Nghiên cứu xử lý nâng cao giá trị của bã đậu nành (okara) bởi Bacillus amyloliquefaciens N1 và Lactobacillus

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác.
Tôi xin cam đoan luận văn được tiến hành nghiên cứu một cách nghiêm túc và
kết quả của các nhà nghiên cứu đi trước đã được tiếp thu một cách chân thực, cẩn thận,
có trích nguồn dẫn cụ thể trong luận văn.
Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về đề
tài của mình.

Huế, ngày 27 tháng 9 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Thị Kim Anh

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm
giúp đỡ nhiệt tình của các tổ chức và cá nhân.
Tơi xin cảm ơn đến các Thầy Cơ giáo khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ, Phịng Đào tạo
Sau đại học, cùng tất cả quý Thầy Cô khác trong Trường Đại học Nông Lâm Huế đã
truyền đạt những kiến thức quý giá cho tơi trong suốt q trình học tại trường.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến cơ giáo PGS.TS. Đỗ Thị Bích Thủy đã tận
tình, chỉ bảo và giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt q trình thực
hiện luận văn.

Tơi xin gửi lời cảm ơn đến các giáo viên và các bạn tại phòng thí nghiệm khoa
Cơ Khí - Cơng Nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm và các anh, chị cơng tác tại Phịng
thí nghiệm khoa Hóa Học, Trường Đại Học Khoa Học, Đại học Huế đã nhiệt tình giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài luận
văn thạc sĩ.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, Lãnh đạo và các anh, chị
đồng nghiệp của Trung tâm Y tế huyện Bố Trạch - tỉnh Quảng Bình đã ủng hộ, chia sẻ,
giúp đỡ và hỗ trợ tôi về mọi mặt trong suốt thời gian qua.
Do bản thân còn thiếu kinh nghiệm nên luận văn này còn hạn chế và thiếu sót.
Rất mong sự thơng cảm và đóng góp ý kiến từ q thầy cơ và bạn bè để luận văn
hồn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Huế, ngày 27 tháng 9 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Thị Kim Anh

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii

TÓM TẮT

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ...............................................................................ix
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ....................................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .....................................................................................2
4. Tính mới của đề tài ......................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃ ĐẬU NÀNH ......................................................................3
1.1.1. Giới thiệu chung ....................................................................................................3
1.1.2. Thành phần của bã đậu nành và tác dụng của sự lên men bởi vi sinh vật .............3
1.2. TỔNG QUAN VỀ Bacillus sp. ................................................................................7
1.2.1. Khả năng sinh tổng hợp amylase của Bacillus sp. ................................................7
1.2.2. Khả năng sinh tổng hợp protease của Bacillus sp. ................................................8
1.2.3. Khả năng sinh tổng hợp cellulase của Bacillus sp. ...............................................9
1.2.4. Khả năng sinh tổng hợp lipase của Bacillus sp. ....................................................9
1.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC .............................................................. 10
1.3.1. Tiềm năng probiotic của vi khuẩn lactic ............................................................. 11
1.3.2. Lên men lactic của vi khuẩn lactic ......................................................................12
1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI .........13
1.4.1. Các cơng trình nghiên cứu ở nước ngồi............................................................. 13
1.4.2. Các cơng trình nghiên cứu ở trong nước ............................................................. 17

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

v

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 20
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................... 20
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 20
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 20
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................20
2.2.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình thuỷ phân bã đậu nành bởi Bacillus
amyloliquefciens N1 .....................................................................................................20
2.2.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình lên men bã đậu nành bởi Lactobacillus
fermentum DC4t2 ..........................................................................................................20
2.2.3. Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn của bã đậu nành đã được xử lý riêng rẽ bởi
Bacillus amyloliquefaciens N1 và Lactobacillus fermentum DC4t2 ảnh hưởng đến một
số chỉ tiêu trong thời gian bảo quản .............................................................................20
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................20
2.3.1. Các phương pháp sử dụng để phân tích vi sinh và hóa sinh ............................... 20
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm để nghiên cứu nội dung của đề tài .....................23
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................................23
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................25
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THUỶ PHÂN BÃ ĐẬU
NÀNH BỞI Bacillus amyloliquefaciens N1 .................................................................25
3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo cấy ban đầu Bacillus amyloliquefaciens N1 lên hoạt
độ enzyme và khả năng thủy phân bã đậu nành ............................................................ 25
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy lên khả năng sinh enzyme ngoại bào trong bã
đậu nành ......................................................................................................................... 26
3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ lên mật độ tế bào sống trong bã đậu nành ...............27
3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên khả năng thủy phân bã đậu nành bởi chế phẩm vi
sinh Bacillus amyloliquefaciens N1 ..............................................................................28

3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH LÊN MEN BÃ ĐẬU
NÀNH BỞI Lactobacillus fermentum DC4t2 ............................................................... 29
3.2.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo cấy ban đầu lên sự phát triển số lượng tế bào sống
của Lactobacillus fermentum DC4t2 trong bã đậu nành ...............................................30
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy lên sự phát triển số lượng tế bào sống của
Lactobacillus fermentum DC4t2 trong bã đậu nành ......................................................30

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi

3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TỶ LỆ PHỐI TRỘN CỦA BÃ ĐẬU
NÀNH ĐÃ ĐƯỢC XỬ LÝ RIÊNG RẼ BỞI Bacillus amyloliquefaciens N1 VÀ
Lactobacillus fermentum DC4t2 ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU TRONG
THỜI GIAN BẢO QUẢN............................................................................................. 31
3.3.1. Biến đổi của hoạt độ amylase ..............................................................................32
3.3.2. Biến đổi của hoạt độ protease ..............................................................................32
3.3.3. Biến đổi của hàm lượng nitơ formol ...................................................................34
3.3.4. Sự biến đổi của hàm lượng đường khử ............................................................... 35
3.3.5. Sự biến đổi của giá trị pH và hàm lượng acid tổng trong quá trình bảo quản ....36
3.3.6. Hàm lượng NH3 trong hỗn hợp sau khi bảo quản 15 ngày .................................37
3.3.7. Mật độ tế bào sống trong hỗn hợp sau 15 ngày bảo quản ...................................38
3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NÂNG CAO GIÁ TRỊ SỬ
DỤNG BÃ ĐẬU NÀNH Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM ..................................39
3.4.1. Giai đoạn xử lý riêng rẽ ....................................................................................... 39
3.4.2. Giai đoạn xử lý kết hợp ....................................................................................... 39
3.4.3. Tính chất của chế phẩm thu được ........................................................................39
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................41
4.1. KẾT LUẬN ............................................................................................................41

4.2. ĐỀ NGHỊ ................................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 42
PHỤ LỤC ......................................................................................................................49

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Chữ được viết tắt

BĐN

: Bã đậu nành

DNS

: Dinitrosalisilic acid

ĐC

: Đối chứng

LAB

: Lactic acid bacteria

MRS

: The Man, Rogosa and Sharpes

NMR

: Monophosphate nucleoside

OD

: Optical Density

TCA

: Trichloacetic acid

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần của bã đậu nành ...........................................................................5
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của mật độ tế bào ban đầu của B. amyloliquefaciens N1 lên hoạt
độ enzyme trong BĐN ...................................................................................................26
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy B. amyloliquefaciens N1 lên hoạt độ
enzyme ngoại bào trong BĐN ....................................................................................... 27
Bảng 3.3. Hoạt độ enzyme và hàm lượng nitơ formol và đường khử trong BĐN khi ủ
với B. amyloliquefaciens N1 ở các nhiệt độ khác nhau.................................................29

Bảng 3.4. Mật độ tế bào sống tương ứng với các tỷ lệ phối trộn khác nhau của BĐN đã
được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum DC4t2 sau 15 ngày bảo quản
(lg CFU/g)......................................................................................................................38

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ chế biến hạt đậu nành và sự tạo thành okara .........................................4
Hình 1.2. Trạng thái của okara ........................................................................................4
Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian lên số lượng tế bào sống trong bã đậu nành sau khi
ủ với B. amyloliquefaciens N1 ......................................................................................28
Hình 3.2. Ảnh hưởng của mật độ gieo cấy ban đầu lên số lượng tế bào sống trong bã
đậu nành sau khi ủ với L. fermentum DC4t2 .................................................................30
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy lên số lượng tế bào sống L. fermentum
DC4t2 trong bã đậu nành sau khi ủ ...............................................................................31
Hình 3.4. Sự biến đổi của hoạt độ amylase theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường
khi phối trộn BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum DC4t2
(1:1, 1:2, 2:1 và 0:1 là tỷ lệ giữa bã đậu nành đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens
N1 và L. fermentum DC4t2) .......................................................................................... 32
Hình 3.5. Sự biến đổi của hoạt độ protease theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường
khi phối trộn BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum DC4t2
(1:1, 1:2, 2:1 và 0:1 là tỷ lệ giữa BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và
L. fermentum DC4t2) .....................................................................................................33
Hình 3.6. Sự biến đổi của hàm lượng nitơ formol theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ
thường khi phối trộn BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum
DC4t2 (1:1, 1:2, 2:1 và 0:1 là tỷ lệ giữa BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens
N1 và L. fermentum DC4t2) .......................................................................................... 34

Hình 3.7. Sự biến đổi của hàm lượng đường khử theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ
thường khi phối trộn BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L.fermentum
DC4t2 (1:1, 1:2, 2:1 và 0:1 là tỷ lệ giữa BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens
N1 và L. fermentum DC4t2) .......................................................................................... 35
Hình 3.8. Sự biến đổi của pH theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường khi phối trộn
BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum DC4t2 (1:1, 1:2, 2:1
và 0:1 là tỷ lệ giữa BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum
DC4t2) ........................................................................................................................... 36
Hình 3.9. Sự biến đổi của hàm lượng acid tổng theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ
thường khi phối trộn BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1 và L. fermentum
DC4t2 (1:1, 1:2, 2:1 và 0:1 là tỷ lệ giữa BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens
N1 và L. fermentum DC4t2) .......................................................................................... 36

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


x

Hình 3.10. Hàm lượng NH3 trong hỗn hợp đã bảo quản 15 ngày sau khi phối trộn
BĐN đã được xử lý bởi B. amyloliquefaciens N1và L. fermentum DC4t2 ...................37
Hình 3.11. Sơ đồ công nghệ xử lý bã nâng cao giá trị sử dụng của bã đậu nành hai giai
đoạn ............................................................................................................................... 40

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Ở Việt Nam có nhiều thương hiệu lớn về sản xuất sữa đậu nành như: Vinamilk,
Tribico, Vinasoy. Hằng năm, lượng bã đậu nành (okara), phế phụ phẩm của quá trình
sản xuất sữa đậu nành, được thải ra khá lớn. Hiện nay, hầu hết số lượng bã được bán
cho các công ty thức ăn chăn nuôi do còn chứa một lượng lớn các chất dinh dưỡng như
protein, carbohydrate, chất béo, chất khống và chất chống oxy hóa. Tuy nhiên do bã
đậu nành chứa hàm lượng nước lớn nên bị thối hỏng chỉ sau 2 đến 3 ngày bảo quản.
Các hợp chất carbohydrate có trong bã đậu nành thường khó tiêu hóa như rafinose,
stachyose, chất xơ nên giá trị dinh dưỡng của nó khơng cao. Nếu chúng được xử lý
bằng cách thủy phân các thành phần phức tạp thành đơn giản, tăng khả năng tiêu hóa
và hấp thụ thì sẽ mở ra một cơ hội cho bã đậu nành được tham gia vào sản xuất các
thực phẩm cho con người, ứng dụng vào các lĩnh vực khác như sản xuất cồn, thực
phẩm cho thú cưng, phân bón…
Lactobacillus fermentum thuộc nhóm vi khuẩn lactic, có khả năng lên men yếm
khí tạo ra sản phẩm chính là lactic acid làm giảm pH mơi trường xuống dưới 5. Bên
cạnh đó, nhóm vi khuẩn này cịn có khả năng sinh tổng hợp bacteriocine tiết ra ngồi
mơi trường. Sự giảm pH cùng với bacteriocin có tác dụng ức chế sự hoạt động của vi
khuẩn gây thối. Vì vậy, hoạt động sống của vi khuẩn lactic có tác dụng kéo dài thời
gian bảo quản thực phẩm. Hơn nữa, lượng lactic acid sinh ra vừa có tác dụng hồn
thiện hương vị cho sản phẩm. Một ý nghĩa lớn của nhóm vi khuẩn lactic cần được đề
cập đến là chúng có tiềm năng probiotic lớn với nhiều tác động có lợi cho sức khỏe
con người cũng như động vật. Vi khuẩn lactic trong đường ruột còn tạo ra một số
vitamin như thiamine, nicotin, folic acid, pyridoxin, Vitamin B12, …; tiết ra enzyme có
lợi như lactase; giải phóng các amino acid tự do, các acid béo mạch ngắn. Vì vậy, việc
sử dụng vi khuẩn lactic để lên men bã đậu nành đã được xử lý sẽ vừa kéo dài thời gian
bảo quản vừa tăng hiệu quả sử dụng lên rất lớn.
Mặt khác, các chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens được cơng bố là có
khả năng sinh tổng hợp nhiều enzyme ngoại bào như: cellulase, protease, amylase,
lipase…. Từ đó cho thấy có thể sản xuất chế phẩm enzyme hỗn hợp từ vi khuẩn này để
xử lý phế phụ phẩm này sẽ tăng khả năng hòa tan của một số hợp chất nên làm tăng
giá trị dinh dưỡng.

Xuất phát từ cơ sở trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu xử lý nâng
cao giá trị của bã đậu nành (okara) bởi Bacillus amyloliquefaciens N1 và
Lactobacillus fermentum DC4t2” với mục đích nâng cao giá trị sử dụng của bã đậu
nành, phế phụ phẩm của nhà máy sản xuất sữa đậu nành.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2
2. Mục tiêu của đề tài
Nâng cao giá trị sử dụng và kéo dài thời gian bảo quản của bã đậu nành.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1) Ý nghĩa khoa học
Cung cấp các thông số công nghệ trong việc xử lý nâng cao giá trị sử dụng của
bã đậu nành bởi Bacillus amyloliquefaciens N1 và Lactobacillus fermentum DC4t2.
2) Ý nghĩa thực tiễn
- Nâng cao giá trị sử dụng của bã đậu nành thông qua khả năng dễ tiêu hóa và
kéo dài thời gian bảo quản.
- Giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường.
4. Tính mới của đề tài
Lần đầu tiên sử dụng hỗn hợp vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp enyme ngoại
bào (Bacillus amyloliquefaciens N1) và vi khuẩn lactic (Lactobacillus fermentum
DC4t2) có khả năng kéo dài thời gian bảo quản và chức năng probiotic trong việc xử
lý nâng cao giá trị sử dụng của bã đậu nành.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ BÃ ĐẬU NÀNH
1.1.1. Giới thiệu chung
Hiện nay, ở Việt Nam, diện tích trồng và sản lượng đậu nành (Glycine max) thu
được khá cao qua các năm. Theo Tổng cục thống kê Việt Nam và Bộ Nông nghiệpPhát triển Nơng thơn, năm 2012 diện tích trồng đậu nành là 119,6 nghìn ha với tổng
sản lượng thu được là 173,7 nghìn tấn. Năm 2013, diện tích trồng đậu nành là 117,8
nghìn ha với tổng sản lượng 168,4 nghìn tấn. Năm 2014, diện tích trồng sẽ đạt 120
nghìn ha, sản lượng dự kiến là 176,4 nghìn tấn [71].
Cùng với diện tích và sản lượng đậu nành không ngừng tăng lên, lượng bã đậu
nành (BĐN) (okara), phế phụ phẩm của quá trình chế biến đậu nành, dự báo cũng sẽ
tăng theo. Sau q trình nghiền hạt đậu nành và trích ly các chất hòa tan, phần bã còn
lại gọi là BĐN. Khi sử dụng 1 kg hạt đậu nành khô để sản xuất sữa đậu nành, người ta
thu được 1,1 đến 1,2 kg BĐN ướt (Khare và cộng sự, 1995) [27]. Vì vậy, hằng năm
lượng bã đậu nành, phế phụ phẩm của quá trình sản xuất sữa đậu nành, được thải ra
khá lớn. Lượng này được thải ra từ các nhà máy sản xuất đậu phụ ở Nhật Bản, Hàn
Quốc và Trung Quốc lần lượt là 800.000 tấn, 310.000 tấn và 2.800.000 tấn (Li và cộng
sự, 2011) [33]. Ở nước ta, chỉ tính riêng cơng ty sản xuất sữa đậu nành VINASOY,
lượng BĐN thải ra hằng ngày ở cơ sở Quảng Ngãi là 40-45 tấn và ở Bắc Ninh là 60
tấn tương ứng với 12000 - 13500 tấn/ năm và 18000 tấn/ năm. Lượng bã này hiện nay
chỉ bán làm thức ăn giá súc với giá rẻ (800 đồng/kg ở Quảng Ngãi và chỉ 300 đồng/kg
ở Bắc Ninh) [Nguồn: Công ty VINASOY].
1.1.2. Thành phần của bã đậu nành và tác dụng của sự lên men bởi vi sinh vật
BĐN là phế phụ phẩm của các quá trình chế biến hạt đậu nành tạo nên sữa đậu
nành, đậu phụ. Quá trình chế biến này được thể hiện trên hình 1.1.
Ở Nhật, đầu tiên hạt đậu nành được ngâm và gia nhiệt trước khi nghiền và lọc;
trong khi đó, ở Trung Quốc, hạt đậu nành được nghiền trước, sau đó mới dùng nước để
ngâm trích ly, lọc và sau đó mới gia nhiệt [65].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

4

Hạt đậu nành
khô
Ngâm
(Đậu: nước =1:10

Gia nhiệt

Phương pháp
Nhật Bản

Xay
Lọc

Okara

Phương pháp
Trung Quốc
Gia nhiệt
Sữa đậu nành
Đậu phụ
Đơng tụ và ép
Whey đậu nành

Hình 1.1. Sơ đồ chế biến hạt đậu nành và sự tạo thành okara
(Vong & Liu, 2016) [65].
BĐN có hàm lượng nước cao (70-80%). Hầu hết, nước liên kết với các chất xơ

nên BĐN có bề ngồi và cấu trúc như mùn cưa ướt (Hình 1.2).

Hình 1.2. Trạng thái của okara

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5
Bảng 1.1. Thành phần của bã đậu nành
Thành phần

Đơn vị tính

Hàm lượng

Carbohydrate

mg/100 g chất khơ

3,8-5,3

Protein

mg/100 g chất khơ

15,2-33,4

Chất béo

mg/100 g chất khô

8,3-10,9

Chất xơ ăn được

mg/100 g chất khô

42,4-58,1

Chất xơ ăn được khơng hịa tan

mg/100 g chất khơ

40,2-50,8

Chất xơ ăn được hịa tan

mg/100 g chất khơ

4,2-14,6

Tro

mg/100 g chất khơ

3-4,5

Thiamin (B1)

mg/100 g chất khô

0,48-0,59

Riboflavine (B2)

mg/100 g chất khô

0,03-0,04

Niacin (B3)

mg/100 g chất khô

0,82-1,04

K

mg/100 g chất khô

396-1350

Na

mg/100 g chất khô

16-96

Ca

mg/100 g chất khô

260-428

Mg

mg/100 g chất khô

130-165

Fe

mg/100 g chất khô

0,6-11

Cu

mg/100 g chất khô

0,1-1,2

Mn

mg/100 g chất khô

0,2-3,1

Zn

mg/100 g chất khô

0,3-3,5

Isoflavone aglycone

g/100 g chất khô

5,41

Isoflavone glucoside

g/100 g chất khô

10,3

Malonyl glucoside

g/100 g chất khô

19,7

Acetyl glucoside

g/100 g chất khô

0,32

Phytic acid

g/100 g chất khô

0,5-1,2

Saponin

g/100 g chất khô

0,10

(Nguồn: Vong và Liu, 2016)[65].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6
Thành phần của BĐN phụ thuộc vào giống, phương pháp chế biến hạt đậu nành
và lượng nước cho vào để tách chiết các chất hịa tan. Nhìn chung, thành phần các hợp
chất trong BĐN được thể hiện trên Bảng 1.1. Giống đậu nành ảnh hưởng đến hàm
lượng protein thô, lipid, hoạt độ lipoxygenase và thành phần của acid béo. Theo đó,
tính theo khối lượng chất khơ, hàm lượng protein có trong BĐN dao động từ 15,2%
đến 33,4%, hàm lượng chất xơ ăn được là 42,4 - 58,1%. Các hợp chất này có thể được
thủy phân tạo nên các hợp chất đơn giản như amino acid, đường khử bởi các enzyme
đặc hiệu. Kết quả của quá trình thủy phân này sẽ làm tăng giá trị tiêu hóa của okara,
đồng thời là môi trường tốt cho vi sinh vật sử dụng để lên men.
Chất xơ trong BĐN ở dạng khơng hịa tan, ở dạng cellulose và hemicelluloses,
chiếm khoảng 40 - 60% chất khô. Hàm lượng các hợp chất carbohydrate tự do trong
BĐN thấp (4 - 5%) (Redondo-Cuenca và cộng sự, 2008) [52] và thiếu các
carbohydrate có khả năng lên men. Đây là yếu tố chính làm cho sự phát triển của vi
sinh vật trong BĐN không được tốt. Đáng chú ý là trong BĐN có chứa 1,4% stachyose
và rafinose. Các hợp chất này rất khó bị thủy phân bởi enzyme trong đường tiêu hóa

nên là yếu tố gây đầy hơi. Các đường đơn có trong polysaccharide của thành tế bào
của BĐN chủ yếu là galacturonic acid, galactose, arabinose, glucose, xylose, fucose và
một số lượng thấp của rhamnose và mannose (Mateos-Aparicio và cộng sự, 2010)
[38].
Protein trong BĐN chiếm 15,2 - 33,4% chất khô. Trong đó có hai protein chính
là globulin 7S và globulin 11S (Singh và cộng sự, 2015) [59]. Protein của BĐN chứa
tất cả các amino acid thiết yếu nhưng có độ hòa tan trong nước thấp. BĐN protein
cũng được chứng minh là chất ức chế hồn tồn khả năng tiêu hóa bởi các enzyme
trong đường tiêu hóa như pepsin và pancreatin. Các protein này là các petide có trọng
lượng phân tử thấp (< 1 kDa) và có hoạt tính chống oxy hóa cao do chúng chứa nhiều
amino acid kỵ nước (Jim_enez-Escrig và cộng sự, 2010) [24]. Nhờ vào q trình
chuyển hóa của vi sinh vật mà protein cao phân tử trong BĐN có thể được thủy phân
thành các phân tử nhỏ hơn làm tăng khả năng hòa tan đồng thời làm tăng hoạt tính sinh
học của các peptide và amino acid. Các chất ức chế trypsin cũng bị phân hủy bởi vi
sinh vật là tăng giá trị dinh dưỡng của BĐN.
BĐN cũng chứa một lượng đáng kể các chất béo 8,3 - 10,9% so với chất khô.
Hầu hết các acid béo trong chất béo của BĐN là các acid béo không bão hòa, bao gồm
linoleic (54,1% tổng số acid béo), oleic (20,4%), palmitic (12,3%), linolenic (8,8%) và
stearic(4,7%) (Mateos-Aparicio và cộng sự, 2010a) [37]. Trong q trình lên men, vi
sinh vật có thể chuyển hóa các acid béo và các dẫn xuất của chúng tạo nên các hợp
chất thơm.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


7
Trong BĐN còn chứa một lượng đáng kể, khoảng 12 - 30% isoflavone trong
đậu nành được giữ lại trong BĐN trong q trình sản xuất sữa đậu nành. Các
isoflavone chính trong BĐN là glucoside (28,9%) và aglycone (15,4%), cùng với với
một lượng nhỏ acetyl genistin (0,89%) (Jackson và cộng sự, 2002) [23]. Enzyme βglucosidase có thể thủy phân các glucoside tạo nên các dạng aglycone là tăng giá trị

dinh dưỡng (Izumi và cộng sự, 2000) [22]. Một số chủng vi sinh vật có khả năng lên
men BĐN có thể tiết ra enzyme β-glucosidase (Bhatia và cộng sự, 2002) [16] nên có
thể thực hiện q trình chuyển hóa này làm tăng giá trị của BĐN.
Bên cạnh đó, BĐN cịn chứa các chất khoáng với một lượng đáng kể như kali,
canxi và sắt (Stanojevic và cộng sự, 2014) [62].
Nhìn chung, thành phần dinh dưỡng và dạng kết cấu của BĐN là thích hợp cho
sự phát triển của vi sinh vật bằng phương pháp lên men bán rắn cũng như lên men
chìm. Chính vì vậy, đã có nhiều cơng bố liên quan đến việc lên men BĐN bởi các
chủng vi sinh vật khác nhau thuộc các nhóm nấm mốc, nấm men và vi khuẩn.
1.2. TỔNG QUAN VỀ Bacillus sp.
Bacillus là tên của một chi gồm các vi khuẩn hình que, hiếu khí thuộc họ
Bacillaceae trong Firmicutes. Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đa dạng về sinh
thái. Các loài Bacillus đã, đang và ngày càng trở thành những vi sinh vật quan trọng
hàng đầu về mặt ứng dụng. Các ứng dụng của chúng bao trùm hàng loạt lĩnh vực, từ
sản xuất thực phẩm thủ công truyền thống đến công nghệ lên men hiện đại, đến sinh
học phân tử, y-dược học chữa các bệnh hiểm nghèo, mỹ phẩm, xử lý môi trường ô
nhiễm…. Chính vì lẽ đó nên đã có ngày càng nhiều các nghiên cứu sâu về chi Bacillus
này cũng như mở rộng ứng dụng của chúng đối với đời sống con nguời. Các chủng
thuộc chi Bacillus như: B. anthracis, B. amyloliquefaciens, B. cereus, B. licheniformis, B.
pumilus, B. sphaericus, B. subtilis, B. thuringensis.
1.2.1. Khả năng sinh tổng hợp amylase của Bacillus sp.
Nhiều công bố cho thấy khả năng sinh tổng hợp amylase ngoại bào bởi Bacillus
sp. và ứng dụng enzyme này trong công nghệ thực phẩm.
Chủng B. acidicola được Sharma và Satyanarayana (2011) [56] kết luận là có
khả năng sinh tổng hợp α-amylase ngoại bào cực đại (10.100 IU/l) sau 36 giờ lên men
ở 33oC, pH môi trường 4,5 và thành phần môi trường gồm 2,75% tinh bột, 0,01%
K2HPO4. Saxena và cộng sự (2007) [55] đã tuyển chọn chủng Bacillus sp. PN5 có khả
năng sinh tổng hợp amylase kiềm tính và chịu nhiệt. Chủng này sinh enzyme cao nhất
(65,23 U/ml) khi được ni cấy trong mơi trường có 0,6% tinh bột, 0,5% peptone và
0,3% cao nấm ở 60oC, pH 7,0 trong 60 giờ. Enzyme này có hoạt độ cực đại ở pH 10,0

và 90oC. Sau 1 giờ ủ ở pH 10,0, hoạt độ còn lại của enzyme là 80%. Ở nhiệt độ 105 oC,

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


8
hoạt độ của enzyme vẫn cịn 65%. Nhóm tác giả này cơng bố rằng enzyme này có thể
được ứng dụng trong quá trình sản xuất các sản phẩm thủy phân tinh bột và cơng
nghiệp xà phịng.
Enzyme α-amylase có khả năng thủy phân tinh bột thô sinh tổng hợp bởi chủng
Bacillus sp. YX-1 được tinh sạch và xác định một số tính chất bởi Liu và Xu (2008)
[36]. Hoạt độ cực đại (53 U/ml) đạt được khi nuôi chủng này trong 44 giờ ở 45 oC.
Phân tử lượng của enzyme thu được là 56 kDa. Enzyme này có thể hoạt động ở pH
4,5-11,0 và nhiệt độ 40-50oC. Chế phẩm enzyme này có thể thủy phân nhiều loại bột
thơ khác nhau và đặc biệt có hiệu quả khi thủy phân bột ngơ ở nồng độ 20%, pH 5
trong thời gian 12 giờ. Đây là điều kiện thủy phân phổ biến trong công nghiệp. Chủng
B. licheniformis AS08E được phân lập và định danh bởi Roy và Mukherjee (2013)
[53] có khả năng sinh tổng hợp α-amylase ngồi bào kiềm tính, chịu nhiệt. Nhóm tác
giả này cơng bố rằng enzyme này có phân tử lượng 55 kDa, hoạt động mạnh ở pH 10
và nhiệt độ 80oC, có tác dụng thủy phân tinh bột tạo ra sản phẩm giàu maltose.
Emzyme này cịn có tiềm năng ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm và xà phịng.
Như vậy, có nhiều lồi Bacillus sp. được cơng bố là có khả năng sinh tổng hợp
amylase ngoại bào. Amylase sinh ra bởi các chủng khác nhau có những tính chất khác
nhau về điều kiện hoạt động thích hợp như pH, nhiệt độ, tính đặc hiệu với cơ chất…
1.2.2. Khả năng sinh tổng hợp protease của Bacillus sp.
Việc nghiên cứu về sự sinh tổng hợp protease ngoại bào bởi các chủng Bacillus sp.
khác nhau đã được thực hiện bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước.
Suganthi và cộng sự (2013) [63] đã tuyển chọn và tối ưu hóa điều kiện sinh
tổng hợp protease ngoại bào của B. licheniformis TD4. Điều kiện thích hợp để chủng
này sinh tổng hợp protease ngoại bào cao (141,46 U/mg) sau khi nuôi cấy 8 giờ với tốc

độ khuấy 250 vịng/phút trong mơi trường có 1% NaCl, pH 8, 1% ure và 1% xylose.
Hai loại protease ngoại bào chịu nhiệt P1 và P2 sinh tổng hợp bởi chủng B.
megaterium được tinh chế và xác định tính chất bởi Asker và cộng sự (2013) [14].
Phân tử lượng của P1 và P2 được công bố lần lượt là 28 và 25 kDa. Cả hai loại
enzyme này đều có điều kiện hoạt động thích hợp là 50oC, pH 7,5. Một số tính chất
của chế phẩm protease ngoại bào sinh tổng hợp bởi chủng B. firmus CAS khi ni cấy
trong mơi trường có bổ sung bột vỏ tơm, cua đã được công bố (Annamalai và cộng sự,
2014) [12]. Enzyme này có phân tử lượng 21 kDa và ổn định cao ở 70oC, pH 11,0 và
30% NaCl. B. cereus TKU022 có khả năng sinh tổng hợp một protease với phân tử
lượng 45 kDa. pH thích hợp cho enzyme này hoạt động là 10. Nó có khả năng thủy
phân casein và elastin nhưng không thể thủy phân fibrin (Liang và cộng sự, 2012)
[34]. Enzyme protease ngoại bào của B. alveayuensis GAS 5 được thu nhận sau 60 giờ
nuôi cấy ở nhiệt độ 55oC trong mơi trường có bổ sung 1% bột vỏ tơm. Điều kiện thích

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9
hợp để enzyme này hoạt động được công bố là 50oC, pH 12 và 35% NaCl. Enzyme
này có thể sử dụng để làm sạch vết máu trên vải (Annamalai và cộng sự, 2013) [11].
Tương tự như khả năng sinh tổng hợp amylase ngoại bào, nhiều protease được
tiết ra môi trường bởi các chủng Bacillus sp. khác nhau mang tính chất khác nhau về
điều kiện hoạt động và khả năng ứng dụng.
1.2.3. Khả năng sinh tổng hợp cellulase của Bacillus sp.
Enzyme cellulase ngoại bào của hai chủng B. subtilis CH43 và HR68 được
Mawadza và cộng sự (2000) [42] công bố về tính chất. Cả hai enzyme này có phân tử
lượng và điểm đẳng điện lần lượt là 40 kDa và 5,4 và là các endoglucanase. Chúng có
thể hoạt động trong vùng pH 5-6,5. Nhiệt độ thích hợp cho endoglucanase CH43 và
endoglucanase HR68 hoạt động là 65 và 70oC. Cả hai enzyme đều giữ được hoạt độ
sau 24 giờ ở 50oC. Nghiên cứu tinh chế và xác định một số tính chất của cellulase

ngoại bào sinh tổng hợp bởi B. amyloliquefaciens DL-3, Lee và cộng sự (2008) [30] đã
công bố rằng enzyme này có phân tử lượng 54 kDa, hoạt động thích hợp ở 50oC, pH
7,0. Nhóm tác giả cũng cho thấy rằng chủng này có khả năng sử dụng vỏ trấu để phát
triển. Harshvardhan và cộng sự (2013) [21] cho thấy rằng cellulase ngoại bào tinh chế
từ môi trường nuôi cấy B. licheniformis H1666 có phân tử lượng 40 kDa và có thể hoạt
động trong vùng pH 3-9. Enzyme này hoạt động thích hợp nhất ở pH 7, nhiệt độ 50oC
và có hoạt độ cịn lại là 40% sau khi ủ ở 60oC trong 4 giờ. Chế phẩm của enzyme có
khả năng thủy phân rong biển khô tạo ra lượng glucose là 450mg/g. Chủng B.
carboniphilus GAS 3 có khả năng sinh tổng hợp cellulase ngoại bào hoạt động thích
hợp ở 50oC, pH 9. Enzyme này khá bền ở nhiệt độ 80oC, pH 12 và nồng độ NaCl 35%.
Chế phẩm này có thể sử dụng để thủy phân phế thải có bản chất cellulose giải phóng
glucose nên có thể ứng dụng trong sản xuất cồn từ chất xơ (Annamalai và cộng sự,
2014) [12]. B. pumillus S124A được Balasubramanian và Simões (2014) [15] phân lập
từ đất có khả năng sinh tổng hợp cellulase ngoại bào. Chế phẩm tinh khiết của enzyme
này hoạt động thích hợp ở 50oC, pH 6. Trong khoảng pH 4 - 8, hoạt độ còn lại của
enzyme này là 75%. Và 70% hoạt độ còn lại trong khoảng nhiệt độ 40-70oC.
1.2.4. Khả năng sinh tổng hợp lipase của Bacillus sp.
Nghiên cứu về tách chiết và xác định tính chất của enzyme lipase của Bacillus
sp. đã được công bố ở nhiều cơng trình.
Theo Casttro-Ochoa và cộng sự (2005) [17], chủng B. thermoleovorans CCR11
có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào. Tính chất của chế phẩm lipase tinh khiết
do nhóm này tinh chế cũng được công bố. Phân tử lượng của enzyme này là 11 kDa.
Điều kiện tối ưu cho enzyme này hoạt động là 60oC, pH 9-10. Kết quả nghiên cứu của
nhóm tác giả này cũng cho thấy enzyme này có thể hoạt động xúc tác trong điều kiện
khơng có nước. Chủng B. sphaericus MTCC 7542 có khả năng sinh tổng hợp lipase

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


10

ngoại bào ổn định trong dung môi hữu cơ như n-butanol, benzene, hexane và toluene.
Enzyme này có phân tử lượng 69 kDa, hoạt động thích hợp và bền ở 40oC, pH 8,0
(Tamilarasan & Kumar, 2012) [64]. Enzyme lipase ngoại bào của Bacillus sp. RSJ-1
được tách, tinh chế và xác định một số tính chất bởi Sharma và cộng sự (2002) [56].
Cơng trình này cho thấy enzyme này có điều kiện hoạt động thích hợp nhất là 50oC, pH
8,0-9,0. Sau khi ủ enzyme này 60 phút ở 50oC, hoạt độ còn lại của nó >90%. Lipase
kiềm tính được sinh tổng hợp bởi chủng B. coagulans BTS-3 được công bố bởi Kumar
và cộng sự (2005) [29]. Trong cơng trình này, nhóm tác giả đã nghiên cứu điều kiện
thích hợp để chủng này sinh lipase ngoại bào cao và khảo sát một số tính chất của
enzyme thu được. Theo đó, hoạt độ lipase trong môi trường đạt được 1,16 U/ml sau 48
giờ nuôi cấy ở 55oC, pH 8 trong mơi trường có peptone và cao thịt theo tỷ lệ 1:1.
Enzyme tinh chế có phân tử lượng 31 kDa và hoạt động thích hợp ở 55oC, pH 8,0-10,5.
Nói tóm lại, các chủng Bacillus sp. có khả năng sinh tổng hợp hỗn hợp các
enzyme ngoại bào như protease, amylase, cellulase, lipase… Từ đó cho thấy có thể sản
xuất chế phẩm enzyme hỗn hợp từ vi khuẩn Bacillus sp. để xử lý BĐN sẽ tăng khả
năng hịa tan của một số hợp chất vì thế sẽ làm tăng giá trị dinh dưỡng.
1.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC
Vi khuẩn lactic là những vi khuẩn gram dương, catalase âm tính, sống trong
điều kiện từ vi hiếu khí đến kị khí nghiêm ngặt, khơng có khả năng tạo bào tử. Có tất
cả 20 chi thuộc nhóm vi khuẩn lactic. Theo quan điểm về công nghệ thực phẩm, các
chi sau đây được xem là các vi khuẩn lactic: Aerococcus, Carnobacterium,
Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus,
Streptococcus, Tetragenococcus, Vagococcus và Weissella.
Chi Lactobacillus là chi lớn nhất trong nhóm vi khuẩn lactic, gồm khoảng 80
loài với mức độ khác nhau rất nhiều về hình thái, đặc điểm sinh hóa và sinh lý. Chúng
là những vi khuẩn gram dương, catalase âm tính, sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí
khơng bắt buộc hoặc vi hiếu khí. Chúng có vai trị quan trọng trong việc duy trì sự ổn
định của hệ vi sinh trong cơ thể, tạo ra những lợi ích sức khỏe cho vật chủ và ức chế
một số vi sinh vật gây bệnh khác.
Chi Streptococcus là các vi khuẩn lactic dạng cầu và lên men lactic đồng hình.

Lồi được ứng dụng quan trọng trong công nghệ thực phẩm là S. thermophilus, sử
dụng trong chế biến sữa chua và trong chế biến một số loại phomat.
Lactococcus là chi liên quan chặt chẽ đến công nghệ chế biến sữa. Chúng được
phát hiện nhiều ở các mơi trường có sữa trong tự nhiên hoặc quanh các khu vực chế
biến sữa.
Bifidobacterium là vi khuẩn kỵ khí, gram dương, không di động, lên men nguồn

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11
cacbonhydrat và tạo thành lactic acid hoặc acetic acid, không sinh khí CO2 (Parvezl và
cộng sự, 2006) [46]. Chi này chủ yếu sống ở trên cơ thể động vật bậc cao, có thể gặp
chúng ở trong khoang miệng và đường tiêu hóa của động vật và cả ở cơn trùng, thậm
chí ở cả bùn, chúng là vi sinh vật tiên phong trong hệ tiêu hóa của người. Chúng có
ứng dụng quan trọng trong việc sản xuất các chế phẩm vi sinh làm probiotic.
Đã có rất nhiều nghiên cứu trong nước và trên thế giới tập trung vào việc phân
lập, tuyển chọn và định danh hệ vi sinh vật này do chúng có nhiều tính chất có lợi có
tiềm năng ứng dụng trong sản xuất và đời sống. (i) Các chủng vi khuẩn lactic có tiềm
năng probiotic (khả năng chịu pH thấp, chịu muối mật, khả năng kết dính, khả năng sinh
tổng hợp bacterocin, tổng hợp enzyme ngoại bào…) nên chúng được sử dụng để lên men
sản xuất các loại thực phẩm chức năng, các chế phẩm probiotic. (ii) Vi khuẩn lactic có
khả năng chuyển hóa các hợp chất carbohydrate tạo lactic acid nên chúng là tác nhân lên
men trong sản xuất lactic acid. Việc tạo ra lactic acid làm giảm pH môi trường cùng với
khả năng sinh tổng hợp bacteriocin có tác dụng ức chế được các vi sinh vật gây hư hỏng
thực phẩm. Vì vậy, chúng được ứng dụng trong bảo quản và chế biến thực phẩm. (iii)
Nhiều chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất exopolysaccharide
có tác dụng là hợp chất tạo nên các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực phẩm như tạo độ
nhớt, làm bền nhũ tương, tạo cấu trúc, tạo gel. Sự có mặt các hợp chất này trong thực
phẩm cịn có vai trị như là các prebiotic tốt cho sức khỏe.

1.3.1. Tiềm năng probiotic của vi khuẩn lactic
Các vi khuẩn lactic có chức năng probiotic có nhiều tác động có lợi cho sức
khỏe con người cũng như động vật. Chúng có thể làm giảm nguy cơ tiêu chảy do có
khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh đường ruột, cạnh tranh không gian với vi
khuẩn gây bệnh bằng cách cản chúng bám dính vào thành ruột; bên cạnh đó, chúng
cịn có khả năng tiết ra các enzyme hỗ trợ q trình tiêu hóa nên có thể làm giảm nguy
cơ các triệu chứng rối loạn về tiêu hóa, tiêu chảy (Lee & Salminen, 2009 [31]; Parvez1
và cộng sự, 2006 [58]). Kabir và cộng sự (1997) [26] đã chứng minh được L.
salivarius có khả năng ức chế Helicobacter pylori, một loại vi khuẩn gram âm gây
viêm dạ dày, có thể dẫn đến loét và ung thư dạ dày. Michetti và cộng sự (1999) [43]
cũng phát hiện chủng L. johnsonii La1 cũng có khả năng ức chế Helicobacter pylori ở
người. Một số vi khuẩn đường ruột có thể tạo ra các chất gây ung thư (carcinogen) như
các nitrosamine, sự có mặt của probiotic sẽ gây ức chế sự tăng trưởng của các vi khuẩn
này và do đó làm giảm được khả năng ung thư. Saikali và cộng sự (2004) [51] và
Mongkol và cộng sự (2009) [44] đã phát hiện trong sản phẩm sữa lên men có chứa
probiotic có thể giảm nguy cơ ung thư ruột kết (colon cancer). Liong và Shah (2005)
[35] trong thử nghiệm in vitro đã nhận thấy có sự liên kết giữa cholesterol và tế bào
một số chủng Lactobacillus, do đó gây ra sự loại bỏ cholesterol. Vi khuẩn lactic trong
đường ruột tạo ra một số vitamin như thiamine, nicotin, folic acid, pyridoxin, vitamin

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12
B12, …; tạo ra enzyme có lợi như lactase; giải phóng các amino acid tự do, các acid
béo mạch ngắn (Lee & Salminen, 2009 [31]; Parvez1 và cộng sự, 2006 [48]). Lactase
của vi khuẩn lactic sẽ giải quyết được vấn đề không dung nạp lactose (lactose
intolerant). Phần lớn các nghiên cứu bám theo hướng dẫn của WHO/FAO, tập trung
vào khảo sát các tính chất như: khả năng bám dính đường ruột, tự kết dính, đồng kết
dính, bám dính dung mơi; Khả năng thích nghi với điều kiện pH thấp, khả năng thủy

phân muối mật, phát triển trong môi trường muối mật; khả năng sinh bacteriocin.
1.3.2. Lên men lactic của vi khuẩn lactic
Lactic acid được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. (1) Trong
chế biến thực phẩm, lactic acid là một chất phụ gia an tồn, nó có tác dụng điều vị, tạo
gel và bảo quản thực phẩm. (2) Lactic acid cịn được ứng dụng trong cơng nghiệp
dược, công nghiệp da và công nghiệp dệt. (3) Đặc biệt lactic acid còn được sử dụng để
sản xuất các loại màng bao sinh học thân thiện với mơi trường. Chính vì vậy, hiện nay
có rất nhiều nổ lực nghiên cứu sản xuất lactic acid bởi các nhà khoa học trên thế giới.
Vi khuẩn lactic có khả năng lên men các hợp chất carbohydrate cho sản phẩm cuối
cùng trong môi trường lên men là lactic acid nên phần lớn các nghiên cứu thu nhận
lactic acid đều tập trung vào nhóm vi sinh vật này.
Chủng Lactococcus lactis subs lactis phân lập từ lá mía đã được Cock và
Rodríguez de Stouvenel (2005) [18] đã sử dụng làm tác nhân gây lên men trong việc
sản xuất lactic acid. Với phương pháp lên men gián đoạn ở 32oC, nồng độ glucose
trong môi trường là 60 gl-1, ở pH 6,0, chủng này tổng hợp được lượng lactic acid trong
môi trường là 35 gl-1. Khả năng lên men lactic trực tiếp tinh bột bởi chủng vi khuẩn
lactic có tính chất amylolytic Lactococcus lactis subsp. lactis B84 I được Petrov và
cộng sự (2008) [49] khảo sát. Bằng các thí nghiệm lên men thay đổi thành phần mơi
trường, nhiệt độ lên men tốc độ khuấy đảo, kết quả cho thấy nồng độ latic acid đạt cao
nhất (5,5 gl-1) trong mơi trường có kết hợp MRS và tinh bột, ở 33oC, pH 6,0 và tốc độ
khuấy đảo 200 vòng/phút sau 6 ngày lên men.
Q trình tối ưu hóa khả năng lên men lactic từ rỉ đường của củ cải đường bởi
L. delbrueckii NCIMB 8130 đã được tiến hành bởi Kotzamanidis và cộng sự (2002)
[28]. Nồng độ lactic acid đạt cực đại (88 g/l) khi nồng độ của sucrose, cao nấm và
CaCO3 lần lượt là 89,93; 45,71 và 59,95 g/l.
Farooq và cộng sự (2012) [19] đã nghiên cứu điều kiện thích hợp để lên men sinh
lactic acid từ rỉ đường bởi L. delbruckii. Hàm lượng rỉ đường cho vào môi trường lên
men được thay đổi ở các mức 0, 6, 12, 18, 24%. Quá trình lên men được thực hiện ở các
nhiệt độ 34oC, 38oC và 42oC. Nồng độ lactic acid đạt cực đại (7,72g/ 100ml) trong điều
kiện nồng độ rỉ đường 18% và nhiệt độ 42oC sau 7 ngày lên men. Sobrun và cộng sự

(2012) [61] phân lập, tuyển chọn từ nước mía 10 chủng vi khuẩn lactic lên men đồng

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


13
hình. Các chủng này sau đó được gây đột biến và sàng lọc các chủng có khả năng sinh
tổng hợp L- lactic acid. Sản phẩm lên men được đánh giá bởi phổ 1H-NMR và 13CNMR. Kết quả đã chọn được 9 chủng lên men lactic đồng hình tạo nên L- lacic acid.
Ảnh hưởng các điều kiện lên men như nhiệt độ, pH, mật độ gieo cấy ban đầu lên
khả năng lên men sản xuất lactic acid của các chủng vi khuẩn lactic lên men lactic đồng
hình (L. casei, Streptococcus lactis, L. delbruckii, L. plantarum và Pediococcus cerevisae)
được nghiên cứu bởi Sheeladevi và Ramanathan (2011) [57]. Sau 72 giờ lên men ở các
điều kiện pH 5,5, nhiệt độ 37oC, lượng canh trường gieo cấy ban đầu 10%, nồng độ lactic
acid trong môi trường lên men đạt được cao nhất từ 150 gl-1 glucose của các chủng L.
casei, L. delbruckii và L. plantarum lần lượt là 112,5 gl-1, 135 gl-1 và 120 gl-1.
1.4. MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
Với mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi
trường, trong những năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới thường tập trung
nghiên cứu xử lý tận dụng các phế phụ phẩm của các nhà máy chế biến thực phẩm.
Đối với BĐN, phế phụ phẩm của quá trình chế biến đậu nành vì vậy cũng được tận
dụng xử lý với mục đích này.
Có nhiều cơng trình cơng bố về nghiên cứu nâng cao giá trị sử dụng của BĐN
bằng phương pháp vật lý, hóa học và sinh học. Trong tổng quan này, chúng tơi chỉ tập
trung vào các cơng trình có sử dụng vi sinh vật để lên men BĐN tạo ra những sản
phẩm có giá trị.
1.4.1. Các cơng trình nghiên cứu ở nước ngoài
1.4.1.1. Lên men bã đậu nành bởi nấm mốc
Nấm mốc là nhóm vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp hệ enzyme ngoại bào
cao. Hệ enzyme này có tác dụng thủy phân các hợp chất cao phân tử trong BĐN thành
các hợp chất đơn giản. BĐN là mơi trường bán rắn thích hợp cho sự phát triển và lên

men của nấm mốc. Khi được nuôi cấy trong môi trường BĐN, nấm mốc sẽ tiết các
enzyme thủy phân cellulose bao gồm endoglucanases, exoglucanases and βglucosidases. Kết quả, các phân tử cellulose trong BĐN bị thủy phân thành những
phân tử nhỏ làm nguồn dinh dưỡng cho nấm mốc phát triển đồng thời làm tăng độ tiêu
hóa của ngun liệu. Vì vậy nhiều cơng trình đã cơng bố về nghiên cứu sự lên men
BĐN bởi nấm mốc.
Sự lên men BĐN bởi nấm mốc để tách chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học
được nhiều nhà khoa học công bố.Fujita và cộng sự (2004) [20] đã lên men BĐN bởi
Aspergillus sp. HK-388 phân lập từ các mẫu đất ở Osaka, Nhật Bản. Sau khi xử lý bằng
chủng nấm mốc này, người ta thấy rằng trong BĐN xuất hiện một hợp chất có hoạt tính
sinh học, 8-hydroxydaidzein, với hàm lượng 30 mg/kg BĐN ướt. Hợp chất này thu được

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14
bằng cách tách chiết bởi methanol và có khả năng ức chế enzyme aldose reductase và
tyrosinase nên có khả năng ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm. Các tác giả đã giả
thiết rằng hợp chất 8-hydroxydaidzein được tạo thành do sự chuyển hóa daidzin và
daidzein có trong BĐN bởi vi sinh vật.
BĐN cũng có thể được sử dụng để sản xuất tempeh, một loại thực phẩm truyền
thống ở Indonesia.Thường thì sản phẩm này được lên men từ hạt đậu nành bởi
Rhizopus oligosporus. Tempeh sản xuất từ BĐN được sử dụng là thức ăn của chó
trong nghiên cứu của Yogo và cộng sự (2011) [66]. Theo đó, 15 g tempeh khơ được
cho vào khẩu phần ăn của chó hằng ngày trong suốt 2 tuần. Sau 1 tuần, có sự tăng lên
đáng kể của lượng Bifidobacteria (2,4 lg CFU/g) và Bacillus (2,2 lg CFU/g) trong
phân ướt. Đồng thời, hàm lượng acid béo mạch ngắn trong phân cũng tăng lên trong
suốt quá trình ăn loại thức ăn này. Theo tác giả, các carbohydrate của đậu nành như
raffinose, stachyose và các oligosaccharide có vai trị như là prebiotic có thể kích thích
sự phát triển của các loài vi khuẩn này. Từ kết quả này, người ta có thể xem xét để sử
dụng BĐN làm thực phẩm cho người.

Ở châu Á, đậu nành được lên men bởi Aspergillus oryzae để sản xuất các loại
gia vị. Miso là sản phẩm lên men đậu nành ở dạng bột nhão. Có nhiều nghiên cứu sử
dụng BĐN để lên men tạo ra sản phẩm này nhằm có lợi cho sức khỏe mà vẫn đảm bảo
về giá trị cảm quan của loại gia vị này. So với miso làm bởi 100% đậu nành, miso
BĐN có hoạt tính chống oxy hóa và chống đột biến gen cao hơn. Nghiên cứu in vitro
cho thấy rằng, chuột được cho ăn miso BĐN có hoạt tính catalase gan và cholesterol
huyết thanh cao hơn, đồng thời giá trị các chất phản ứng với thiobarbituric acid gan và
huyết thanh thấp hơn một cách đáng kể so với chuột được cho ăn miso bình thường.
Hoạt tính chống oxy hóa cao lên được giải thích là do sự có mặt một lượng lớn
aglycone isoflavone trong miso BĐN. Aglycone cũng như các protein hỗ trợ tiêu hóa
có thể có tác dụng bẻ gãy và loại bỏ các phân tử cholesterol nên có tác dụng làm giảm
cholesterol. Khi so sánh các tính chất cảm quan của một số thực phẩm có sử dụng
miso BĐN (kem custard, bánh nướng, xốt miso mè, xốt miso oden) cho thấy, trong
hầu hết các trường hợp, miso BĐN đều được đánh giá là có thể chấp nhận, và được
xếp hạng cao hơn đáng kể khi nó được sử dụng để làm xúp miso. Điều này là do sự
góp phần của một lượng lớn aspartate và glutamate có trong miso BĐN, nó làm che vị
đắng của aglycone. Vì vậy, miso BĐN được chấp nhận dùng để thay thay thế miso đậu
nành nhằm có lợi cho sức khỏe. (Matsuo, 2003, 2004, 2006) [39], [40], [41]. Lee và
cộng sự (2013b) [32] đã lên men BĐN với Aspergillus oryzae, Monascus pilosus và
hỗn hợp hai loại nấm mốc. Sản phẩm được thí nghiệm trên chuột mạnh khỏe bằng
cách bổ sung vào thức ăn giàu chất béo và theo dõi sau 8 tuần. So với thí nghiệm chỉ
cho ăn BĐN, các mẫu thí nghiệm cho ăn BĐN lên men đã có tác dụng hạn chế sự tăng
cân đáng kể và duy trì các chỉ số lipid gan và huyết thanh. Trong đó, mẫu BĐN được

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15
lên men bởi hỗn hợp hai loại nấm mốc có tác dụng tốt cho sức khỏe nhiều hơn cả. So
sánh các mẫu BĐN lên men riêng rẽ bởi hai loại nấm mốc trên, BĐN lên men bởi

Aspergillus oryzae có tác dụng làm giảm lipid huyết thanh nhiều hơn, trong khi đó,
mẫu lên men bởi Monascus pilosus lại có ảnh hưởng đến hypocholesterol nhiều hơn.
Các kết quả này đã cho thấy rõ hơn về việc ảnh hưởng tốt cho sức khỏe bởi sự lên men
BĐN thông qua việc năng ngừa béo phì và hồn thiện các chỉ số chất béo.
BĐN có bổ sung amoni sulphatse (0,1 g N/100g BĐN khô), pH 8,3 được lên
men bởi Aspergillus niger ở 30oC. Sau 11 ngày lên men lượng citric acid đạt được 5,1
g/100 g chất khô (Khare và cộng sự, 1995) [27].
1.4.1.2. Lên men bã đậu nành bởi vi khuẩn
Hầu hết các nghiên cứu có liên quan đến Bacillus sp. do các lồi vi khuẩn này
có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong các sản phẩm đậu nành lên men.
Các hợp chất có hoạt tính sinh học được ứng dụng nhiều trong công nghiệp
thực phẩm và mỹ phẩm để làm bền nhũ tương, tăng khả năng hòa tan, khả năng phân
tán. Hợp chất này từ nguồn gốc sinh học có nhiều tính ưu việt hơn so với hợp chất
tổng hợp do ít gây độc. B. pumilus 448 được nuôi cấy trong môi trường lên men bắn
rắn BĐN với yếu tố tạo xốp là bã mía có khả năng sinh tổng hợp một hợp chất có hoạt
tính sinh học, lipopetide. Hàm lượng hợp chất này đạt cực đại (3,3 g/kg chất khô khi
lên men ở 37oC trong 60 giờ (Slivinski và cộng sự, 2012) [60]. Khả năng sử dụng
BĐN để sinh tổng hợp hợp chất iturin A, một chất kháng sinh có bản chất là lipopetide
bởi B. subtilis NB22 đã được công bố (Ohno và cộng sự, 1996) [47]. Chủng này sinh
tổng hợp inturin A cao nhất khi được nuôi cấy trong BĐN có độ ẩm 82% ở 25 oC sau
24 giờ ni cấy.
BĐN được lên men bởi B. subtilisvar.natto hoặc B. subtilis được cơng bố là có
hoạt tính chống oxy hóa và hoạt tính sinh học cao. B. natto thường được sử dụng để
lên men đậu nành tạo thành sản phẩm natto, một sản phẩm truyền thống. Trong natto
có chứa một số thành phần có lợi cho sức khỏe như các peptide có hoạt tính sinh học,
aglycone isoflavone và enzyme thủy phân fibrin (Sanjukta & Rai, 2016) [54].
Chủng B. subtilis Pa5 phân lập từ đất được nuôi cấy trong BĐN đã sinh tổng
hợp carboxymethyl cellulase (CMCase) và cellobiase cao nhất, lần lượt là 48,42 ± 0,87
và 154,50 ± 2,15 IU/g BĐN khô, ở điều kiện 30oC, 48 giờ nuôi cấy với mật độ gieo
cấy ban đầu 104 CFU/g. Các enzyme này hoạt động tối thích ở 50oC và pH 7 (Shu-bin

và cộng sự, 2012) [58]. Nhóm tác giả này cho rằng, hoạt độ các enzyme đó cao có thể
là do các hợp chất hemicellulose, cellulose, thành phần chính trong BĐN, có tác dụng
như là chất cảm ứng để vi khuẩn tiết cellulase ngoại bào ra môi trường.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma