Thao tác kỹ thuật trên saccharomyces cerevisiae ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu

ẹ
ẹ
A
A
ẽ
ẽ
I
I


H
H
O
O
ẽ
ẽ
C
C


Q
Q
U
U
O
O


C
C

G
G
I
I
A
A


T
T
P
P
.
.


H
H
O
O


C
C
H
H

M
M
I
I
N
N
H
H


T
T
R
R
ệ
ệ
ễ
ễ
ỉ
ỉ
N
N
G
G


ẹ
ẹ
A

A
ẽ
ẽ
I
I


H
H
O
O
ẽ
ẽ
C
C


B
B
A
A


C
C
H
H


K

K
H
H
O
O
A
A


T
T
P
P
.
.


H
H
C
C
M
M


K
K
H
H
O

O
A
A


K
K
Y
Y
ế
ế


T
T
H
H
U
U
A
A


T
T


H
H
O

O


A
A


H
H
O
O
ẽ
ẽ
C
C


B
B
O
O




C
C
O
O

N
N
G
G


N
N
G
G
H
H
E
E




S
S
I
I
N
N
H
H


H

H
O
O
ẽ
ẽ
C
C








N CHUYấN NGNH

THAO TC K THUT TRấN
SACCHAROMYCES CEREVISIAE
NH HNG N QU TRèNH
LấN MEN RU


GVHD: Th.S HOAỉNG MYế DUNG
SVTH: TRAN TRệễỉNG LUAN
MSSV: 60601418
LP: HC06BSH

TP. HCM, 07/2010


ii

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả sự chân thành, tôi xin gởi lời cảm ơn đến:
 Thạc sĩ Hoàng Mỹ Dung - Bộ môn Công Nghệ Sinh Học-Khoa Kỹ Thuật Hóa
Học - Trƣờng Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã tận tình hƣớng dẫn và chia sẽ
kinh nghiệm qúy báu, luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực
hiện đồ án chuyên ngành.
 Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã truyền đạt những kiến thức
bổ ích giúp tôi có những bƣớc đi rõ ràng để hoàn thành đề tài.
 Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trƣờng Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã
cùng chia sẽ, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm việc.


iii

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1.1.Đặt vấn đề chọn đề tài. .......................................................................................... 1
1.2.Mục đích nghiên cứu. ............................................................................................. 1
1.3.Nhiệm vụ của đề tài................................................................................................ 2
1.4.Ý nghĩa thực tiễn. ................................................................................................... 2
CHƢƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ TRUYỀN THỐNG ........................... 4
KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƢỢU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU

TỐ TRUYỀN THỐNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƢỢU .................................... 4
2.1.Khái quát chung về công nghệ sản xuất rƣợu vang. .............................................. 4
2.1.1.Lịch sử sản xuất rƣợu vang .............................................................................. 4
2.1.2.Sơ đồ quy trình công nghệ sản suất rƣợu vang trắng và vang đỏ: ................... 5
2.1.3. Một số công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất rƣợu vang. ................ 6
2.1.4. Nguyên liệu sản xuất rƣợu vang. .................................................................... 8
2.2.Tổng quan nấm men. .............................................................................................. 8
2.2.1. Tăng trƣởng ,dinh dƣỡng. ............................................................................... 9
2.2.2. Sinh thái. ....................................................................................................... 10
2.2.3. Sinh sản: ........................................................................................................ 10
2.2.4. Ứng dụng: ..................................................................................................... 10
2.3. Nấm men Saccharomyces Cerevisiae. ................................................................ 11
2.3.1 Đặc điểm sinh thái, thành phần cấu tạo, sinh trƣởng và phát triển ở
Saccharomyces cerevisiae. ..................................................................................... 11
2.3.2. Một số chủng Saccharomyces: ..................................................................... 18
2.4.Cơ sở khoa học của quá trình lên men rƣợu. ....................................................... 20
2.5.Các yếu tố ảnh hƣởng đến nấm men Saccharomyces cerevisiae trong quá trình
lên men rƣợu. ............................................................................................................. 24
2.5.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ : ............................................................................. 24
2.5.2. Ảnh hƣởng của pH tới quá trình lên men và tác động của các acid lên sự
thay đổi pH.............................................................................................................. 27
2.5.3. Ảnh hƣởng của SO
2
: ..................................................................................... 31
2.5.4. Ảnh hƣởng nguồn Carbon ............................................................................ 33


iv

2.5.5. Ảnh hƣởng của nguồn nitơ: .......................................................................... 34

2.5.6. Ảnh hƣởng của nồng độ đƣờng ( ảnh hƣởng của áp suất thẩm thấu). .......... 35
2.5.7 Ảnh hƣởng của nồng độ ethanol lên quá trình lên men của Saccharomyces
cerevisiae. ............................................................................................................... 36
2.5.8 Ảnh hƣởng của một số hóa chất và chất sát trùng. ........................................ 38
2.5.9. Ảnh hƣởng của sục khí. ................................................................................ 38
CHƢƠNG 3: TÁC ĐỘNG CỦA THAO TÁC KỸ THUẬT ........................................ 40
TÁC ĐỘNG CỦA THAO TÁC KỸ THUẬT TRÊN GEN HSP26 VÀ YHR087W
LÊN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƢỢU ......................................................................... 40
3.1. Tổng quan về HSP26 và YHR087W và giá trị thực tiễn đối với quá trình lên
men rƣợu. ................................................................................................................... 40
3.1.1. Tổng quan và chức năng HSP26,ý nghĩa đối với quá trình lên men rƣợu. .. 40
3.1.2. Tổng quan và chức năng YHR087W,ý nghĩa đối với quá trình lên men rƣợu.
................................................................................................................................ 43
3.1.3. Cơ chế biểu hiện của HSP26 và phƣơng pháp nghiên cứu trên HSP26 và
YHR087W. ............................................................................................................. 44
3.1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu trên gen HSP26 và YHR087W. ........................... 45
3.2. Kết quả của thao tác gen tác động lên mức độ biểu hiện của gen HSP26 và
YHR087W .................................................................................................................. 47
3.2.1.Minh chứng sự biểu hiện của HSP26 dƣới các điều kiện tác động nhiệt. ..... 47
3.2.2 Ảnh hƣởng của việc đƣa gen HSP26 và YHR087W thành một plasmid
multicopy dƣới sự kiểm soát của promoter của chúng. .......................................... 49
3.2.3 Hiệu quả của việc đƣa gen HSP26 và YHR087W vào một centromeric
plasmid dƣới sự kiểm soát của promoter nó. .......................................................... 50
3.2.4 Ảnh hƣởng của sự thay thế promoter HSP26 hoặc YHR087W bằng promoter
của gen SPI1. .......................................................................................................... 52
3.2.5 Ảnh hƣởng của thay thế các promoter YHR087W bởi promoter của gen
PGK1 bởi một trong những bản sao di truyền của nó ............................................ 53
CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ............................................. 54
4.1.Bàn luận ............................................................................................................... 54
4.2 Hƣớng phát triển. ................................................................................................. 55

4.2.1 Phát triển dựa trên các phƣơng pháp kiểm soát tối ƣu điều kiện lên men. .... 55


v

4.2.2 Phát triển dựa trên việc cải tiến hệ gen của chủng nấm men Saccharomyces
cerevisiae. ............................................................................................................... 56
Tài liệu tham khảo: ........................................................................................................ 57
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 60



vi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

TCA: TriCarboxylic Acid cycle (chu trình acid citric).
EMP: Embden-Meyerhof Pathway (chu trình chuyển hóa Glucose thành pyruvate).
Chaperone: khả năng gấp cuộn của protein trƣớc điều kiện tác động nhiệt.
sHSPs: small Heat Shock Proteins : Nhóm gen chịu điều kiện shock nhiệt.
Marker: gen hoặc 1 đoạn DNA với 1 điểm nhận biết trên Nhiễm sắc thể dùng để định
danh các tế bào.
Episomal plasmid: Chứa điểm khởi đầu sao chép, cần thiết cho quá trình phiên mã của
gen nằm trong plasmid.
Centromeric plasmid: Chứa centromere đóng vai trò trong quá trình nhân đôi, phân
chia của gen trong plasmid.


vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất rƣợu vang trắng và vang đỏ[8]. ............................ 5
Hình 2.2.1: Một số loại nấm men: A: Lactobacillus-johnsonii, B: Candida, C:
LactobacillusAcidophilus, D: Saccharomyces cerevisiae [31] ....................................... 9
Hình 2.3.1: Tế bào nấm men S. cerevisiae trong giai đoạn sinh sản bằng phƣơng pháp
tạo chồi [31]. .................................................................................................................. 11
Hình 2.3.2: Tế bào nấm men S. cerevisiae cố định dƣới kính hiển vi điện tử)[26]. ..... 11
Hình 2.3.3: Chu kỳ sinh sản của tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae [8]. ....... 15
Hình 2.3.4: Quá trình sinh trƣởng của tế bào chồi con nấm men[8]. ............................ 16
Hình 2.3.5: Sinh sản bằng cách nẩy chồi ở nấm men (Sharma,1998) .......................... 17
Hình 2.3.6: Giai đoạn sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae
(Sharma, 1998) .............................................................................................................. 18
Hình 2.4.1: Quá trình chuyển hóa glucose trong tế bào nấm men Saccharomyces
cerevisiae [1]. ................................................................................................................ 21
Hình 2.4.2: Quá trình chuyển hóa glucose thành ethanol [31]. .................................... 22
Hình 2.5.1: Tác động của nhiệt độ lên mật độ tế bào[28]. ............................................ 24
Hình 2.5.2: Sự sinh trƣởng của nấm men S. cerevisiea S228C trong môi trƣờng YPD
[19]. ................................................................................................................................ 27
Hình 2.5.3: Những sự thay đổi trong mức độ lên men tối đa [10]. ............................... 28
Hình 2.5.4: Những minh chứng của cho sự thay đổi pH trong quá trình lên men[10]. 30
Hình 2.5.5: Một số acid có mặt trong nội bào trong suốt quá trình lên men của hèm
nho ở 25
o
C [10]. ............................................................................................................ 30
Hình 2.5.6: Sự thay đổi pH tại các nồng độ acid hữu cơ khác nhau [10]. .................... 31
Hình 2.5.7: Ảnh hƣởng của SO
2

lên ethanol và acetaldehyde [9]. ................................ 32
Hình 2.5.8: Ảnh hƣởng của SO
2
lên acid malic và acid lactic [9]. ............................... 33


viii

Hình 2.5.9: Sự giảm glucose, ethanol, và nồng độ glycerol cũng nhƣ là sự phát triển
của nấm men dƣới những điều kiện khác nhau về nồng độ glucose [12]. .................... 37
Hình 3.1.1: Cấu trúc của HSP26 [23]. ........................................................................... 41
Hình 3.1.3: Mô hình cấu trúc không gian của gen HSP26 [24]. ................................... 42
Hình 3.1.4: Vị trí, kích thƣớc của YHR087W trên Nhiễm sắc thể VIII của nấm men
S.cerevisiae[30,31]. ....................................................................................................... 43
Hình 3.1.5: Cấu trúc không gian của YHR087W [30]. ................................................. 44
Hình 3.1.6: Mẫu thể hiện cơ chế của chaperone dƣới sự kiểm soát nhiệt độ của sHsp.
[25]. ................................................................................................................................ 45
Hình 3.1.7: Cơ chế nhân số lƣợng bản sao của gen HSP26 [22]. ................................. 46
Hình 3.1.8: Sơ đồ sự hình thành các chủng ICV16 (ICV27)-PPGK1-YHR087W. [22].
....................................................................................................................................... 47
Hình.3.2.1: Hsp26 biểu hiện trong các chủng khác nhau trƣớc và sau khi sốc nhiệt
[17]. ................................................................................................................................ 48
Hình 3.2.2: Ảnh hƣởng của việc gắn gen HSP26 và YHR087W vào plasmid YEp352
trên gen biểu hiện và kháng stress. [22]. ....................................................................... 49
Hình 3.2.3 : Tác động của việc gắn HSP26 và YHR087W vào centromeric plasmid
pRS316 lên chung ICV27 biểu hiện gen, stress thẩm thấu và khả năng lên men [22]. 51
Hình 3.2.4: Sự thay thế thích hợp promoter của gen HSP26 và YHR087W trên chủng
ICV16 và ICV27 bằng promoter SPI1 [22]. .................................................................. 52
Hình 3.2.5: Sự thay thế thích hợp promoter của HSP26 và YHR087W bằng PGK1 trên
cả hai chủng ICV16 và ICV27 [22]. .............................................................................. 53

ix


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men đƣợc lạnh đông khô[8].
....................................................................................................................................... 12
Bảng 2.2: Các thành phần hóa học trong nấm men đông khô[8]. ................................. 12
Bảng 2.3: Một số chủng nấm men saccharomyces cerevisiae[1]. ................................ 19
Bảng 2.4: Tác động điều kiện nhiệt độ lên các sản phẩm của quá trình lên men [28]. . 25
Bảng 2.5 : Sự tác động của yếu tố nhiệt độ lên quá trình lên men rƣợu trên chủng
Saccharomyces cerevisiae. ............................................................................................ 26
Bảng 2.6: Thông số động lực học và pH kết thúc quá trình lên men với những pH ban
đầu khác nhau trong môi trƣờng có sự thiếu hụt hoặc hiện diện của acid tartaric. ....... 29
Bảng 2.7: Ảnh hƣởng của một số acid lên sự sự sinh trƣởng của nấm men. ................ 30
Bảng 2.8: Các thông số đánh giá trong quá trình lên men với thành phần môi trƣờng
lên men chứa 20% glucose và các nguồn Nito ban đầu khác nhau[20]. ....................... 35
Bảng 2.9: Tác động của glucose lên một số yếu tố trong quá trình lên men[12]. ......... 36
Bảng 3.1: Vị trí , thành phần nucleotide và acid amin cấu tạo của HSP26 [29] ........... 41
Bảng 3.2: Vị trí, thành phần nucleotide, acid amin cấu tạo YHR087W [30]. .............. 43
Chƣơng 1: Mở đầu

1

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề chọn đề tài.
Các cuộc cách mạng sinh học phân tử đã mang lại những ý nghĩa mới lạ, tiến bộ
với các ứng dụng vào lên men và lƣu trữ rƣợu. Những nghiên cứu trên một số chủng

nấm men đã cung cấp những thông tin về môi trƣờng nuôi cấy và mật độ vi sinh vật
có trong rƣợu. Đồng thời cho thấy môi trƣờng nuôi cấy phụ thuộc vào phƣơng pháp
sinh học phân tử điều này trở thành những thông tin có giá trị trong công nghệ sản xuất
rƣợu. Những đoạn gen có giá trị cung cấp những cơ hội hiểu biết và khai thác ứng
dụng vi sinh trong sản xuất rƣợu cũng nhƣ là tìm ra chìa khóa của các nhân tố gen đây
là cơ sở phát triển giá trị thƣơng phẩm hoặc hạ giá thành của rƣợu[8].
Những tiến bộ trong lĩnh vực sinh học phân tử đã thay đổi quan điểm của các nhà
khoa học về việc đánh giá hệ vi sinh có trong rƣợu.Tạo nên cái nhìn mới về tính phức
tạp trong các phản ứng chuyển đổi từ các loại trái cây đến rƣợu vang mang đậm mùi vị
đặc trƣng [8].
Công nghệ sản xuất rƣợu đã và đang là một công nghệ chuyên nghiệp lâu đời ở
nhiều nƣớc trên thế giới. Phƣơng pháp truyền thống là dựa vào kinh nghiệm và kỹ
thuật thủ công. Nhƣng ngày nay, những thiết bị tự động hoá đang dần thay thế và đồng
thời kiểm soát đƣợc chất lƣợng cũng nhƣ cải thiện đƣợc vấn đề vệ sinh trong quá trình
sản xuất.
Rƣợu đại diện cho lịch sử ,nền văn hóa của một dân tộc. Ngày này ngƣời dùng
không chỉ quan tâm đến sự đa dạng của các loại rƣợu mà còn về chất lƣợng của sản
phẩm.Do đó việc cải thiện những kỹ thuật lên men trong quá trình sản xuất là yếu tố
quan mà nhà sản xuất hƣớng đến [1].
Việc cải thiện chất lƣợng,khả năng sinh tổng hợp lƣợng,loại bỏ chất độc hại,bổ
sung tăng hàm lƣợng chất dinh dƣỡng trong rƣợu là những yêu cầu cấp thiết đối với
công nghệ sản xuất rƣợu hiện nay[1].
1.2.Mục đích nghiên cứu.
Việc tối ƣu quá trình lên men tạo ra hàm lƣợng ethanol cao trở thành một yếu tố
quan trọng trong kỹ thuật hiện đại. Đã có rất nhiều nghiên cứu về những thay đổi kỹ
thuật trong quá trình lên men nhƣ pH, nhiệt độ, nồng độ đƣờng…Hiện nay với những
kỹ thuật tiên tiến về sinh học phân tử các nhà nghiên cứu đã không chỉ thay đổi những
yếu tố kỹ thuật truyền thống nhƣ trên mà còn tác động đến bộ gen của chủng vi sinh sử
dụng lên men rƣợu thông qua những kỹ thuật di truyền.
Chƣơng 1: Mở đầu

2

Nghiên cứu này chỉ ra hƣớng đi quan trong trong công nghiệp sản xuất rƣợu hiện
nay. Đầu tiên là sự tối ƣu hóa các điều kiện ảnh hƣởng lên quá trình lên men của
Saccharomyces cerevisiae đã giúp chất lƣợng rƣợu ngày càng trở nên hoàn hảo,
không những về chất lƣợng rƣợu mà còn tận dụng tối đa đƣợc nguồn nguyên liệu, tăng
khả năng đáp ứng của nấm men dƣới các điều kiện stress nhằm tạo ra lƣợng ethanol là
lớn nhất trong quá trình lên men rƣợu.
Bên cạnh đó, nghiên cứu này mở ra một hƣớng đi mới trong công nghệ sản xuất
rƣợu.Thay đổi xu hƣớng tác động kỹ thuật truyền thống lên quá trình lên men, thay
vào đó là tác động lên hệ gen của chủng vi sinh. Những tác động kỹ thuật ảnh hƣởng
tới giá trị cảm quan, chất lƣợng của rƣợu vang thành phẩm và thao tác kỹ thuật gen
trên 2 gen HSP26 và YHR087W nằm trong hệ gen của Saccharomyces cerevisiae đã
tăng lƣợng ethanol lên đến 10% so với thông thƣờng. Điều này đã chứng minh tầm
quan trọng của những thao tác kỹ thuật gen lên quá trình tối ƣu lƣợng ethanol sinh ra
cũng nhƣ là chất lƣợng rƣợu thành phẩm.
1.3.Nhiệm vụ của đề tài.
Tổng quan về chủng nấm men: Saccharomyces cerevisiae giống nấm men đƣợc
ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp lên men rƣợu hiện nay. Làm rõ những đặc điểm
sinh lý,di truyền,hệ gen các yếu tố tác động
Nghiên cứu các ảnh hƣởng kỹ thuật truyền thống lên quá trình lên men rƣợu bao
gồm:pH ,nhiệt độ, hàm lƣợng đƣờng,độ thẩm thấu, lƣợng ethanol sinh ra…Từ đó có
thể ứng dụng sản xuất để có chất lƣợng rƣợu phù hợp.
Nghiên cứu kỹ thuật gen thao tác trên gen HSP26 và YHR087W của
Saccharomyces cerevisiae. Cơ chế hoạt động sinh tổng hợp trong quá trình lên men.
Thao tác kỹ thuật nâng cao hàm lƣợng ethanol. Đánh giá kết quả mang lại qua các
nghiên cứu trên thế giới.
1.4.Ý nghĩa thực tiễn.
Những tác động kỹ thuật trong quá trình lên men rƣợu đã nâng cao chất lƣợng

rƣợu thành phẩm. Đồng thời, giảm thiểu chi phí cho quá trình sản xuất, mang lại hiệu
quả kinh tế và giá trị lợi nhuận cho nhà sản xuất. Ngoài những thay đổi về tác động kỹ
thuật truyền thống thƣờng dùng có thể dùng những thao tác trên kỹ thuật di truyền để
tạo ra những giống nấm men có khả năng tạo ra lƣợng ethanol lớn hơn so với chủng
thông thƣờng.
Thông qua những tác động lên chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae nhằm
giúp tạo nên một cơ sở dữ liệu về những điều kiện tác động kỹ thuật, về hệ gen và khả
năng thích ứng các yêu cầu trong công nghiệp sản xuất rƣợu của nấm men. Cũng nhƣ,
tìm cách giải quyết những khó khăn trong việc loại bỏ các độc tố, hợp chất hữu cơ,
Chƣơng 1: Mở đầu

3

acid hữu cơ có thể gây hại hoặc ảnh hƣởng đến chất lƣợng rƣợu trong quá trình sản
xuất.
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

4

CHƢƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ TRUYỀN THỐNG
KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƢỢU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA
CÁC YẾU TỐ TRUYỀN THỐNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƢỢU
2.1.Khái quát chung về công nghệ sản xuất rƣợu vang.
2.1.1.Lịch sử sản xuất rƣợu vang
Lịch sự ra đời của rƣợu vang đã đồng hành cùng lịch sử nhân loại.Các nhà
khảo cổ cho rằng,rƣợu vang có xuất xứ từ khu vực Capcazo và Trung Đông khoảng
8000 năm về trƣớc. Các di khảo cổ tại Ai Cập cho thấy rằng rƣợu vang đã có mặt ở
đây từ 5000 trƣớc công nguyên.Khoảng 2000 năm trƣớc công nguyên sản xuất rƣợu
vang du nhập tới Hy Lạp và sau đó đƣợc truyền đi khắp Địa Trung Hải. Vào thế kỷ
XVI ,các nhà thám hiểm Châu Âu đã mang tới Châu Mỹ .Năm 1530 Ngƣời Tây

Ban Nha xâm chiếm Trung và Nam Mỹ bắt đầu trồng nho ở Mexico,Argentina…
Đến năm 1813 nghề trồng nho đã lớn mạnh ở tất cả những nơi mà thực dân Châu
Âu đặt chân tới.Tại Bắc Mỹ ,khoảng giữa thế kỷ XIX nghề trồng nho và làm rƣợu
thức sự mới phát triển[1,7].
Ngày nay trồng nho và sản xuất rƣợu vang đã trở thành một phần không thể
thiếu trong văn hóa và kinh tế nhân loại.Hằng năm có 26 tỷ lít rƣợu vang đƣợc sản
xuất ra[1].
Rƣợu vang đƣợc làm từ các loại nho nguyên chất và đƣợc lên men một cách tự
nhiên. Vì nho vốn có hai đặc tính tự nhiên là đƣờng và men nên nƣớc nho đƣợc ép
ra, trải qua một quy chình chế biến sẽ trở thành rƣợu vang.Rƣợu vang là một sản
phẩm của quy trình tinh xảo mà khởi đầu bằng việc quyết định thởi điểm thích hợp
nhất để hái nho.Tất cả các quy trình để làm rƣợu vang cơ bản đều giống nhau từ lúc
hái cho đến khi đóng chai.
Nguyên lý làm rƣợu vang cũng rất đơn giản ,tuy nhiên việc xủ lý nho, lên men
rƣợu van để tạo hƣơng vị mong muốn là cả một nghệ thuật.Trong quá trình sản xuất
các nhà nấu rƣợu cần đối các yếu tố giữa những mùi hƣơng dễ chịu với những mùi
khó chịu. Nồng độ rƣợu và acid cũng cần đƣợc điều tiết ,nếu cid vƣợt quá rƣợu sẽ
có vị chua,nếu nhiều cồn quá rƣợu sẽ sốc. Tác nhân quan trọng nhất trong sản xuất
rƣợu vạng là chủng vi sinh và chất lƣợng nho. Nguyên liệu chính sẽ quyết định
hƣơng vị , nồng độ cồn, độ chƣa, màu sắc của thành phẩm. Vang trắng, nho đƣợc
nghiền dịch quả và tách khỏi lớp vỏ trƣớc khi lên men. Vang đỏ lên men cùng vỏ.
Chất màu đỏ (anthocyanin)và một số chất khác từ vỏ quả đƣợc chiết tách trong quá
trình lên men và tạo thành màu đỏ cùng hƣơng vị đặc trƣng của vang đỏ. Vang hồng
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

5

có màu sắc hồng nhạt đƣợc làm từ nho đỏ theo công thức của lên men vang
trắng(không lên men cùng vỏ). Lƣợng chất màu đƣợc chiết ra trong quá trình ép
quả tạo màu cho rƣợu[1,7].

2.1.2.Sơ đồ quy trình công nghệ sản suất rƣợu vang trắng và vang đỏ:

Hình 2.1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất rƣợu vang trắng và vang đỏ[8].
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

6

2.1.3. Một số công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất rƣợu vang.
2.1.3.1.Thời điểm gặt hái nho:
Khi nho chín thì độ acid sẽ giảm xuống và lƣợng đƣờng sẽ tăng lên. Thời
điểm thích hợp để gặt hái nho là vào tháng 8 đối với Vang nổ (Sparkling Wines)
vào tháng 10 đối với rƣợu đỏ. Các nghệ nhân sẽ quyết định thời điểm gặt hái nho,
nhằm đạt lƣợng acid và lƣợng đƣờng nhƣ mong muốn để chế biến theo khẩu vị
riêng của mình. Thời điểm các trang trại gặt hái nho cũng đƣợc thể hiện rõ trên
nhãn của các loại rƣợu vang. Để làm rƣợu vang nổ thì nho sẽ đƣợc hái khi độ
acid đạt khoảng 1% và 19
o
Brix (Brix là đơn vị đo lƣợng đƣờng còn lại trên nho,
nhân đơn vị Brix với 0,55 thì sẽ đƣợc nồng độ cồn). Để làm rƣợu vang đỏ, nho sẽ
đựơc hái khi đạt gần đƣợc khoảng 0,8% độ acid và 22
o
Brix (e có biết tại sao o,
vị của 2 loại rƣợu này khác nhau ntn?). Phần lớn các loại nho dùng để làm rƣợu
vang trắng và đỏ khi đƣợc gặt hái thì sẽ đạt khoảng 0,65% độ acid và 23
o
Brix.
Điều kiện trên là tiêu chuẩn cơ bản để quyết định thời điểm thích hợp nhất khi
gặt hái nho. Phần lớn các nghệ nhân làm rƣợu vang quyết định thời điểm gặt hái
nho bằng thông qua việc đánh giá màu sắc nho và nếm quả nho [1].
2.1.3.2.Quy trình chiết dịch nho:

Bƣớc đầu tiên là lấy nƣớc từ những quả nho. Quy trình này đƣợc thực hiện
qua hệ thống Vắt và Tƣớc cuống. Hệ thống này sẽ tƣớc các cuống từ những
chùm nho và vắt nƣớc ra khỏi vỏ nho. Nƣớc này đƣợc gọi là nƣớc chất lƣợng 1.
Để làm ra vang trắng thì nƣớc chất lƣợng 1 này sẽ đƣợc đƣa qua hệ thống ép và
sau đó đƣợc đƣa vào bồn lên men. Để làm ra rƣợu đỏ thì nƣớc chất lƣợng 1 sẽ
đƣợc đƣa trực tiếp đến bồn lên men rồi sau đó đƣa qua hệ thống ép.
2.1.3.3.Quy trình lên men:
Phần lớn hệ thống lên men rƣợu trên thế giới đều sử dụng phƣơng pháp
truyền thống. Phƣơng pháp lên men truyền thống này đã chứng minh đƣợc hiệu
quả cao và ổn định vì vậy rất ít nghệ nhân ứng dụng những phƣơng pháp
khác.Trong quy trình lên men, có một yếu tố rất quan trọng mà các nghệ nhân
chú tâm đạt tới đó là nhiệt độ. Khi lên men với nhiệt độ (7
o
C đến 12
o
C) thì
hƣơng thơm của nho đƣợc bảo quản tuyệt đối. Với nhiệt độ (25
o
đến 35
o
C) sẽ
đạt đƣợc hƣơng vị của hoa nhiều hơn là hƣơng vị của quả. Trong quá trình lên
men để làm rƣợu vang trắng và vang nổ thì nhiệt độ lý tƣởng nhất là 10
o
C và cho
vang đỏ là 30
o
C.Thời gian lên men keos dài từ 8-10 ngày[1,8,3].
2.1.3.4.Quy trình ép:
Hơn một nửa lƣợng nƣớc ép ra từ quả nho một cách dễ dàng không cần đến

áp lực cao. Phần còn lại sẽ đƣợc ép ra từ hệ thống ép. Để làm rƣợu vang trắng
nho sẽ đƣợc ép trƣớc sau đó đƣa lên hệ thống lên men. Còn rƣợu vang đỏ thì
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

7

ngƣợc lại, đƣợc đƣa lên hệ thống lên men trƣớc khi đƣa vào hệ thống ép.Phần bã
sẽ đƣợc đêm ép để tận thu các chất chiết còn sót lại trong quá trình lên men[1,3].
2.1.3.5.Quy trình ủ:
Để rƣợu đạt đƣợc sự hài hòa và ổn định của mùi vị và chất lƣợng thì rƣợu
phải đƣợc ủ nhằm làm cho khí ôxi tác động thật chậm.Rƣợu vang ủ lạnh sẽ phải
ủ lâu hơn rƣợu vang ủ ấm.Rƣợu vang ủ trong bồn thép lớn sẽ phải ủ lâu hơn rƣợu
vang để trong các bồn hoặc trong các thùng bằng gỗ. Thời gian là yếu tố quan
trọng trong quy trình ủ. Thông thƣờng rƣợu vang đƣợc ủ trong khoảng 3 đến 6
tháng hoặc 2 đến 3 năm. Nhiệt độ ủ rƣợu thƣờng từ 8-18
o
C. Trong giai đoạn này
rƣợu đƣợc tách bỏ cặn và châm thêm rƣợu vang định kỳ vào thiết bị ủ để giảm
khoảng không gian ở bề mặt lên men[3]
2.1.3.6.Quy trình lọc và làm mịn:
Để đạt đƣợc mầu tinh khiết cho rƣợu ở giai đoạn cuối cần đƣa hệ thống lọc
và làm mịn vào dây chuyền sản xuất.Hệ thống lọc sẽ làm cho nƣớc nho trong
hơn. Rƣợu sau khi đƣợc lọc sẽ đƣợc chuyển qua bồn chứa sạch khác và quy trình
lọc sẽ đƣợc thực hiện vài ba lần trong 6 tháng cho đến 3 năm trong quy trình làm
rƣợu vang. Hệ thống làm mịn sẽ lọc đƣợc các phần tử nhỏ nhất để rƣợu đạt đƣợc
mầu trong suốt.
2.1.3.7.Phƣơng pháp pha trộn:
Pha trộn là một nghệ thuật tâm đắc nhất của công nghệ sản xuất rƣợu. Pha
trộn có thể mang đến những sản phẩm có đặc thù riêng và chất lƣợng rất ổn định.
Các nghệ nhân có thể pha trộn theo các phƣơng thức sau đây:

- Hai hoặc nhiều giống nho chính trong cùng một nông trại nho.
- Cùng một giống nho chính từ nhiều nông trại nho khác nhau.
- Hai hoặc nhiều giống nho chính từ hai hoặc nhiều nông trại nho khác nhau
- Nho từ các năm gặt hái khác nhau.
-Và những phƣơng pháp khác pha trộn khác.Việc pha trộn đƣợc thực hiện vào
thời điểm giữa hai quy trình lên men và vô chai.
2.1.3.8.Quy trình vô chai:
Quy trình vô chai không phức tạp nhƣng đòi hỏi sự thận trọng để tránh sự
ôxy hoá. Vệ sinh là yếu tố tất yếu để tránh nhiễm vi khuẩn chua và mọi vi khuẩn
khác có hại đến con ngƣời.
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

8

2.1.4. Nguyên liệu sản xuất rƣợu vang.
Nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất rƣợu vang thƣờng có khá nhiều chủng
loại khác nhau nhƣ: nho, dâu tằm, các loại trái cây…Nhƣng loại phổ biến và đƣợc
sử dụng phổ biến nhất hiện nay là nho.
Các loại nguyên liệu trong sản xuất cần đạt độ chín về sinh lý nhằm thu đƣợc
dịch quả có hàm lƣợng acid thấp,hàm lƣợng đƣờng cao.Ngoài ra còn có một số chỉ
tiêu về hình dáng,đặc điểm,các chỉ tiêu về an toàn chất lƣợng thực phẩm nhằm
mang lại vang thƣơng phẩm có giá trị. Thành phần hóa học của nguyên liệu:
Nước: chiếm tỷ lệ rất cao trung bình 80-90% ,nƣớc chủ yếu tồn tại ở dạng tự
do ,trong dịch tế bào ,chất nguyên sinh và gian bào.Ở màng tế bào nƣớc liên kết với
hemicellulase và cellulase.Lƣợng nƣớc phân bố không đồng đều giữa các mô.
Đường :tồn tại chủ yếu ở dạng D-glucose ,D-fructose và saccharose .Glucose
còn ở dạng liên kết trong phân tử của saccharose ,tinh bột ,cellulase...
Ngoài hai thành phần trên, trong nho còn chứa các thành phần khác nhƣ: các
acid hữu cơ(bao gồm có malic, tartaric, citric,cetonic…), hợp chất màu(
anthocyanes và flavones), phenol, tanin, polyphenol ngƣng tụ, hợp chất chứa nito…

2.2.Tổng quan nấm men.
Nấm men thƣờng có hình dạng khác nhau. Thƣờng chúng có hình cầu, hình ellip,
hình bầu dục và cả hình dài. Một số loài nấm men có tế bào hình dài nối với nhau
thành những sợi gọi là khuẩn ty (mycelium) hay khuẩn ty giả (pserdomycelium). Hình
dạng của nấm men hầu nhƣ không ổn định. Nó phụ thuộc vào tuổi của nấm men và
phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy[2].
Kích thước tế bào nấm men: Tế bào nấm men thƣờng có kích thƣớc lớn gấp từ
5-10 lần tế bào vi khuẩn. Kích thƣớc trung bình của tế bào nấm men nhƣ sau: chiều dài
9-10µ, chiều rộng 2-7µ. Kích thƣớc của tế bào nấm men thay đổi theo điều kiện nuôi
cấy, theo tuổi sinh lý[2].

Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

9


Hình 2.2.1: Một số loại nấm men: A: Lactobacillus-johnsonii, B: Candida,
C: LactobacillusAcidophilus, D: Saccharomyces cerevisiae [31]
Nấm men là sinh vật nhân chuẩn, có khoảng 1500 loài khác nhau đã đƣợc phát
hiện trên thế giới. Hầu hết chúng sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi. Mặc dù có một
vài loài sinh sản bằng cách phân đôi. Nấm men là sinh vật đơn bào, một số loài có thể
tạo cơ thể đa bào,kích thƣớc khác nhau tùy thuộc loài thông thƣờng chúng có kích
thƣớc từ 3-4µm.Có những loài có kích thƣớc đến 40µm.
Saccharomyces cerevisiae là loại nấm men đƣợc sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp sản xuất bánh mì và thức uống có cồn. Saccharomyces cerevisiae đƣợc dùng
trong phòng thí nghiệm và giữ vai trò quan trọng trong trong nghiên cứu vi sinh tế bào,
tìm hiểu những thông tin về tế bào để phục vụ cho những nghiên cứu của con ngƣời.
Các loài nấm men, nhƣ Candida albicans là tác nhân gây bệnh và có thể gây nhiễm
trùng ở ngƣời. Gần đây một số loài nấm men đã đƣợc sử dụng trong các phản ứng sinh
học tao ra nguồn nhiên liệu sinh học, sản xuất ethanol cho các ngành công nghiệp.

2.2.1. Tăng trƣởng ,dinh dƣỡng.
Nấm men là sinh vật tự dƣỡng chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ nhƣ là
nguồn năng lƣợng chính và không cần có ánh sáng mặt trời. Nguồn carbon chính
đƣợc nhận chủ yếu từ các từ hexose nhƣ glucose và frutose hoặc từ disaccharide
nhƣ sucrose và maltose. Một vài loài có thể chuyển hóa đƣờng pentose, cồn và các
acid hữu cơ. Nấm men phát triển tốt nhất trên môi trƣờng pH trung tính hoặc hơi
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

10

chua. Nhiệt độ phát triển của nấm men cũng hoàn toàn khác nhau. Leucosporidium
frigidum phát triển ở -2đến 20°C(28-68°F). Saccharomyces telluris phát triển từ 5-
35°C(41-95°F) và Candida slooffi ở 28-45 °C(82-113°F). Các tế bào có thể sống
trong điều kiện đóng băng trong ở điều kiện nhất định, với khả năng sống sót giảm
theo thời gian đóng băng.

2.2.2. Sinh thái.
Nấm men là rất phổ biến trong môi trƣờng. Ví dụ nhƣ nấm men xuất hiện
trong tự nhiên trên vỏ của trái cây và quả (nhƣ nho, táo hay đào), và dịch tiết từ thực
vật. Một số nấm men đƣợc tìm thấy ở trong đất và côn trùng. Các chức năng sinh
thái và đa dạng sinh học của nấm men là tƣơng đối không rõ. So với các vi sinh vật
khác. Nấm men bao gồm Candida albicans, Rubra rhodotorula, Torulopsis và
Cutaneum trichosporon đƣợc tìm thấy ở môi trƣờng quanh con ngƣời hoặc trên vỏ
thực vật. Nấm men cũng có mặt trong các thực vật đƣờng ruột của động vật có vú
và một số loài côn trùng.
2.2.3. Sinh sản:
Nấm men sinh sản vô tính hoặc hữu tính. Hình thức thƣờng gặp là sinh sản vô
tính bằng phƣơng pháp nảy chồi. Chúng gồm những chồi nhỏ,hoặc tế bào con đƣợc
hình thành từ các tế bào mẹ. Tế bào mẹ tạo các nhân và truyền vật chất di truyền
qua cho các tế bào con. Các chồi con tiếp tục phát triển cho đến khi tách khỏi tế bào

mẹ, hình thành tế bào mới.Một số nấm men sinh sản theo cách tách đôi thay vì tạo
chồi.
2.2.4. Ứng dụng:
Nấm men đƣợc ứng dụng rộng rãi trong khá nhiều lĩnh vực. Trong đó, quá
trình lên mên bằng phƣơng pháp công nghệ sinh học tạo ra các sản phẩm đặc
trƣng,chi phí thấp đƣợc quan tâm nhiều nhất.
Các loại nấm men đƣợc ứng dụng vào công nghiệp sản xuất đồ uống có cồn
nhƣ bia ,rƣợu…Công nghệ sản xuất thực phẩm:bánh mì với khá nhiều sản phẩm đa
dạng phong phú. Công nghệ sản xuất nguồn nhiên liệu (bioethanol)…Ngày nay còn
hƣớng đến lĩnh vực đồ uống không cồn, probiotic, thực phẩm chức năng đem lại
nguồn thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao.

Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

11

2.3. Nấm men Saccharomyces Cerevisiae.
2.3.1 Đặc điểm sinh thái, thành phần cấu tạo, sinh trƣởng và phát triển ở
Saccharomyces cerevisiae.

Hình 2.3.1: Tế bào nấm men S. cerevisiae trong giai đoạn sinh sản bằng
phƣơng pháp tạo chồi [31].


Hình 2.3.2: Tế bào nấm men S. cerevisiae cố định dƣới kính hiển vi điện tử
( độ phóng đại: A:500X, B:1000X, C: 2000X)[26].
Saccharomyces cerevisiae thuộc:
 Bộ: Endomycetales.
 Họ: Saccharomycetaceae.

Saccharomyces có khoảng 40 loài (Van Der Walt, 1970) và các loài trong
giống này đƣợc biết nhiều do chúng đƣợc ứng dụng trong làm nổi bánh, bia,
rƣợu....Chúng hiện diện nhiều trong sản phẩm có đƣờng, đất, trái cây chín, phấn
hoa.... Nấm men có hình bầu dục, gần tròn, kích thƣớc khoảng 6 - 8 µm x 5 - 6 µm,
vỏ tế bào cấu tạo bởi carbohydrat, lipid, protein dầy khoảng 0,5 µm, màng tế bào
chất, tế bào chất và nhân đã đƣợc trình bày chung ở phần “Tế bào vi sinh vật chân
hạch”.
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

12

S. cerevisiae thƣờng có cấu tạo hình elip, đƣờng kính lớn từ 5-10nm và đƣờng
kính nhỏ từ 1-7nm, tế bào gia tăng kích thƣớc theo độ tuổi. thể tích tế bào đơn bội là
29 mm
3
và tế bào lƣỡng bội là 55 mm
3
. Các tế bào của nấm men mang cấu trúc và
chức năng của eukaryote bậc cao, đƣợc sử dụng nhƣ là một mô hình hữu ích đại
diện cho các tế bào eukarylote. Các thành phần cấu trúc và hóa học của tế bào đƣợc
đƣợc minh họa theo bảng 2.1 và bảng 2.2.
Bảng 2.1: Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men đƣợc lạnh đông
khô[8].
Thành phần trong
cấu trúc
Phần trăm khối
lƣơng khô
Độ ẩm
2-5%
Protein

42-46%
Carbohydrate
30-37%
Acid nucleic
6-8%
Lipid
4-5%
Chất khoáng
7-8%
Bảng 2.2: Các thành phần hóa học trong nấm men đông khô[8].
Thành phần % khối lƣợng khô
Carbon
48,2
Hydro
6,5
Oxy
33,8
Nitơ
6,0
Phospho
1,0
Magie
0,1
Canxi
0,04
Kali
2,1
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

13

Từ những thành phần trên Rosen đã cho rằng nấm men có sự hình thành cấu
trúc của C
4.02
H
6.5
O
2.11
N
0.43
P
0.03
. Các phân tử carbonhydrate là thành phần cấu trúc:
thành tế bào và các hợp chất liên quan đến nguồn dinh dƣỡng dự trữ, khả năng
kháng stress, nhƣ là glycogen và trehalose. Khoảng 75-80% tế bào nấm men là
nƣớc.
Vách ngăn bao phủ tế bào chất (plasmalemma) chiếm khoảng 15-25% trên
tổng khối lƣợng tế vào. Thành tế bào nấm men có cấu thay đổi tùy biến phù hợp với
các điều kiện ngoại cảnh và ở các giai đoạn khác nhau của chu kì sống. Tùy theo
cấu trúc và điều kiện tăng trƣởng và quá trình trao đổi chất, thành tế bào chứa
những enzyme có khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các phân tử
vào trong tế bào chất. Khoảng không gian giữa màng trong và màng ngoài
(periplasme) của thành tế bào từ 25-45A.
Các tế bào S. cerevisiae chứa 1 lƣợng chitin rất nhỏ ( khoảng 1% khối lƣợng
khô) tập trung nhiều nhất tại các điểm nảy chồi, nơi đóng vai trò quan trọng trong
sự phân bào( khi chồi vừa chớm nở). Trong nấm men. mạng lƣới các sợi 1,3-β-
glucan chiếm tới 40% khối lƣợng khô của vách tế bào, có ảnh hƣởng chính đến cơ
chế cân bằng của vách tế bào. 1,3-β-glucan đƣợc tổng hợp tại bề mặt của tế bào và
chứa những chuỗi hẹp trung bình khoảng 1500 đơn vị glucose. 1,3-β-glucan có cấu
trúc sợi và vô định hình. Sự hình thành này chỉ ra khả năng giữ vững hình dạng và

cấu trúc vững chắc của vách tế bào cũng nhƣ tính đàn hồi. Các sợi glucan không tan
trong nƣớc, kiềm và acid acetic trong khi đó phần vô định hình hòa tan trong nƣớc
và acid những không hòa tan trong kiềm. Hai polysacharide khác nhau,1,6-β-glucan
và chitin đã đƣợc liên kết với 1,3-β-glucan và có những chức năng khác vƣợt trội
hơn là chỉ ổn định hình dạng và tính bền vững cho vách tế bào.
Một lƣợng nhỏ lipid và phophate vô cơ là thành phần trong mạng lƣới vách tế
bào. Lƣợng lipid chứa trong S. cerevisiae chứa khoảng 2-15%. Đối với tế bào khỏe
mạnh bề mặt tế bào mang lƣới có điện tích âm, đƣợc cho rằng các chuỗi phosphate
nằm trên lớp mannoprotein ngoài. Bề mặt tế bào có cấu trúc kị nƣớc , các liên kết
trên lớp màng chủ yếu là lipid, nằm trên lớp vách ngoài phức tạp.
Những tác động của pH thấp, hàm lƣợng đƣờng cao và khả năng chịu áp suất
thẩm thấu của tế bào là những yếu tố đánh giá cho màng tế bào. Khi nấm men làm
quen với môi trƣờng chứa áp suất thẩm thấu cao thì kết quả mang lại sau quá trình
lên men là nông độ ethanol từ 12-15% khi đó lại trở thành tác nhân có hại cho nấm
men. Ngoài ra sự thiếu hụt các chất dinh dƣỡng cũng gây ra những biến động đáng
kể cho sự sinh trƣởng của nấm men. Do đó phải cân nhắc trong các phƣơng pháp và
kỹ thuật lên men.
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

14

Lipid màng gồm phopholipid và sterol, và mang tính kỵ nƣớc. Các
phospholipid chính là phosphotidylinositol, phosphotidylserine,
phosphotidylcholine và phosphotidylethanolamine, còn các sterol là ergosterol.
Zymosterol cũng là một sterol khá phổ biến ở màng tế bào nấm men. Các sterol
đƣợc gắn trong màng tế bào, giữa các chuỗi lipid khác nhau và tự điều chỉnh trong
cấu trúc lỏng của chúng.
Tế bào chất là hệ keo lỏng có pH acid khoảng 5,25 chủ yếu chứa các ion hoặc
các phân tử hữu cơ có trọng lƣợng thấp hoặc trung bình hoặc các hợp chất hòa tan(
protein enzyme và glycogen). Những enzyme chính trong tế bào chất chủ yếu liên

quan đến quá trình thủy phân glycogen,sinh tổng hợp acid béo, tổng hợp protein. Sự
cân bằng bên trong và tổ chức cấu trúc đƣợc đảm nhận bởi cytosketeton, trong đó
bao gồm vi ống (tubulin) và vi sợi ( actin). Đây là cấu trúc động trong việc thực
hiện chức năng của chúng là nhận và loại bỏ các tiểu đơn vị protein. Vi ống
(tubulin) và vi sợi ( actin) có tầm quan trọng trong cả nguyên phân, giảm phân, hình
thành vách ngăn và nhu động. Các sợi actin sắp xếp tạo thành cấu trúc cũng chắc để
đáp ứng lại những kích thích của sự thẩm thấu. đồng thời tái hiện cấu trúc sau khi
sự cân bằng với áp suất thẩm thấu đƣợc phục hồi.
Ty thể đƣợc chú trọng trong cấu trúc và chức năng của bào quan này. Cũng
nhƣ các sinh vật nhân chuẩn khác chúng có ribosome riêng, có sự khác nhau với
ribosome của tế bào chất. Một số đƣợc phân bố tự do trong tế bào chất, hoặc đƣợc
phân bố trong mạng lƣới nội chất. Ở giai đoạn phát triển nhất định ty thể chiếm
12% khối lƣợng tế bào, cấu trúc bao gồm sự tự sao chép DNA và hệ thống tổng hợp
protein. DNA ty thể (mtDNA) không bao gồm hệ thống gen của nấm men, nhƣng
vật liệu cho các chủng đơn bội đƣợc sử dụng trong quá trình đƣợc thiết lập một
trình tự. Khối lƣợng 86kb, mtDNA kém quan trọng hơn so với nhiễm sắc thể nhỏ
nhất của nấm men. Và chỉ đại diện khoảng 0,5% trong hệ gen của nấm men. Các ty
thể mã hóa bộ gen chỉ khoảng 5% trong tất cả các protein ty thể. Các hệ gen của ty
thể đƣợc nhân lên khoảng 10 lần bởi có sự phiên mã thành RNA. Ty thể đƣợc xem
là nơi sản sinh năng lƣợng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào, quá trình
sinh tổng hợp ATP, góp mặt trong chuỗi vận chuyển điện tử bên trong màng tế bào,
quá trình sinh tổng hợp phospholipid, hoặc trong quá trình β-oxy hóa.
Không bào hiện diện là một bào quan lớn, có cấu trúc thay đổi theo các điều
kiện khác nhau. Không bào có 2 chức năng chính: đầu tiên là nguồn dự trữ cung cấp
chất dinh dƣỡng, thứ hai là cung cấp những vị trí quan trọng cho các đại phân tử,
protein, trở thành con đƣờng trung gian trao đổi các chất trong tế bào. Không bào
cũng đƣợc xem nhƣ kho dự trữ nguồn phospho hoặc các polyphosphate chứa liên
kết có năng lƣợng cao.
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

15

Có cấu trúc lớn thứ 2 sau không bào là nhân, đƣợcc bao bọc với lớp màng kép,
và rải rác các lỗ nhân ( hiện nay đƣợc gọi là khu phức hợp của nhân, NPC), kiểm
soát quá trình trao đổi các phân tử trong và ngoài nhân.Nhân có đƣờng kính từ 0,1-
2µm, các lỗ trên về mặt có kích thƣớc thay đổi đƣợc phù hợp với việc trao đổi chất,
các protein có khối lƣợng thấp giữa nhân và tế bào chất.
Quá trình sinh sản của nấm men thƣờng thông qua sinh sản vô tính, phân chia
tế bào bất đối xứng ( nảy chồi) tế bào con đƣợc hình thành giống hệt tế bào mẹ.
dƣới điều kiện thích hợp tế bào con sẽ phát triển khỏe mạnh nhƣ tế bào mẹ. Quá
trình này kéo dài đến khi các tế bào bị lão hóa và chất dinh dƣỡng bị cạn kiệt, sau
đó tế bào chết. Chu trình sinh trƣởng của nấm men đƣợc nghiên cứu đóng một vai
trò quan trọng trong công nghiệp cũng nhƣ là đại diện cho tế bào eukaryote. Trên
thực tế nấm men có một hệ gen nhỏ tuân theo những kĩ thuật di truyền và chu kì tế
bào đƣợc xảy ra nhanh chóng cho thấy khả năng ứng dụng trong phòng thí nghiệm.

Hình 2.3.3: Chu kỳ sinh sản của tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae
[8].
Một chu kì tế bào đƣợc chia làm 4 pha G1, S, G2, và M. Pha S và M là giai
đoạn DNA tự phân và phân chia nhân xảy ra tƣơng ứng với sự kiểm soát của tế bào.
Xen giữa quá trình tự nhân đôi và phân chia nhân là các pha G1 và G2, trong đó có
sự thay đổi trong đó quá trình trao đổi chất diễn ra bình thƣờng nhƣ quá trinh tăng
trƣởng và phát triển của tế bào. G1 đại diện cho quá trình tế bào con tách khỏi mẹ
và phát triển đến cuối quá trình tế bào bắt đầu sinh chồi. Ngay sau khi DNA đƣợc
tạo thành các tế bào bƣớc vào giai đoạn 2. Sự kiểm soát thực sự bắt đầu khi quá
Chƣơng 2: Tác động của các yếu tố truyền thống

16

trình đến cuối giai đoạn G1, buộc tế bào phải phân chia. Sau khi sự phân chia bắt

đầu thì các yếu tố ngoại cảnh, chất dinh dƣỡng cạn kiệt thì ngăn chặn quá trình phân
chia tế bào. Yêu cầu của quá trình này là tế bào phải phát triển vƣợt qua mức tối
thiểu về kích thƣớc và chắc chắn rằng tế bào đã phân chia tạo vòng ở 2 tế bào con.
Sau đó tế bào thực hiện các con đƣờng cần thiết cho sinh tổng hợp DNA và chuyển
vào giai đoạn phase S. Sau khi quá trình tổng hợp DNA đƣợc hoàn thành, tế bào
tiến vào giai đoạn G2, với sự phát triển các chồi đƣợc nhân lên, nhân tham gia vào
quá trình nguyên phân( pha M). Bƣớc cuối cùng của chu kì tế bào là phân tách tế
bào chất của tế bào mẹ và tế bào con. Sự phân tách tế bào con không đƣợc thực hiên
toàn vẹn có thể tạo nên kiểu hình đặc trƣng cho các tế bào con.

Hình 2.3.4: Quá trình sinh trƣởng của tế bào chồi con nấm men[8].
Nguồn gốc của sự hình thành chồi trên cơ thể tế bào mẹ đƣợc bắt đầu với sự
lựa chọn một vị trí thích hợp trên cơ thể mẹ, nơi có sự phát triển mạnh. Vị trí điểm
chồi đƣợc xác định dƣới sự điều khiển của kiểu gen. Sự tạo nên một chồi mới bao
gồm sự hình thành vòng chitin,một đoạn vòng ngắn khoảng 10nm và một vài
protein đƣợc gắn trên vòng chitin.
Sự sinh trƣởng và phát triển của chồi phụ thuộc vào lớp vách tế bào
polysaccharide bao quanh bề mặt chỉ cho phép tế bào phát triển tới mức giới hạn về
kích thƣớc. Và sau đó quá trình tách chồi khỏi tế bào mẹ đƣợc thực hiện.