruột.
Việc sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis B3

được phân lập từ hệ tiêu hóa của tôm thẻ chân
trắng để lên men các nguyên liệu từ khơ đậu
nành đã giúp xác định được qui trình lên men
bán rắn và nâng cao được hàm lượng protein
so với sản phẩm ban đầu. Ngồi ra, q trình
lên men sản phẩm đậu nành này cũng thủy phân
được protein kháng dinh dưỡng trong đậu nành
gồm nhóm conglycinin và glycinin. Đặc biệt,
kết quả ở nguyên liệu tách kháng dinh dưỡng
bằng dung môi cồn cho thấy mật độ vi sinh
tăng sinh cao hơn với nguyên liệu khô đậu nành
không tách kháng dinh dưỡng ở cùng điều kiện
lên men, điều này có thể do chất kháng dinh
dưỡng cản trở việc lên men đối với vi khuẩn
Bacillus subtilis B3.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

53


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
5.1. Kết luận
Hàm lượng protein trong nguyên liệu sau
khi tách chất kháng khuẩn tăng 17% protein so
với nguyên liệu đầu.
Chất lượng đậu nành lên men đã được cải
thiện về khía cạnh dinh dưỡng khi sản phẩm

tăng hơn 14% protein thô so với nguyên liệu
đậu nành ban đầu.
Sản phẩm đậu nành tách kháng dinh dưỡng
sau khi lên men bán rắn bằng chủng Bacillus
subtilis B3 tăng hàm lượng protein thô hơn 26%
so với đậu nành ban đầu.
Các protein kháng dinh dưỡng conglycinin
và glycinin trong đậu nành hầu hết đã được thủy
phân trong q trình lên men.
Thiết lập được các thơng số tối ưu cho việc
lên men đậu nành và đậu nành tách kháng dinh
dưỡng.
Kết quả ảnh hưởng về hình thái mơ của ruột
tơm có thể do sản phẩm đậu nành lên men đã cải
thiện dinh dưỡng tốt, lại bỏ hầu hết chất kháng
dinh dưỡng hoặc/và sản phẩm chứa vi khuẩn
Bacillus subtilis B3 ở dạng probiotic giúp tôm
ăn thức ăn ở dưới mức 40% FSBM và 60%
FSBMex có tơ ruột dài và mật độ cao.
5.2. Đề xuất
Tiếp tục nuôi đánh giá tiêu hóa và tăng trưởng
của tơm để xem xét hiệu quả của sản phẩm.
Cần có các nghiên cứu tiếp theo để xem xét
về cơ chế ảnh hưởng đậu nành lên men lên hình
thái mơ học của tơm thẻ chân trắng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh, 2016. Đề tài: Hoàn thiện và
sản xuất thử nghiệm chế phẩm vi sinh BioShrimpRIA2 phịng bệnh do Vibrio spp. gây ra trên tơm
ni. Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản IIBộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
Trần Thị Thanh Hiền, Trần Lê Cẩm Tú, Nguyễn

Vĩnh Tiến, Nguyễn Bảo Trung, Trần Minh Phú,
Phạm Minh Đức, Bengston David, 2014. Thay
thế bột cá bằng một số nguồn bột đậu nành trong
thức ăn cho cá lóc (Channa striata). Số chuyên

54

đề: Thủy sản - Tạp chí Khoa học Trường Đại học
Cần Thơ. 1, 310-318.
NRC, 2011. Nutrient Requirements of Fish and
Shrimp. The National Academies Press,
Washington, DC.
Akiyama, D.M., 1991. The use of soy products and
other plant protein supplements in aquaculture
feeds. American Soybean Association.
Azarm, H.M., Lee, S.-M., 2014. Effects of partial
substitution of dietary fish meal by fermented
soybean meal on growth performance, amino
acid and biochemical parameters of juvenile
black sea bream Acanthopagrus schlegeli.
Aquaculture Research. 45, 994-1003.
Barnes, M.E., Brown, M.L., Bruce, T., Sindelar,
S., Neiger, R., 2014. Rainbow Trout Rearing
Performance, Intestinal Morphology, and
Immune Response after Long-term Feeding of
High Levels of Fermented Soybean Meal. North
American Journal of Aquaculture. 76, 333-345.
Barnes, M.E., Brown, M.L., Rosentrater, K.A.,
Sewell, J.R., 2012. An initial investigation
replacing fish meal with a commercial fermented

soybean meal product in the diets of juvenile
rainbow trout. Open Journal of Animal Sciences.
02, 234-243.
Barrows, F.T., Stone, D.A.J., Hardy, R.W., 2007.
The effects of extrusion conditions on the
nutritional value of soybean meal for rainbow
trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture. 265,
244-252.
BS EN 15784, 2009. Animal feeding stuffs. Isolation
and enumeration of presumptive.
Chikwati, E.M., Venold, F.F., Penn, M.H., Rohloff, J.,
Refstie, S., Guttvik, A., Hillestad, M., Krogdahl,
A., 2012. Interaction of soyasaponins with plant
ingredients in diets for Atlantic salmon, Salmo
salar L. The British journal of nutrition. 107,
1570-1590.
Daniels, C.L., Merrifield, D.L., Boothroyd, D.P.,
Davies, S.J., Factor, J.R., Arnold, K.E., 2010.
Effect of dietary Bacillus spp. and mannan
oligosaccharides (MOS) on European lobster
(Homarus gammarus L.) larvae growth
performance, gut morphology and gut

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
microbiota. Aquaculture. 304, 49-57.
FAO, 2015. OECD/Food and Agriculture
Organization of the United Nations (2015).

OECD-FAO Agricultural Outlook 2015. OECD
Publishing, Paris.
Feng, J., Liu, X., Xu, Z.R., Lu, Y.P., Liu, Y.Y., 2007.
The effect of Aspergillus oryzae fermented
soybean meal on growth performance,
digestibility of dietary components and activities
of intestinal enzymes in weaned piglets. Animal
Feed Science and Technology. 134, 295-303.
Francis, G., Makkar, H.P.S., Becker, K., 2001.
Antinutritional factors present in plant-derived
alternate fish feed ingredients and their effects in
fish. Aquaculture. 199, 197-227.
Gomes, E.F., Rema, P., Kaushik, S.J., 1995
Replacement of fish meal by plant proteins
in the diet of rainbow trout (Oncorhynchus
mykiss) : digestibility and growth performance.
Aquaculture 130 177-186.
Hardy, R.W., 2003. Use of Soybean Meals in Diets
of Salmon and Trout. Technical factsheet written
in conjunction with United Soybean Board and
American Soybean Association. http://www/.
soymeal. org/FactSheets/SalmonidTechReview.
pdf (accessed February 28, 2013).
Hertrampf, J.W., Piedad-Pascual, F., 2000.
Handbook on ingredients for aquaculture feeds,
Kluwer Academic Publishers,.
Hirabayashi, M., Matsui, T., Yano, H., 1998.
Fermentation of Soybean Meal with Aspergilus
usamii Improves Zinc Availability in Rats.
Biological Trace Element Research. 61, 227233.

Ingh, T.S.G.A.M.v.d., Krogdahl, Å., Olli, J.J.,
Hendriks, H.G.C.J.M., Koninkx, J.G.J.F.,
1991. Effects of soybean-containing diets on
the proximal and distal intestine in Atlantic
salmon (Salmo salar): a morphological study.
Aquaculture. 94, 297-305.
Kiers, J.L., laeken, A.E.A.V., Rombouts, F.M., Nout,
M.J.R., 2000. In vitro digestibility of Bacillus
fermented soya bean. International Journal of
Food Microbiology. 60, 163-169.

Knudsen, D., Jutfelt, F., Sundh, H., Sundell, K.,
Koppe, W., Frokiaer, H., 2008. Dietary soya
saponins increase gut permeability and play
a key role in the onset of soyabean-induced
enteritis in Atlantic salmon ( Salmo salar L.).
The British journal of nutrition. 100, 120-129.
Knudsen, D., Urán, P., Arnous, A., Koppe, W.,
Frøkiær, H., 2007. Saponin-Containing
Subfractions of Soybean Molasses Induce
Enteritis in the Distal Intestine of Atlantic
Salmon. J. Agric. Food Chem. 55, 2261-2267.
Krogdahl, A., Gajardo, K., Kortner, T.M., Penn, M.,
Gu, M., Berge, G.M., Bakke, A.M., 2015. Soya
Saponins Induce Enteritis in Atlantic Salmon
(Salmo salar L.). Journal of agricultural and
food chemistry. 63, 3887-3902.
Lim, C., Dominy, W., 1990. Evaluation of soybean
meal as a replacement for marine animal
protein in diets for shrimp (Penaeus vannamei).

Aquaculture. 87, 53-56.
Lim, S.-J., Kim, S.-S., Pham, M.A., Song, J.-W.,
Cha, J.-H., Kim, J.-D., Kim, J.-U., Lee, K.J., 2010. Effects of Fermented Cottonseed and
Soybean Meal with Phytase Supplementation on
Gossypol Degradation, Phosphorus Availability,
and Growth Performance of Olive Flounder
(Paralichthys olivaceus). Fish Aqua Sci. 13,
284-293.
Matsunari, H., Iwashita, Y., Suzuki, N., Saito,
T., Akimoto, A., Okamatsu, K., Sugita, T.,
Yamamoto, T., 2010. Influence of fermented
soybean meal-based diet on the biliary bile status
and intestinal and liver morphology of rainbow
trout Oncorhynchus mykiss. Aquaculture Sci. 58,
243－252.
Murashita, K., Akimoto, A., Iwashita, Y., Amano,
S., Suzuki, N., Matsunari, H., Furuita, H.,
Sugita, T., Yamamoto, T., 2013. Effects of
biotechnologically processed soybean meals
in a nonfishmeal diet on growth performance,
bile acid status, and morphological condition
of the distal intestine and liver of rainbow trout
Oncorhynchus mykiss. Fisheries Science. 79,
447-457.
Nguyen, H.P., Khaoian, P., Furutani, T., Nagano,

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

55

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
J., Fukada, H., Masumoto, T., 2011. Effects of
alcohol extract from soybean meal on pancreatic
digestive enzyme and bile acid secretion in
yellowtail Seriola quinqueradiata Aquaculture
Science. 59, 465-472.
Nguyen Thanh Trung, Matsumoto, Y., Masumoto,
T., 2016a. Effect of soybean meal diet on
color and morphology of distal intestine of
juvenile yellowtail (Seriola quinqueradiata).
International Fisheries Symposium - Can Tho
University publishing house.
Nguyen Thanh Trung, Nguyen, N.V., Matsumoto,
Y., Masumoto, T., 2016b. Effect of selected antinutrient componentsof soybean meal on intestine
color and morphology of yellowtail (Seriola
quinqueradiata). The 8th Regional Aquafeed
Forum- Feed and Feeding Management for
Better Aquaculture - Nong Lam University,
Vietnam 8, p.28.
Nguyen, T.N., Davis, D.A., Saoud, P., 2009.
Evaluation of Alternative Protein Sources to
Replace Fish Meal in Practical Diets for Juvenile
Tilapia, Oreochromis spp. Journal of The World
Aquaculture Society. 40, 113-121.
Nguyen Van Nguyen, Hoang, L., Van Khanh, T.,
Duy Hai, P., Hung, L.T., 2018. Utilization of
fermented soybean meal for fishmeal substitution
in diets of Pacific white shrimp (Litopenaeus
vannamei). Aquaculture Nutrition. 24, 10921100.

Olli, J.J., Krogdahl, Å., 1995. Alcohol soluble
components of soybeans seem to reduce fat
digestibility in fish-meal-based diets for Atlantic
salmon, Salmo salar L. Aquaculture Research.
26, 831-835.
Rombenso, A., Crouse, C., Trushenski, J., 2013.
Comparison of Traditional and Fermented
Soybean Meals as Alternatives to Fish Meal in
Hybrid Striped Bass Feeds. North American
Journal of Aquaculture. 75, 197-204.
Shimeno, S., Mima, T., Yamamoto, O., Ando, Y.,
1993. Effects of Fermented Defatted Soybean
Meal in Diet on the Growth, Feed Conversion,
and Body Composition of Juvenile Yellowtail.
Nippon Suisan Gakkaishi 59 1883-1888.

56

Shiu, Y.-L., Hsieh, S.-L., Guei, W.-C., Tsai, Y.T., Chiu, C.-H., Liu, C.-H., 2015a. Using
Bacillus subtilis E20-fermented soybean meal
as replacement for fish meal in the diet of
orange-spotted grouper (Epinephelus coioides,
Hamilton). Aquaculture Research. 46, 14031416.
Shiu, Y.-L., Wong, S.-L., Guei, W.-C., Shin, Y.-C.,
Liu, C.-H., 2015b. Increase in the plant protein
ratio in the diet of white shrimp, Litopenaeus
vannamei (Boone), using Bacillus subtilis E20fermented soybean meal as a replacement.
Aquaculture Research. 46, 382-394.
Teng, D., Gao, M., Yang, Y., Liu, B., Tian, Z., Wang,
J., 2012. Bio-modification of soybean meal with

Bacillus subtilis or Aspergillus oryzae. Biocatalysis
and Agricultural Biotechnology. 1, 32-38.
Watanabe, T., Viyakarn, V., Kimura, H., Ogawa,
K., Okamoto, N., Iso, N., 1992. Utilization of
Soybean Meal as a Protein Source in a Newly
Developed Soft-dry Pellet for Yellowtail. Nippon
Suisan Gakkaishi. 58, 1761-1773.
Yamamoto, T., Iwashita, Y., Matsunari, H., Sugita, T.,
Furuita, H., Akimoto, A., Okamatsu, K., Suzuki,
N., 2010. Influence of fermentation conditions
for soybean meal in a non-fish meal diet on the
growth performance and physiological condition
of rainbow trout Oncorhynchus mykiss.
Aquaculture. 309, 173-180.
Yamamoto, T., Matsunari, H., Sugita, T., Furuita, H.,
Masumoto, T., Iwashita, Y., Amano, S., Suzuki,
N., 2012a. Optimization of the supplemental
essential amino acids to a fish meal-free diet
based on fermented soybean meal for rainbow
trout Oncorhynchus mykiss. Fisheries Science.
78, 359-366.
Yamamoto, T., Murashita, K., Matsunari, H., Sugita,
T., Furuita, H., Iwashita, Y., Amano, S., Suzuki,
N., 2012b. Influence of dietary soy protein
and peptide products on bile acid status and
distal intestinal morphology of rainbow trout
Oncorhynchus mykiss. Fisheries Science. 78,
1273-1283.
Zhang, J., Liu, Y., Tian, L., Yang, H., Liang,
G., Xu, D., 2012. Effects of dietary mannan

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
oligosaccharide on growth performance, gut
morphology and stress tolerance of juvenile
Pacific white shrimp, Litopenaeus vannamei.
Fish & shellfish immunology. 33, 1027-1032.

Zheng, X., Duan, Y., Dong, H., Zhang, J., 2017.
Effects of Dietary Lactobacillus plantarum on
Growth Performance, Digestive Enzymes and
Gut Morphology of Litopenaeus vannamei.
Probiotics Antimicrob Proteins.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018

57


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

OPTIMIZING FERMENTATION CONDITIONS FOR SOYBEAN MEAL
AND THE CHANGES IN INTESTINE MORPHOLOGY AS SOYBEAN
MEAL IS SUBSTITUTED FOR FISH MEAL IN WHITE LEG SHRIMP
(Litopenaeus vannamei) DIET
Nguyen Thanh Trung1*, Nguyen Van Nguyen1, Tran Van Khanh1, Le Hoang1,
Dinh Thi Men1, Nguyen Thi Thu Hien1, Tran Thi Hong Ngoc1, Le Thi Ngoc Bich1,
Vo Thi Cam Tien1, Nguyen Thi Ngoc Tinh2

ABSTRACT
This experiment was conducted to optimize the solid-state fermentation conditions of soybean meal
(SBM) and alcohol extracted anti-nutrient soybean meal (SBMex) by Bacillus subtilis B3, which
was isolated from white leg shrimp digestive tract. The optimum fermentation parameters found
for SBM and SBMex ingredients were as follows: 37oC, pH 6,5, moisture 50%, material layer
4cm. Under these conditions, bacterial density reached higher 109 cell per gram after 48 hours
of fermentation. Bacillus subtilis B3 may have high proteolytic activity in hydrolyzing antigenic
protein in soybean, such as conglycinin and glycinin. The morphological observation of intestines
at fish meal (FM) replacement rates of 40% FSBM and 60% FSBMex in shrimp diet showed
similar enterocytes height and enterocytes density under light micrographs conditions. The effect
on intestine morphology may be due to the fermented products contain probiotic bacteria which
were able to hydrolyze antigenic proteins in soybean meal.
Keywords: white leg shrimp, soybean meal, anti-nutrition factors, solid-state fermentation, Bacillus subtilis,
antigenic protein in soybean, intestine morphology.
Người phản biện: TS. La Xuân Thảo
Ngày nhận bài: 15/6/2018
Ngày thông qua phản biện: 30/6/2018
Ngày duyệt đăng: 10/7/2018

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

58

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 11 - THÁNG 7/2018