Đề tài Nghiên cứu tận dụng bã men bia để chế biến men chiết xuất dùng làm thành phẩn bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG Bà MEN BIA ĐỂ CHẾ BIẾN MEN CHIẾT XUẤT DÙNG LÀM THÀNH PHẨN BỔ SUNG VÀO MƠI TRƯỜNG NUƠI CẤY VI SINH Ngành học: CƠNG NGHỆ SINH HỌC Niên khĩa : 2001 – 2005 Sinh viên thực hiện : ĐẶNG NGỌC THÙY DƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh 09/2005 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG Bà MEN BIA ĐỂ CHẾ BIẾN MEN CHIẾT XUẤT DÙNG LÀM THÀNH PHẨN BỔ SUNG VÀO MƠI TRƯỜNG NUƠI CẤY VI SINH Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Ths. VƯƠNG THỊ VIỆT HOA ĐẶNG NGỌC THÙY DƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh 09/2005 3 LỜI CẢM ƠN Tơi xin gửi lời cảm ơn đến ¾ Ban giám hiệu trường Đại Học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh. ¾ Ban chủ nhiệm bộ mơn Cơng Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cơ đã truyền đạt kiến thức cho tơi trong suốt quá trình học tập tại trường. ¾ Cơ Ths.Vương Thị Việt Hoa và cơ Phạm Lệ Hịa đã hướng dẫn tận tình cho tơi trong suốt quá trình thực tập và giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp. ¾ Ban giám đốc cơng ty cổ phần bia Vicco – Sài Gịn. ¾ Các thầy cơ trong phịng thí nghiệm vi sinh thuộc khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm và phịng phân tích đất – bộ mơn Nơng Hĩa Thổ Nhưỡng – khoa Nơng Học. ¾ Đặc biệt, xin gửi lịng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ đã sinh thành, dạy dỗ và ủng hộ tinh thần cho con. ¾ Cảm ơn bạn Nguyễn Thị Hải Sự và các bạn lớp Cơng Nghệ Sinh Học 27 đã động viên và giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. 4 TĨM TẮT Đề tài “Bước đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để chế biến men chiết xuất dùng làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh” được thực hiện từ 02/2005 – 08/2005 tại phịng thí nghiệm vi sinh – khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm và phịng phân tích đất – khoa Nơng Học. Đề tài do sinh viên Đặng Ngọc Thùy Dương thực hiện với sự hướng dẫn của Ths. Vương Thị Việt Hoa – giảng viên khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nấm men bia – phế liệu của ngành sản xuất bia. Nấm men bia tuy là phế phẩm nhưng cĩ giá trị dinh dưỡng cao và men chiết xuất từ nấm men bia gồm nhiều sản phẩm rất cĩ giá trị kinh tế như dịch chiết nấm men (yeast extract), dịch tự phân nấm men (yeast autolysate), dịch vách tế bào nấm men (Yeast cell wall), hay dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên đã được sản xuất rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay giá trị to lớn của bã men bia vẫn chưa được khai thác một cách thỏa đáng. Trên cơ sở đĩ, chúng tơi thực hiện đề tài này nhằm mục đích đưa ra hướng giải quyết tận dụng bã men bia dư thừa như là nguồn nguyên liệu để sản xuất men chiết xuất làm mơi trường nuơi cấy vi sinh. Đề tài gồm 4 thí nghiệm. Thí nghiệm 1: Xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men Để chọn được quy trình thủy phân nấm men đạt hiệu quả cao nhất, thí nghiệm được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên với hai quy trình thử nghiệm và 3 lần lặp lại. Quy trình sản xuất 1: sản xuất dung dịch acid amine theo phương pháp hĩa giải. Quy trình sản xuất 2: sản xuất dung dịch acid amine theo phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải. Mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. Kết quả thí nghiệm: chúng tơi đã xác định quy trình sản xuất 2 là quy trình sản xuất dịch thủy phân cho hiệu quả cao. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl đđ lên hiệu quả của quá trình thủy phân Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng HCl đđ, chúng tơi tiến hành bố trí thí nghiệm theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên một yếu tố với 3 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. ¾ Yếu tố cố định - Nhiệt độ thủy phân, 1000C. - Thời gian thủy phân 8 h. ¾ Yếu tố thay đổi - Hàm lượng HCl đđ dùng để thủy phân nấm men: 4 %, 6 %, 8 %. ¾ Mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. 5 ¾ Kết quả thí nghiệm: chúng tơi đã xác định được hàm lượng HCl đđ thủy phân cho hiệu quả cao là 6 %. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên 2 yếu tố, gồm 12 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại. ¾ Yếu tố cố định - Hàm lượng acid HCl đđ. ¾ Yếu tố thay đổi - Thời gian thủy phân: 6 h, 8 h, 10 h, 12 h. - Nhiệt độ thủy phân: 60oC, 100oC, 110oC. ¾ Mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. ¾ Kết quả thí nghiệm: chúng tơi đã xác định được: ở hàm lượng HCl đđ 6 % thì nhiệt độ 1000C, thời gian 8 h cho ra dung dịch thủy phân tốt và hiệu quả của quá trình thủy phân cao. Thí nghiệm 4: Thử nghiệm ứng dụng men chiết xuất làm thành phần của mơi trường nuơi cấy vi sinh Chúng tơi tiến hành bố trí thử nghiệm khả năng ứng dụng men chiết xuất dạng bột làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên một yếu tố với 3 nghiệm thức thử nghiệm trên chủng vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus cĩ trong sữa chua. ¾ Bố trí thí nghiệm - Nghiệm thức 1: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS khơng cĩ men chiết xuất. - Nghiệm thức 2: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS cĩ bổ sung 5 % men chiết xuất thương phẩm. - Nghiệm thức 3: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS cĩ bổ sung 5 % men chiết xuất do chúng tơi sản xuất. ¾ Cách đánh giá: Xem cĩ khuẩn lạc của vi khuẩn mọc hay khơng. ¾ Kết quả thu được cho thấy sản phẩm men chiết xuất do chúng tơi sản xuất cĩ thể dùng làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. 6 MỤC LỤC CHƯƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn ................................................................................................................. iii Tĩm tắt ....................................................................................................................... iv Mục lục....................................................................................................................... vi Danh sách các chữ viết tắt........................................................................................ viii Danh sách các bảng.................................................................................................... ix Danh sách các hình.......................................................................................................x 1- MỞ ĐẦU 1.1- Đặt vấn đề .......................................................................................................1 1.2- Mục tiêu ..........................................................................................................2 1.3- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................2 1.4- Nội dung thực hiện .........................................................................................2 2- TỔNG QUAN 2.1- Phế liệu sản xuất bia .......................................................................................3 2.1.1- Bã malt ...................................................................................................3 2.1.2- Mầm malt ...............................................................................................4 2.1.3- Cặn protein.............................................................................................5 2.1.4- Các phế liệu hạt .....................................................................................6 2.1.5- CO2 của lên men bia ..............................................................................7 2.1.6- Nấm men bia..........................................................................................7 2.2- Các hướng tận dụng nấm men bia ..................................................................9 2.2.1- Sản xuất men khơ.................................................................................10 2.2.1.1- Mục đích của việc sấy khơ men tươi ......................................10 2.2.1.2- Ứng dụng của men sấy khơ ....................................................10 2.2.2- Sản xuất men chiết xuất .......................................................................11 2.2.2.1- Phương pháp hĩa giải .............................................................11 2.2.2.2- Phương pháp tự phân ..............................................................12 2.3- Một số các sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất ......................................14 2.3.1- Yeast extract ........................................................................................14 2.3.2- Yeast extract chứa nucleotide tự nhiên................................................18 2.3.3- Yeast autolysate ...................................................................................18 2.3.4- Vách tế bào nấm men ..........................................................................19 2.4- Giới thiệu sơ lược về sấy phun .....................................................................20 2.4.1- Nguyên lý chung.................................................................................20 2.4.2- Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun..............................................21 2.4.3- Ứng dụng của kỹ thuật sấy phun ........................................................22 2.4.4- Hệ thống sấy phun được sử dụng trong nghiên cứu ...........................22 3- VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1- Địa điểm và vật liệu nghiên cứu ...................................................................23 3.1.1- Địa điểm thực hiện...............................................................................23 7 3.1.2- Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm............................................................23 3.1.3- Hĩa chất và dụng cụ sử dụng...............................................................23 3.1.4- Nguyên vật liệu....................................................................................23 3.2- Phương pháp thí nghiệm...............................................................................24 3.2.1- Thí nghiệm 1: Xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men ..............................................................................24 3.2.2- Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid lên hiệu quả của quá trình thủy phân .........................................................26 3.2.3- Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả thủy phân ................................................27 3.2.4- Thí nghiệm 4: Kiểm tra chất lượng của men chiết xuất ......................28 3.3- Các chỉ tiêu kiểm tra .....................................................................................28 3.3.1- Chỉ tiêu theo dõi chất lượng dịch thủy phân........................................28 3.3.2- Chỉ tiêu về hiệu quả của quá trình thủy phân ......................................28 4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1- Thí nghiệm 1: Xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men ......................................................................................29 4.1.1- Hàm lượng đạm formol của 2 quy trình sản xuất ................................29 4.1.2- Hàm lượng đạm tổng số của 2 quy trình sản xuất ...............................30 4.1.3- Tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số của 2 quy trình sản xuất .....................31 4.2- Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid lên hiệu quả của quá trình thủy phân ..................................................................31 4.2.1- Ảnh hưởng của hàm lượng acid lên đạm formol .................................32 4.2.2- Ảnh hưởng của hàm lượng acid lên đạm tổng số ................................33 4.2.1- Ảnh hưởng của hàm lượng acid lên tỷ lệ đạm formol trong sản phẩm thủy phân ..............................................................................34 4.3- Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả thủy phân ........................................................34 4.3.1- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên đạm formol ....................................................................................35 4.3.2- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên đạm tổng số ..................................................................................36 4.3.3- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số ........................................................37 4.4- Quy trình sản xuất thử nghiệm men chiết xuất.............................................38 4.5- Thí nghiệm 4: Kiểm tra chất lượng của men chiết xuất ...............................40 5- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1- Kết luận.........................................................................................................42 5.2- Đề nghị..........................................................................................................42 6- TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................43 7- PHỤ LỤC ..............................................................................................................45 8 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AMP : Adenosine mono phosphate CMP : Cytidine mono phosphate Eurasyp : European Association for Specially Yeast Products GMP : Guanosine mono phosphate HCl đđ : HCl đậm đặc H2SO4 đđ : H2SO4đậm đặc IMP : Inosine mono phosphate MOS : Mannan – Oligo – Saccharide RNA : Ribonucleic acid UMP : Uridile mono phosphate 9 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Thành phần bã malt .....................................................................................3 Bảng 2.2: Thành phần trung bình của tro.....................................................................4 Bảng 2.3: Thành phần hĩa học của mầm malt .............................................................4 Bảng 2.4: Hàm lượng vitamin của nấm men sấy khơ .................................................8 Bảng 2.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả tự phân của nấm men ...................13 Bảng 2.6: Thành phần amino acid trong yeast extract..............................................17 Bảng 2.7: Thành phần vitamin trong yeast extract ..................................................17 Bảng 4.1: Các hàm lượng đạm của 2 quy trình sản xuất ..........................................29 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của hàm lượng acid lên hiệu quả của quá trình thủy phân ....32 Bảng 4.3: Sự biến thiên của các chỉ tiêu khảo sát ở các nhiệt độ thủy phân dưới tác dụng thủy phân của HCl (6 %) trong mối quan hệ với yếu tố thời gian .35 Bảng 4.4: Thành phần acid amine trong dịch thủy phân nấm men bia và trong men chiết xuất thành phẩm ..........................................................40 Bảng 4.5: Kết quả cấy vi khuẩn cấy phân lập vi khuẩn sau 24 giờ ..........................41 10 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ sản xuất yeast extract ở Anh dùng cho men bánh mì .....................16 Hình 2.2: Cấu tạo vách tế bào nấm men ....................................................................19 Hình 2.3: Máy sấy phun SD-5 ...................................................................................22 Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sản xuất 1 .........................................................................24 Hình 3.2: Sơ đồ quy trình sản xuất 2 .........................................................................25 Hình 4.1: Sản phẩm men chiết xuất dạng bột ...........................................................39 Hình 4.2: Kết quả cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua sau 24 h ...........................41 Biểu đồ 4.1: Sự biến thiên đạm formol trong 2 quy trình sản xuất ...........................29 Biểu đồ 4.2: Sự biến thiên đạm tổng số trong 2 quy trình sản xuất...........................30 Biểu đồ 4.3: Sự biến thiên tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số trong 2 quy trình sản xuất ..................................................................................31 Biểu đồ 4.4: Hàm lượng đạm formol biến thiên theo hàm lượng acid ......................32 Biểu đồ 4.5: Hàm lượng đạm tổng số biến thiên theo hàm lượng acid .....................33 Biểu đồ 4.6: Tỷ lệ đạm fomone trong dịch thủy phân biến thiên theo hàm lượng HCl.............................................................................34 Biểu đồ 4.7: Sự biến thiên của hàm lượng đạm formol ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân ..............35 Biểu đồ 4.8: Sự biến thiên của hàm lượng đạm tổng số ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân ...............36 Biểu đồ 4.9: Sự biến thiên của tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân ..........37 11 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1- Đặt vấn đề Ngày nay cơng nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản lượng bia được tạo ra với một số lượng lớn, kéo theo lượng bã men bia thải ra cũng tăng. Bã men bia chứa rất nhiều tế bào nấm men, và trong tế bào nấm men lại chứa rất nhiều các chất dinh dưỡng cĩ giá trị nổi bật như protein và vitamin, đặc biệt là các vitamin nhĩm B. Hàm lượng protein của nấm men dao động trong khoảng từ 40 – 60 % vật chất khơ tế bào. Về tính chất thì protein nấm men gần giống protein cĩ nguồn gốc từ động vật, chứa khoảng 20 acid amine, trong đĩ cĩ đủ các acid amine thiết yếu. Vì vậy, đối với các nhà máy bia nước ngồi người ta thường sử dụng lại bã men bia này để tạo ra men chiết xuất được sử dụng như là một chất điều vị trong chế biến thực phẩm hay làm thành phần cung cấp nguồn nitrogen và các chất kích thích sinh trưởng vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. Men chiết xuất gồm các sản phẩm cĩ giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao như dịch chiết nấm men (yeast extract), dịch tự phân nấm men (yeast autolysate), dịch vách tế bào nấm men (yeast cell wall), hay dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên. Ở Việt Nam hiện nay các nhà máy sản xuất bia vẫn chưa ứng dụng bã men bia thải ra một cách cĩ hiệu quả mà chỉ thải ra mơi trường bên ngồi, điều này sẽ gây ơ nhiễm mơi trường vì chất thải men bia cĩ hàm lượng COD rất cao. Nếu như chúng ta cũng nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ thuật sản xuất các sản phẩm từ bã men bia thì sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề như: giảm ơ nhiễm mơi trường – chủ yếu là ơ nhiễm nước thải, đem lại hiệu quả kinh tế – giảm giá thành bia nhờ giảm chi phí đầu tư vào máy mĩc xử lý chất thải và tận dụng hiệu quả các sản phẩm phụ để tạo ra nguồn thực phẩm cĩ giá trị dinh dưỡng cao. Vì những lý do trên nên chúng tơi thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của cơ Vương Thị Việt Hoa: “Nghiên cứu tận dụng bã men bia để chế biến men chiết xuất dùng làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh”. 12 1.2- Mục tiêu - Xây dựng được quy trình sản xuất men chiết xuất từ nấm men cĩ trong bã men bia. 1.3- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: nấm men cĩ trong bã men bia. - Phạm vi nghiên cứu: do hạn chế về thời gian và kinh phí thực hiện nên chúng tơi chỉ nghiên cứu sản xuất men chiết xuất trong phạm vi phịng thí nghiệm và tất cả các thí nghiệm được thực hiện chung với bạn Nguyễn Thị Hải Sự thuộc khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm khĩa 27. 1.4- Nội dung thực hiện - Xác định quy trình sản xuất dịch thủy phân nấm men bia đạt hiệu quả cao. - Khảo sát các thơng số cho quá trình thủy phân đạt hiệu quả tốt như: hàm lượng acid HCl đđ, nhiệt độ và thời gian thủy phân. - Sấy phun dịch thủy phân tạo sản phẩm men chiết xuất dạng bột. - Thử nghiệm men chiết xuất làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. 13 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1- Phế liệu sản xuất bia Quá trình sản xuất bia thải ra rất nhiều loại phế liệu: phế liệu hạt, mầm malt, bã malt, cặn protein, nấm men bia và CO2. Ngồi CO2 là nguồn phế liệu cĩ thể tái sử dụng để tăng chất lượng bia thì bã malt, mầm malt và nấm men bia là nguồn phế liệu cĩ ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm và thức ăn gia súc cả về số lượng và giá trị dinh dưỡng. 2.1.1- Bã malt Bã malt được tạo ra trong quá trình dịch hĩa và lọc dịch đường. Trong quá trình dịch hĩa, dưới tác dụng của các enzyme amylase, protease và các men khác thì 65 – 70 % vật chất khơ của malt sẽ chuyển vào dịch sau khi lọc, phần cịn lại nằm ở trong bã malt. Tùy thuộc vào phương pháp tách và vận chuyển mà độ ẩm của bã dao động từ 75 – 85 %. Với độ ẩm này thì bã malt được dùng làm thức ăn gia súc. Bã malt tươi thường cĩ dạng sền sệt, cĩ màu nâu nhạt, vị ngọt và mùi mạch nha. Bảng 2.1: Thành phần bã malt (%) Chỉ số Bã thơ Bã sấy Độ ẩm 76,3 9,0 Protein 6,63 25,5 Lipid 1,7 7,5 Chất hịa tan khơng cĩ nitơ 9,72 37,3 Cenlulose 5,1 16,0 Tro 1,2 4,6 Nhiệt lượng bã tính bằng cal 115 440 (Densikow M.T., 1963) 14 Tro của bã malt giàu muối photpho, canxi, magiê, và hàm lượng của chúng phụ thuộc vào thành phần của nước dùng để dịch hĩa. Thành phần trung bình của tro như bảng 2.2: Bảng 2.2: Thành phần trung bình của tro (%) Thành phần Hàm lượng (%) K20 3,9 Na20 0,5 Ca0 11,9 Mg0 11,5 P205 40,5 Si02 25,3 (Densikow M.T., 1963) ™ Ứng dụng Bã malt tươi và khơ đối với gia súc cĩ khả năng kích thích tạo sữa và thịt khá tốt, do đĩ nĩ được dùng làm thức ăn vừa cho bị sữa vừa cho súc vật cĩ sừng lớn (trâu, bị) và lợn. 2.1.2 - Mầm malt Mầm malt được tách ra khỏi malt trong thời gian sấy và khi xử lý malt trên máy tách mầm. Trong cơng nghiệp bia, phế liệu mầm khơ chiếm 3 – 5 % trọng lượng malt thu được. Bảng 2.3: Thành phần hĩa học của mầm malt (%) Chỉ số Malt màu đậm Malt màu nhạt Malt nghiền sơ bộ Nước 7,03 8,80 10,07 Protein 30,88 30,06 34,18 Lipid 1,63 1,95 2,23 Chất hịa tan khơng cĩ nitơ 43,87 44,53 35,18 Cenlulose 9,64 8,64 11,42 Tro 6,95 6,02 7,05 (Densikow M.T., 1963) 15 Dưới đây là các số liệu về giá trị thức ăn gia súc của mầm malt (trong 100 kg mầm malt) Propit chuyển hĩa được 13,2 (kg) Photpho 0,675 (kg) Canxi 0,250 (kg) Carotin 0,025 (kg) Đơn vị thức ăn gia súc 67,2 (kg) Lượng mầm cần cho 1 đơn vị thức ăn gia súc 1,5 (kg) (Densikow M.T., 1963) ™ Ứng dụng Trong ngành chăn nuơi, mầm malt được sử dụng làm thức ăn gia súc vì hàm lượng các chất dinh dưỡng trong mầm malt rất cao. Người ta thường trộn 2 – 3 kg mầm malt vào trong khẩu phần ăn của 1 con vật, thường là trâu bị (trừ bị cái cịn non). Nhưng do mầm cĩ tính hút ẩm cao và tăng thể tích khá lớn nên phải bảo quản mầm ở nơi khơ ráo tránh để mầm lên mốc và mang tính độc. Trong cơng nghiệp thực phẩm, mầm malt được dùng để sản xuất acid lactic và làm nguồn cung cấp nitơ cho quá trình sản xuất nấm men từ rỉ đường. Ngồi ra do trong mầm malt cịn cĩ các enzyme khác nhau nên mầm malt cĩ khả năng thúc đẩy sự lên men của dịch đường. Do đĩ, mầm malt là nguyên liệu rất tốt để điều chế các chế phẩm enzyme như protease. Các sản phẩm phụ thu được trong quá trình điều chế các chế phẩm enzyme là những chất dễ hấp thụ như: acid amine và các dịch đặc lipid – vitamin. 2.1.3- Cặn protein Khi làm lạnh dịch bia, cặn protein sẽ được tạo ra ở các đáy đĩa làm lạnh hoặc ở đáy thùng lắng. Trong thời gian làm lạnh dịch bia, các protein cao phân tử đã đơng tụ sẽ được kết lắng xuống. Thành phần hĩa học và tỷ lượng của cặn phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và điều kiện kỹ thuật pha chế dịch bia. 16 Thành phần hĩa học trung bình của cặn protein như sau: (%) Nước 79,6 Protein 7 Chất hịa tan khơng cĩ nitơ 7,7 Cellulose 1,2 Tro 1,2 Nhựa hoa hublon 3,3 Ngồi ra, trong cặn cịn chứa muối khống. ™ Ứng dụng Do cĩ chứa các chất đắng của hoa hublon nên cặn thường cĩ vị đắng, vì vậy cặn khơng được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng nguyên chất mà chỉ được dùng ở dạng trộn lẫn với các thức ăn gia súc khác. Ngồi ra ở một số nước người ta cịn sử dụng cặn protein làm thức ăn cho cá và phân bĩn cho cây trồng. 2.1.4- Các phế liệu hạt Trong sản xuất bia, các phế liệu hạt được tạo ra trong quá trình làm sạch, phân loại, ngâm hạt đại mạch và nghiền malt. Khi làm sạch và phân loại hạt, các phế liệu được thu lại ở máy ly tâm (vỏ trấu, rơm rạ, hạt ngơ, thân cây lúa), ở các máy phân loại (lúa mạch, vỏ, hạt đại mạch vỡ, các hạt cĩ đường kính 1 – 2 mm và đại mạch loại III). Khi ngâm hạt đại mạch thu được phế liệu gồm các hạt đại mạch lép và vụn rơm. Phế liệu khi nghiền thĩc malt là vỏ trấu và các đoạn mầm. Tỷ lệ phế liệu hạt ở các giai đoạn: ¾ Khi làm sạch và khi chọn, trên máy phân loại 1,5 (%) ¾ Khi phân loại (đại mạch loại III) 10 – 20 (%) ¾ Khi ngâm hạt 0,2 – 0,3 (%) ¾ Khi giã malt 0,5 (%) ™ Ứng dụng Phần phế liệu hạt sẽ được phân loại lại, phần đủ tiêu chuẩn được sử dụng làm thức ăn gia súc khơ. Các phế liệu hạt khác thường được các nhà máy bia bán đi. 17 2.1.5- CO2 của lên men bia Trong thời kỳ lên men chính của sản xuất bia sẽ tạo ra khí CO2. ™ Ứng dụng Quá trình sản xuất bia sẽ tạo ra một lượng CO2 phế liệu rất đáng kể, do đĩ trong các nhà máy bia người ta thường sử dụng lại lượng CO2 này để làm tăng chất lượng bia nhờ tăng độ bão hịa CO2 trong giai đoạn đĩng chai hay dùng trong sản xuất các loại nước giải khát khơng cồn. Tuy nhiên cần lưu ý, sản xuất cơng nghiệp CO2 thốt ra khi lên men chỉ thích hợp ở những nhà máy bia lớn cĩ cơng suất trên 50 triệu lit/năm, trong điều kiện các thùng lên men hồn tồn kín và sản xuất bia theo quy trình kỹ thuật thơng thường. Ở Mỹ, việc thu hồi CO2 của lên men đã được thực hiện ở hầu khắp các nhà máy bia. Để làm điều đĩ, tất cả các thùng lên men đều phải được làm rất kín và được trang bị các van an tồn và bộ phận thu hồi bọt. CO2 được làm sạch bằng cách rửa với nước hoặc với KMnO4. Sau khi nén trong máy nén khí được đưa đi làm khơ bằng silicagen hoặc được làm lạnh hoặc làm sạch lại lần nữa. Đơi khi người ta cịn cho thêm một ít chất thơm. Khí CO2 thành phẩm sẽ được bảo quản ở 5 at, cịn CO2 lỏng thì ở 20 at. 2.1.6- Nấm men bia Nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất, được nằm lại trong các thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia cĩ giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt. Tổng hiệu suất của men bia ép chiếm từ 5 – 10 g/l bia Trung bình trong men bia ép chứa (%): Nước 75 Chất chứa nitơ 14 Lipid 0,75 Chất hịa tan khơng chứa nitơ 8,25 Tro 2 (Densikow M.T., 1963) 18 Theo Uxta (dẫn liệu từ Densikow M.T., 1963), chất khơ của men bia cĩ thành phần như sau (%): Protein (Nx6.25) 51 – 58 Lipid 2 – 3 Glucid 9 – 11,5 Tro 8,1 – 9,1 Chất hịa tan khơng chứa nitơ 30 – 25 Nhiệt lượng tính bằng cal/g 4560 – 4840 Men bia cĩ chứa phức hợp vitamin nhĩm B (B3, B5, B4, B7), vitamin E, vitamin H, acid nicotinic (vitamin PP), acid panthonic, biotin, inozit, yếu tố Z và hàng loạt các nhân tố hormone, tiền vitamin D (ecgosterin) và các chất sinh trưởng (biot I, biot II). Bảng 2.4: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khơ. Thành phần Hàm lượng (µg/g) Thiamine 50 - 360 Riboflavin 36 - 42 Niacin 320 - 1000 Pyridoxine 25 - 100 Folic acid 15 - 80 Pantothenate 100 Biotin 0,5 – 1,8 p-amino-benzoic acid 9 - 102 Choline - Inositol 2700 - 5000 (Pyke, 1958) Nấm men bia cĩ nhiều vitamin và glutation hơn nấm men bánh mì. Glutation là yếu tố điều chỉnh quá trình oxy hĩa khử của hàng loạt các chất khác giúp cho việc bình thường hĩa sự trao đổi chất trong cơ thể sống. Do đĩ nấm men bia là chất bổ sung dinh dưỡng cĩ giá trị đặc biệt, thúc đẩy việc sử dụng các chất dinh dưỡng khác. Dựa trên cơ sở đĩ khi cho nấm men bia vào khẩu phần thức ăn của gia cầm, lợn con và trâu bị non sẽ cĩ tác dụng rất tốt. Bên cạnh đĩ, chính bản thân men bia cịn là loại thực phẩm và thức ăn gia súc rất tuyệt. 19 Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 – 70 % vật chất khơ của nấm men bia. 90 % tổng lượng nitơ nằm trong các protein thực sự. Khoảng 10 % tổng lượng nitơ đĩ của men bia là các acid amine (leucine, tyrosine...). Trong tro của nấm men bia chứa khoảng 50 % H3PO4, 30 % K, cũng như Ca, Mg, và các chất khác. Mặt khác, trong các chất hữu cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần cĩ giá trị nhất. Tính chất protein của nấm men gần giống như protein nguồn gốc động vật. Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 acid amine, trong đĩ cĩ đủ các acid amine thiết yếu. Trong nấm men bia cũng chứa lipid, trong đĩ cĩ 23,1 % lipid rắn và 76,1 % lipid lỏng. Lipid rắn gồm acid palmitic (61,3 %) và acid stearic (38,3 %). Trong thành phần lipid lỏng của men bia cĩ acid oleic , acid linolenic và acid linoleic. Trong lipid của men bia cịn chứa các photphatic – lecitin và cefatin. Chất khống chiếm khoảng 5 – 11 %, cĩ vai trị quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là photpho cĩ trong thành phần photphatide, nucleoprotein. Ngồi ra, trong tế bào nấm men cịn cĩ chứa các ion kali, magie, sắt, lưu huỳnh và acid silic. ™ Ứng dụng Ngồi việc được sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng và thức ăn gia súc, nấm men bia cịn được dùng làm thuốc chữa bệnh và thuốc bồi dưỡng. Để làm thuốc chữa bệnh, nấm men bia cĩ thể dùng ở dạng lỏng, dạng ép hoặc sấy khơ. Nấm men bia từ lâu đã được sử dụng như là một sản phẩm để tăng cường sự trao đổi chất nĩi chung và chữa các bệnh mụn nhọt. Nhưng nhược điểm của nấm men bia khi làm chất dinh dưỡng và thuốc chữa bệnh chính là vị đắng của hoa hublon. 2.2- Các hướng tận dụng nấm men bia Việc sử dụng men bia trong trị liệu y học đã cĩ từ rất xa xưa, khoảng 400 năm trước cơng nguyên tại Ai Cập cổ đại. Tuy đã được nhận thấy cĩ tác dụng tốt đối với sức khỏe con người, nhưng mãi đến thế kỷ 15, 16 men bia vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Nguyên nhân chính cĩ thể là men bia ở dạng lỏng, dễ hư hỏng, khĩ bảo quản và sử dụng. Đến 1930, tại Nhật Bản, nấm men bia được cơ đặc xuất hiện trên thị trường dưới dạng men khơ. Khi đĩ men được cơ đặc khơng quá 40oC, lúc đĩ men sẽ chuyển 20 hĩa thành đường glucose. Tuy nhiên sau đĩ người ta lại thấy rằng, so với men bia tươi hoặc men được sấy ở nhiệt độ thấp thì men bia được sấy ở nhiệt độ cao (trên 100oC) cho hiệu quả cao hơn về vitamin cũng như acid amine. (Satake Kenji, 2002) Ở Châu Âu, từ nửa đầu thế kỷ 20 người Đức đã bắt đầu sử dụng nấm men như là một chất phụ gia thực phẩm. Vào những năm 1950, ngành cơng nghiệp sản xuất men chiết xuất đã bắt đầu hình thành. Đến 1974, sản phẩm men chiết xuất thương mại đầu tiên chứa 5’GMP – một nucleotide tự nhiên của RNA nấm men – đã được sản xuất ở quy mơ cơng nghiệp. (Eurasyp) Hiện nay cĩ hai phương pháp xử lý phế liệu nấm men bia là chế biến men khơ và men chiết xuất. Khi dùng để chế biến thức ăn gia súc hay thức ăn cho nơng thủy sản nấm men cĩ thể khơng cần phải tinh chế mà chỉ cần để nguyên men tươi và sấy khơ. Nhưng khi dùng để chế biến ra những sản phẩm dành cho con người, nấm men cần thường phải tinh chế trước để tăng thêm hương vị. 2.2.1- Sản xuất men khơ 2.2.1.1- Mục đích của việc sấy khơ men tươi - Để men khơng bị biến dạng hoặc dễ hỏng. - Duy trì và bảo quản các thành phần của tế bào nấm men. - Giúp bảo quản lâu dài các đặc tính của men. - Giúp men trở nên dễ sử dụng. - Tăng cường tính hấp thụ tiêu hĩa của men. - Tiêu diệt các vi khuẩn cĩ hại. 2.2.1.2- Ứng dụng của men sấy khơ Men sấy khơ cĩ thể được sấy bằng nhiều loại máy khác nhau như máy sấy dạng trống, máy sấy dạng trống kép, hay máy sấy phun... Men khơ được sử dụng làm thuốc dạng viên hay dạng bột mang lại hiệu quả kinh tế cao, như ở Nhật khoảng 1000 tấn men khơ được sử dụng làm thuốc hằng năm và giá trị thu được lên đến 3 – 4 tỷ yên. (Satake Kenji, 2002) Men khơ cũng được sử dụng làm nguyên liệu nuơi trồng và chế biến thực phẩm bổ dưỡng hay làm nguyên liệu để chế biến thức ăn cho động vật như chĩ, mèo, bị, ngựa, chồn, chim bồ câu, cá chép... 21 Ngồi hai hướng ứng dụng trên, men khơ cịn cĩ thể cĩ khả năng ngăn cản ung thư nhờ khả năng tăng cường tính miễn dịch do glucan và mannan – là thành phần cấu tạo vách tế bào nấm men bia. Theo Eurasyp, các thành phần chính của men khơ gồm: (tính theo vật chất khơ) ¾ Protein: 40 – 55 % ¾ Carbohydrate: 27 – 39 % ¾ Chất khống: 5 – 10 % ¾ Lipid: 2 – 9 % ¾ Các vitamin nhĩm B (B1,B2, PP, B5, B6), sắt, kẽm và selenium. 2.2.2- Sản xuất men chiết xuất Men chiết xuất được biết đến nhiều là nhờ hương vị thơm ngon đặc biệt khi được dùng trong một số thực phẩm như: súp, các loại nước chấm, các sản phẩm cá, thịt... Bản chất của quá trình sản xuất ra men chiết xuất chính là quá trình thủy phân nấm men bánh mì hay phế liệu nấm men bia thành một hỗn hợp các chất như amino acid, nucleotide, chuỗi peptide, protein, đường, vitamin, và những hợp chất cĩ hương vị thơm ngon. Ngồi ra, người ta cũng cĩ thể thủy phân các loại nấm men khác thuộc loại Saccharomyces. (Satake Kenji, 2002) Giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất men chiết xuất chính là giai đoạn phá vỡ vách tế bào nấm men. Ngày nay tế bào nấm men cĩ thể được phá vỡ bằng phương pháp hĩa học, phương pháp sử dụng enzyme hay cho nấm men tự phân trong mơi trường nước. Tuy nhiên người ta nhận thấy khi kết hợp nhiều phương pháp với nhau sẽ đạt được hiệu quả thủy phân cao hơn. 2.2.2.1- Phương pháp hĩa giải Acid HCl đậm đặc thường được sử dụng trong phương pháp này để thủy phân các protein trong nấm men thành các amino acid. Sau đĩ hỗn hợp sẽ được trung hịa lại bằng NaOH. Men chiết xuất được sản xuất bằng phương pháp này thường ở dạng paste hay dạng bột, cĩ nồng độ muối cao và được sử dụng làm chất phụ gia trong thực phẩm để tạo hương vị thịt 22 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân. ¾ Tác nhân thủy phân Theo các tài liệu nghiên cứu cho thấy dùng HCl cĩ nhiều ưu điểm hơn so với các acid khác hay bazơ khác vì khi thủy phân bằng HCl sẽ cho ra sản phẩm cĩ màu sắc tươi đẹp, đạm thối ít và ít tổn thất acid amine. Nếu dùng H2SO4 để thủy phân thì sẽ nhanh hơn HCl, giá thành cũng khơng đắt hơn nhưng màu sắc của sản phẩm sẽ đen hơn, nhiều đạm thối và mất đi một số acid amine như trytophan (vì H2SO4 cĩ tính chất oxy hĩa mạnh). Nếu dùng NaOH cũng nhanh hơn nhưng nĩ khử đi một số acid amine. ¾ Lượng acid Lượng acid ít, tác nhân xúc tác trong quá trình thủy phân sẽ yếu, thời gian thủy phân dài, thủy phân khơng triệt để, tốn nước và nhiệt. Lượng acid nhiều sẽ gây lãng phí hĩa chất (HCl, NaOH trung hịa), lượng muối sinh ra trong dịch thủy phân nhiều, đồng thời dưới tác dụng của nhiệt độ và nồng độ acid cao, amino acid sẽ bị phân hủy mạnh. ¾ Thời gian thủy phân Khi thời gian thủy phân ngắn, các mạch protid chưa phân giải hết làm cho hiệu suất thu hồi thấp. Nếu thời gian quá dài: đạm amine sẽ bị phân hủy, nhiều hợp chất màu nâu sẫm được hình thành, ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị của sản phẩm. ¾ Nhiệt độ thủy phân Nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm protid trong nguyên liệu phân giải mạnh dẫn đến amino acid bị giảm và tạo thành nhiều sản phẩm phụ. Nếu nhiệt độ thấp quá thì thời gian thủy phân sẽ kéo dài. 2.2.2.2- Phương pháp tự phân Ngày nay trong hầu hết các nhà máy sản xuất men chiết xuất đều dùng phương pháp tự phân. Tự phân là quá trình xảy ra khi tế bào nấm men đã chết, vách tế bào khơng cịn khả năng tự bảo vệ và sẽ bị phá hủy bởi chính các enzyme ở trong tế bào. Lúc này các chất ở trong tế bào chất như protein, nucleotide, carbohydrate... cũng sẽ bị chính hệ thống enzyme này tấn cơng và phân hủy. (Biocatalysts technical bulletin – 108) 23 Quá trình tự phân chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như nồng độ nấm men trong dung dịch, các yếu tố thúc đẩy quá trình tự phân như ethyl acetate, chitosan..., nhưng yếu tố quan trọng nhất vẫn là nhiệt độ, pH, thời gian. Đối với từng loại nấm men khác nhau thì các yếu tố chi phối cũng khác nhau. (Satake Kenji, 2002) - Nồng độ nấm men trong dung dịch: ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tự phân. Nồng độ nấm men càng thấp thì hiệu quả tự phân càng cao. Tuy nhiên nếu dung dịch tự phân quá lỗng thì sẽ tăng giá thành của quá trình làm khơ sau tự phân. Vì vậy, dung dịch tự phân thường được pha lỗng ở nồng độ 10 – 15 % sinh khối nấm men. (Champagne và ctv, 2003) - Nhiệt độ: nấm men bia tự phân tối ưu ở 45oC (Suzzi, 1990; Wangchaoren và ctv, 1994), trong khi đĩ nấm men bánh mì thường đạt hiệu quả cao nhất ở nhiệt độ 51oC. Ở 54oC thì quá trình tự phân ở cả hai loại nấm men này đều khơng tốt, điều này cĩ thể do enzyme bị biến tính ở nhiệt độ cao (Behalova và Beran, 1986). Bảng 2.5 : Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả tự phân của nấm men Hiệu quả tự phân (%) Nhiệt độ (oC) Nấm men bánh mì Nấm men bia 45 47,5 49,6 48 48,6 49,2 51 50,3 47,3 54 41,1 39,4 (Champagne C.P., 2003) - pH: nấm men cĩ khả năng tự phân trong khoảng pH từ 4 – 6, nhưng thơng thường nấm men sẽ được cho tự phân ở pH 5,5. Tuy nhiên ở pH này dung dịch tự phân thường nhiễm khuẩn rất nhiều mà vi khuẩn sẽ cĩ thể phá hủy hương vị của men chiết xuất nên ethyl acetate và chitosan thường được dùng để ngăn cản vi khuẩn phát triển. (Champagne và ctv, 1998) - Thời gian tự phân: quá trình tự phân sẽ kết thúc khi alpha amino nitrogen đạt được hơn 50 %, do đĩ thời gian tự phân thích hợp nhất là 15 – 24 giờ. (Satake Kenji, 2002) 24 Để kết thúc quá trình tự phân, nhiệt độ sẽ được nâng lên làm enzyme mất hoạt tính, thanh trùng và đồng thời loại bỏ khí sinh ra trong quá trình tự phân. Hiện nay, các enzyme bên ngồi sẽ được bổ sung vào dung dịch tự phân để quá trình tự phân được tốt hơn, kết thúc nhanh hơn và cũng làm tăng thêm hương vị cho men chiết xuất sau này. 2.3- Một số các sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất 2.3.1- Yeast extract Food Chemical Codex định nghĩa: yeast extract là sản phẩm chứa các thành phần hịa tan của nấm men, mà chủ yếu là amino acid, đoạn peptide, carbonhydrate và muối. Yeast extract được tạo ra do quá trình thủy phân các chuỗi peptide nhờ các enzyme của chính tế bào nấm men hay enzyme thực phẩm được thêm vào. (dẫn liệu từ Eurasyp) Hai ứng dụng chính của yeast extract - Chất phụ gia cho thực phẩm: yeast extract đang được sử dụng ngày càng nhiều là nhờ hương vị độc đáo của các loại amino acid và các đoạn peptide ngắn sinh ra sau quá trình tự phân. Nĩ mang lại một hương vị tự nhiên với mùi thịt, mùi phơ mai và làm tăng khẩu vị cho rất nhiều loại thực phẩm khác: súp, các loại nước chấm, các sản phẩm cá, thịt... - Thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh: yeast extract rất giàu đạm, vitamin, và các hợp chất kích thích sinh trưởng. Do đĩ nĩ được sử dụng như là một thành phần của mơi trường nuơi cấy vi sinh, và thường dùng cho nuơi cấy các vi sinh vật sản xuất kháng sinh, dược phẩm, vitamin, acid hữu cơ và probiotic... Quy trình sản xuất yeast extract Tuy mỗi nhà sản xuất cĩ những quy trình với vài sự khác biệt về nhiệt độ, pH... nhưng nhìn chung một quy trình sản xuất yeast extract bao gồm 5 giai đoạn. (Biocatalysts technical bulletin – 108) Giai đoạn 1: Co nguyên sinh Đây là phương pháp đơn giản để gây ra những tác động đầu tiên lên tế bào nấm men. Điều kiện thích hợp bao gồm: tăng nhiệt độ lên đến mức cĩ thể giết chết nấm men nhưng khơng làm bất hoạt enzyme và thêm vào các hợp chất hĩa học như muối, hay các hợp chất hữu cơ như isopropanol. Những tác nhân gây co nguyên sinh này 25 cịn cĩ tác dụng diệt khuẩn nên cịn làm giảm sức tăng trưởng của những vi khuẩn tạp nhiễm vào dung dịch mà cĩ thể gây ra những hậu quả như tăng độ keo của dung dịch gây cản trở quá trình lọc và làm thay đổi hương vị của sản phẩm. Muối cịn giúp tạo thêm hương vị cho sản phẩm. Nếu quy trình tăng nhiệt độ khơng bổ sung muối (chỉ bổ sung hợp chất hữu cơ) thì sản phẩm sẽ nhạt hơn và thích hợp sử dụng cho những sản phẩm đặc biệt như thức ăn cho người bệnh, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Khi chỉ gây co nguyên sinh bằng nhiệt độ thì điều kiện thích hợp là: pH 5,5, 58oC trong 40 – 48 h và thu được hiệu suất khoảng 56 %. Ta cũng thu được kết quả tương tự với cùng một điều kiện như trên nếu bổ sung isopropanol với nồng độ 0,5 % v/v và giữ nhiệt độ hơi thấp trong 5 giờ đầu. Giai đoạn 2: Tự phân Đây là giai đoạn tự phá vỡ vách tế bào nhờ chính các enzyme nội bào trong nấm men. Trong giai đoạn này cĩ thể bổ sung thêm enzyme như protease để tăng hiệu suất. Giai đoạn 3: Thanh trùng Giai đoạn này nhằm giết chết các vi khuẩn cịn sống và bất hoạt các enzyme. Trong giai đoạn này cịn diễn ra sự tương tác giữa các phân tử nhỏ như amino acid và đường, tạo nên hương vị cho sản phẩm. Giai đoạn 4: Lọc Giai đoạn này sẽ loại bỏ những mảnh vỏ tế bào, glucan, mannan, và một số protein khác chưa bị thủy phân bởi các enzyme của nấm men trong quá trình tự phân. Những chất khơng hịa tan này cĩ thể được sử dụng để bổ sung vào thức ăn gia súc và những chất tạo mùi. Nhà sản xuất cĩ thể lọc thêm một lần nữa thu được dung dịch yeast extract thật sạch. Lần lọc này loại bỏ những oligopeptide ít tan sẽ kết tủa khi ở nồng độ cao. Giai đoạn 5: Cơ đặc Giai đoạn này gồm 2 bước và xen kẽ với giai đoạn lọc. Dung dịch sẽ được gia nhiệt để nước bốc hơi và đạt được nồng độ cuối cùng là 70 – 75 % vật chất khơ. Suốt giai đoạn này quá trình tạo hương sẽ tiếp tục diễn ra nhờ sự cơ đặc các chất và nhiệt độ, cần lưu ý nếu để nhiệt độ lên quá 55oC sẽ gây ra mùi khét cho sản phẩm. 26 Hình 2.1: Sơ đồ sản xuất yeast extract ở Anh dùng cho men bánh mì (Gogfrey và West, 1996) Nấm men 28 % trọng lượng khơ được pha lỗng với nồng độ 600 g/l Điều chỉnh về pH 5 Tăng nhiệt độ lên 55oC trong 5 – 8 h Giữ ở 55oC trong 24 h (quá trình co nguyên sinh và tự phân) Tăng nhiệt độ lên 70oC và giữ trong 15 h (hồn thành quá trình tự phân và bắt đầu quá trình thanh trùng) Ly tâm (tách các mảnh vỡ) 70 – 75oC trong 2 – 5 h (quá trình thanh trùng) Muối (3,5 kg/1000 l) Sấy thăng hoa trong điều kiện chân khơng đến khi đạt nồng độ hơn 30 % chất rắn Lọc (loại bỏ chất kết tủa) Sấy thăng hoa lần hai trong điều kiện chân khơng đến khi đạt nồng độ 70 – 75 % chất rắn (hay sấy phun) Sản phẩm cuối Protease Peptidase 27 Theo Eurasyp, các thành phần chính của yeast extract gồm: (tính theo vật chất khơ) ¾ Đạm tổng số: 8 – 12 %, trong đĩ protein chiếm 50 – 75 % ¾ Đạm amine: 3 – 5,2 % ¾ Carbohydrate tổng số: 4 – 13 % ¾ Lipid: khơng cĩ hoặc rất ít ¾ Muối: cĩ hoặc khơng cĩ tùy mục đích sử dụng Bảng 2.6: Thành phần amino acid trong yeast extract (%) Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng Lysine 3,8 Proline 0,5 Histidine 1,2 Glycine 2,2 Arginine 1,2 Alanine 4,9 Trytophan 0,5 Cystine 0,5 Aspartic acid 3,6 Valine 3,2 Threonin 2,6 Methionine 0,6 Serine 4,7 Isoleucin 1,5 Glutamic acid 4,2 Leucin 1,6 Tyrosine 0,5 Phenyalanine 2,1 (Satake Kenji, 2002) Bảng 2.7: Thành phần vitamin trong yeast extract (µg/g) Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng B1 150 Inositol 2,8 B2 60 Niacin 300 B5 25 Biotin 0,13 B12 0,13 Panthonic acid 40 Folic acid 0,33 (Satake Kenji, 2002) 28 2.3.2- Yeast extract chứa nucleotide tự nhiên 1960, Kunikawa khám phá ra 5’GMP (Guanosine mono phosphate) cĩ khả năng kích thích vị giác. Vì nấm men chứa rất nhiều RNA, mà RNA lại rất giàu 5’GMP, nên những nhà sản xuất yeast extract đã bắt đầu nghiên cứu cách cắt RNA nấm men thành những đoạn nucleotide cĩ chứa 5’GMP. 1974, sản phẩm yeast extract chứa 5’GMP thương mại đầu tiên đã được sản xuất với quy mơ cơng nghiệp. Ngày nay, yeast extract chứa 2 loại nucleotide tạo mùi tự nhiên: 5’GMP, 5’ IMP (Inosine mono phosphate). Yeast extract với những nucleotide cĩ rất nhiều ứng dụng trong thực phẩm, đặc biệt như là một chất tạo hương vị trong súp, nước chấm, snack, và thực phẩm ăn liền. Với tính năng làm tăng mùi vị nĩ giúp làm giảm lượng muối cần thiết trong thực phẩm, điều này rất phù hợp với xu hướng sản xuất thực phẩm tốt cho sức khỏe ít natri hiện nay. Hơn nữa yeast extract chứa nucleotide tự nhiên cịn cĩ thể làm tăng hương vị và kích thích khẩu vị của những dạng thực phẩm ít béo. (Eurasyp) Quy trình sản xuất Trong quá trình tự phân bình thường enzyme của nấm men cắt RNA thành những đoạn nucleotide khơng cĩ tính kích thích vị giác. Do đĩ bước đầu tiên sản xuất yeast extract chứa nucleotide tự nhiên bao gồm quá trình bất hoạt các enzyme của nấm men bằng xử lý nhiệt. Sau đĩ RNA được chiết xuất bằng protease (phân giải vách tế bào). Bước tiếp theo là sử dụng enzyme phosphodiesterase để phân cắt RNA thành những đoạn nucleotide, kết quả là yeast extract chứa các đoạn 5’GMP, 5’CMP, 5’AMP và 5’ UMP. Bằng một loại enzyme khác là deaminase, 5’AMP được chuyển hĩa thành 5’IMP cũng cĩ tính kích thích vị giác. Những giai đoạn sau vẫn giống như các giai đoạn sản xuất yeast extract bình thường. (Eurasyp) 2.3.3- Yeast autolysate Yeast autolysate là sản phẩm chứa những thành phần hịa tan và cả khơng hịa tan của tế bào nấm men. Sản phẩm này chỉ cơ đặc những thành phần này lại chứ khơng chiết xuất chúng, bản chất của quá trình tạo yeast autolysate là nhờ vào sự hoạt động của những enzyme thủy phân và tự phân của nấm men. (Eurasyp) 29 Yeast autolysate và yeast extract rất dễ bị nhầm lẫn với nhau, tuy nhiên giữa chúng hai điểm khác biệt đáng kể: ¾ Quá trình tự phân của yeast autolysate ngắn hơn của quá trình tự phân của yeast extract, do đĩ yeast autolysate chỉ thủy phân được một phần tế bào nấm men. ¾ Vách tế bào khơng được tách ra khỏi yeast autolysate, do đĩ yeast autolysate vẫn cịn chứa những thành phần khơng hịa tan. Yeast autolysate thường được bổ sung vào snack, bánh biscuit,... để làm tăng hương vị. Ngồi ra, yeast autolysate cịn được dùng thức ăn cho thú cưng và làm mơi trường nuơi cấy vi sinh. (Eurasyp) Quy trình sản xuất Quy trình sản xuất yeast autolysate cũng tương tự như yeast extract, chỉ khác nhau ở thời gian tự phân và khơng loại bỏ những thành phần khơng hịa tan. Theo Eurasyp, thành phần chính của yeast autolysate gồm: (tính theo vật chất khơ) ¾ Đạm tổng số: 8 – 11 %, trong đĩ protein chiếm 50 – 69 %. ¾ Carbohydrate tổng số: 15 – 25 %. ¾ Lipid: 3 – 10 %. ¾ Muối: cĩ thể cĩ hoặc khơng cĩ. 2.3.4- Vách tế bào nấm men Vách tế bào chiếm khoảng 26 – 32 % trọng lượng khơ của Saccharomyces và những loại nấm men khác. Hình 2.2: Cấu tạo vách tế bào nấm men 30 Ứng dụng của vách tế bào Vách tế bào nấm men là chất kích thích miễn dịch khơng đặc hiệu với hệ thống miễn dịch của con người và động vật. Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng: nếu tiêu hĩa Beta – Glucan của nấm men – một thành phần cấu tạo vách tế bào nấm men – sẽ giúp tăng cường hệ thống miễn dịch cho tế bào, giúp bảo vệ tế bào khỏi sự tấn cơng của vi khuẩn. Mannan – Oligo – Saccharide (MOS), một thành phần cấu tạo khác của vách tế bào nấm men, đã được chứng minh là cĩ thể chữa được bệnh tiêu chảy ở heo cai sữa. MOS sẽ gắn kết với vi khuẩn gây bệnh ở trong ruột và mang theo chúng ra khỏi ruột. Ngồi ra MOS cịn là một nguồn cung cấp nitrogen cho sự tăng trưởng của vi khuẩn. Vách tế bào nấm men cũng được sử dụng trong cơng nghiệp bia vì nĩ cĩ khả năng gắn kết với những thành phần khơng mong muốn trong quá trình lên men giúp ngăn chặn và khắc phục các yếu tố cản trở quá trình lên men. Quy trình sản xuất Trong sản xuất ở quy mơ cơng nghiệp, quy trình sản xuất vách tế bào nấm men gắn liền với quy trình sản xuất yeast extract. Sau khi nấm men tự phân, những phần vách tế bào khơng hịa tan sẽ được tách ra khỏi nhữnh thành phần hịa tan nhờ quá trình ly tâm, sau đĩ sẽ được sấy khơ tạo ra vách tế bào nấm men. Thành phần chính của vách tế bào Vách tế bào nấm men chứa từ 30 – 60 % polysaccharides (beta-glucan và mannan sugar polymer), 15 – 30 % protein, 5 – 20 % lipid, và một lượng rất nhỏ chitin. Hầu hết protein trong vách tế bào liên kết với Mannan – Oligo – Saccharide (MOS) và tạo thành phức hợp Mannoprotein. Sản phẩm vách tế bào nấm men tiêu biểu thường chứa 15 – 30 % Beta-Glucan và 15 – 30 % MOS. (Eurasyp) 2.4- Giới thiệu sơ lược về sấy phun 2.4.1- Nguyên lý chung Quá trình sấy phun là quá trình chuyển đổi dịng nhập liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột. Dịng nhập liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương. Cơ cấu phun sương thường cĩ dạng đĩa quay hoặc vịi áp lực. Những hạt lỏng được bốc đi nhanh chĩng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn duy trì ở mức thấp, 31 nhờ vậy mà vật liệu được sấy khơ nhưng khơng làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Thời gian sấy khơ các hạt lỏng dạng sương trong sấy phun nhanh hơn nhiều so với các quá trình sấy khác. Sấy phun gồm ba quá trình cơ bản sau: - Quá trình phân tán dịng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (sự phun sương). - Sự hịa trộn giữa vật liệu sấy và khơng khí nĩng, đồng thời xảy ra quá trình bốc hơi nước. - Quá trình thu hồi sản phẩm từ dịng khơng khí ra. Mỗi bước thực hiện tuỳ thuộc vào kiểu và cách hoạt động của máy sấy, tính chất hĩa lý riêng của thực phẩm quyết định đến chất lượng của sản phẩm sấy. Sự phun đồng nhất với việc hĩa hơi và việc giảm ẩm ở mức độ cao, làm cho nhiệt độ sản phẩm giảm đi đáng kể so với khơng khí khi rời khỏi buồng sấy (Hồng Văn Chước, 1997). Vì vậy, sản phẩm khơng bị tác động bởi nhiệt độ cao. Nên khi tách khỏi buồng sấy sản phẩm khơng bị giảm cấp bởi nhiệt. 2.4.2- Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun ¾ Ưu điểm - Tính chất và chất lượng của sản phẩm đạt được tốt hơn. - Cĩ thể sấy được những thực phẩm, chế phẩm sinh học, dược phẩm cĩ tính nhạy cảm với nhiệt độ. - Khí nén dùng là khơng khí hoặc khí trơ. - Thiết bị đơn giản, cho phép hoạt động ở năng suất cao và liên tục. - Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị trong điều kiện khơ vì thế việc chọn vật liệu chống ăn mịn cho thiết bị đơn giản hơn. - Sản phẩm sau khi sấy đồng nhất, chất lượng ít bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu. - Khoảng nhiệt độ tác nhân sấy rộng từ 150oC – 600oC nhưng hiệu quả tương tự các loại thiết bị khác (Trần Văn Phú, 1998). ¾ Nhược điểm - Sấy phun khơng thuận lợi cho những sản phẩm cĩ tỉ trọng lớn. - Vốn đầu tư cao hơn các loại khác. - Việc thu hồi sản phẩm và bụi tăng chi phí cho quá trình sấy. 32 2.4.3- Ứng dụng của kỹ thuật sấy phun Ngày nay, sấy phun được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như: dược phẩm, huyết tương, một số hợp chất hữu cơ, thuốc tổng hợp. Do sấy phun cĩ nhiều ưu điểm nên kỹ thuật sấy phun hiện nay cịn được nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất các dạng thực phẩm chức năng. 2.4.4- Hệ thống sấy phun được sử dụng trong nghiên cứu Các phần chính của máy sấy phun SD-5 gồm các bộ phận sau: • Buồng sấy cấu tạo bằng thủy tinh. • Thân máy gồm cĩ bộ phận cấp nhiệt, quạt, máy nén, hồn tồn khép kín, điều chỉnh hồn tồn tự động trên thân máy. • Bơm cấp liệu cĩ thể điều chỉnh theo các mức từ 1 – 52 bơm liên tục. Ở mỗi mức, lưu lượng bơm tùy thuộc vào đặc tính của dịch thực phẩm. • Quạt cĩ lưu lượng cĩ thể điều chỉnh lưu lượng thích hợp. • Cyclon, bình chứa, ống thốt nhiệt. Hình 2.2 : Máy sấy phun SD-5 33 Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1- Địa điểm và vật liệu nghiên cứu 3.1.1- Địa điểm thực hiện - Các thí nghiệm được tiến hành tại phịng thí nghiệm vi sinh khoa Cơng Nghệ Thực phẩm và phịng phân tích đất – bộ mơn Nơng Hĩa Thổ Nhưỡng – khoa Nơng Học. - Thời gian tiến hành từ 02/2005 – 08/2005. 3.1.2- Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm - Bếp điện. - Máy đo pH. - Máy chưng cất Kjenldal. - Biuret. - … 3.1.3- Hĩa chất sử dụng - HCl 0,1N - NaOH 0,1N - H2SO4 đđ - Formol - HCl đđ - NaOH 1N - … 3.1.4- Nguyên vật liệu - Nấm men bia 28% vật chất khơ được ép khơ từ dịch bã men dư thừa lấy ở cơng ty cổ phần bia Vicco Sài Gịn. 34 3.2- Phương pháp thí nghiệm 3.2.1- Thí nghiệm 1: Xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men Từ các tài liệu tham khảo chúng tơi thấy sản xuất dịch thủy phân nấm men theo phương pháp tự phân là phương pháp tốt nhất. Nhưng do chúng tơi khơng cĩ đủ điều kiện về thiết bị và hĩa chất để sản xuất dịch thủy phân nấm men theo phương pháp tự phân đạt hiệu quả cao nhất nên chúng tơi đưa ra 2 quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân bằng phương pháp hĩa giải và phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên với hai quy trình thử nghiệm và 3 lần lặp lại. Mục đích: Chọn được quy trình thủy phân nấm men đạt hiệu quả cao nhất. Quy trình sản xuất 1: Trong quy trình này chúng tơi sản xuất dung dịch acid amine theo phương pháp hĩa giải. Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sản xuất 1 Quy trình sản xuất 2: Trong quy trình này, chúng tơi tiến hành sản xuất dung dịch acid amine theo phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải. Nấm men 28 % trọng lượng khơ pha lỗng 600 g/l Thêm 6 % HCl đđ Thủy phân ở 100oC trong 8 h Dung dịch acid amine 35 Hình 3.2: Sơ đồ quy trình sản xuất 2 Kết quả mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. Số liệu được xử lý bằng phương pháp thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0. Nấm men 28 % trọng lượng khơ pha lỗng 600 g/l Điều chỉnh về pH 5 Tăng nhiệt độ lên 50oC trong 5 – 8 h Giữ ở 50oC trong 24 h (quá trình co nguyên sinh và tự phân) Muối (0,35 %) Thêm 6 % HCl đđ Thủy phân ở 100oC trong 8 h Dung dịch acid amine Dung dịch tự phân 36 3.2.2- Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl đđ lên hiệu quả của quá trình thủy phân Sau khi khảo sát các quy trình sản xuất ở thí nghiệm 1, chúng tơi sẽ chọn được quy trình sản xuất thích hợp nhờ vào kết quả dịch thủy phân cĩ tỷ lệ đạm formol/tổng số cao hơn để tiến hành thí nghiệm 2. Khi thực hiện phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải, chúng tơi đã tham khảo rất nhiều tài liệu và đã rút ra được quy trình tự phân với những điều kiện thích hợp cho nấm men bia, nhưng vì khơng cĩ đủ thiết bị và hĩa chất để nghiên cứu sâu về giai đoạn tự phân này nên chúng tơi chỉ khảo sát giai đoạn thủy phân bằng HCl đđ. Thí nghiệm này sử dụng nguyên liệu là dung dịch nấm men sau khi tự phân và được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên 1 yếu tố với 3 lần lặp lại. Trong đĩ: Yếu tố cố định - Nhiệt độ thủy phân, 1000C. - Thời gian thủy phân 8 h. Yếu tố thay đổi - Hàm lượng HCl đđ dùng để thủy phân nấm men: 4 %, 6 %, 8 %. Mục đích: Xác định được hàm lượng acid HCl đđ ổn định sử dụng trong nghiên cứu đề tài. Tiến hành: Đong 100 ml dung dịch tự phân, thêm lần lượt HCl đđ vào với hàm lượng 4 %, 6 %, 8 % so với thể tích dung dịch tự phân. Khuấy đều và đem đun cách thủy ở nhiệt độ 100oC trong 8 h. Hàm lượng HCl Lặp lại (%) 4 6 8 1 2 3 Kết quả mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. Số liệu được xử lý bằng phương pháp thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0. 37 3.2.3- Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân Sau khi khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng HCl đđ ở thí nghiệm 2, chúng tơi lấy hàm lượng HCl đđ cho kết quả dịch thủy phân cĩ tỷ lệ đạm formol/tổng số cao nhất làm yếu tố cố định cho thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên 2 yếu tố với 3 lần lặp lại. Trong đĩ: Yếu tố cố định - Hàm lượng acid HCl đđ. Yếu tố thay đổi - Thời gian thủy phân: 6 h, 8 h, 10 h, 12 h. - Nhiệt độ thủy phân: 60oC, 100oC, 110oC. Mục đích thí nghiệm: Xác định giá trị của yếu tố thời gian và nhiệt độ thủy phân cho hiệu quả cao nhất của quá trình sản xuất dịch thủy phân. Tiến hành: Đong 100 ml dung dịch tự phân, thêm HCl đđ vào với hàm lượng lấy ở thí nghiệm 2. Đun cách thủy ở nhiệt độ 60oC và 100oC với thời gian 6 h, 8 h, 10 h, 12 h. Với nhiệt độ 110oC mẫu được đun trực tiếp trên bếp điện cũng với các thời gian trên. 60oC 100oC 110oC 6 h 8 h 10 h 12 h 6 h 8 h 10 h 12 h 6 h 8 h 10 h 12 h 1 2 3 Kết quả mỗi nghiệm thức được kiểm tra các chỉ tiêu: đạm tổng số, đạm formol, tỷ lệ đạm formol/tổng số. Số liệu được xử lý bằng phương pháp thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0. 38 3.3.4- Thí nghiệm 4: Thử nghiệm ứng dụng men chiết xuất làm mơi trường nuơi cấy vi sinh. Từ các thí nghiệm trên, chúng tơi đã thu được dịch thủy phân nấm men bia và tiến hành sấy phun dịch thủy phân đĩ tạo men chiết xuất dạng bột. Chúng tơi tiến hành bố trí thử nghiệm kiểm tra khả năng sử dụng men chiết xuất dạng bột. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên một yếu tố với 3 lần lặp lại và thử nghiệm trên chủng vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus cĩ trong sữa chua Vinamilk. Bố trí thí nghiệm - Nghiệm thức 1: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS khơng cĩ men chiết xuất. - Nghiệm thức 2: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS cĩ bổ sung 5 % men chiết xuất thương phẩm. - Nghiệm thức 3: cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua lên mơi trường MRS cĩ bổ sung 5 % men chiết xuất do chúng tơi sản xuất. Cách đánh giá: Xem cĩ khuẩn lạc của vi khuẩn mọc hay khơng. 3.3- Các chỉ tiêu kiểm tra 3.3.1- Chỉ tiêu theo dõi chất lượng dịch thủy phân - Đạm tổng số theo phương pháp Kjeldalh (phụ lục 1) - Đạm formol theo phương pháp Sorensen (phụ lục 2) 3.3.2- Chỉ tiêu về hiệu quả của quá trình thủy phân Tỷ lệ đạm formol trong sản phẩm dịch thủy phân Các dung dịch thủy phân thường cĩ hàm lượng acid amine cao, hàm lượng đạm formol cao biểu thị sự phân giải triệt để và cĩ mùi vị tốt. So sánh tỷ lệ đạm formol và đạm tổng số cĩ thể phán đốn được chất lượng của dịch thủy phân. Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hàm lượng đạm formol trong sản phẩm dịch thủy phân % formol = * 100 (%) Hàm lượng đạm tổng số trong dịch thủy phân 39 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Qua thời gian tiến hành thí nghiệm, chúng tơi thu được dung dịch acid amine ở mỗi nghiệm thức. Sau khi đem các mẫu ấy kiểm tra các chỉ tiêu đạm tổng số, đạm formol và đạm amơn (đạm NH3), chúng tơi thu được các kết quả sau (vì kết quả kiểm tra đạm NH3 rất thấp, hầu như khơng cĩ nên đạm formol bằng đạm amine). 4.1- Thí nghiệm 1: Xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men Bảng 4.1: Các hàm lượng đạm của 2 quy trình sản xuất Quy trình Đạm tổng số (g/l) Đạm formol (g/l) Đạm formol /đạm tổng số (%) Quy trình 1 7,72 2,52 33 Quy trình 2 8,07 6,23 77 4.1.1- Hàm lượng đạm formol của 2 quy trình sản xuất 2.52 6.23 0 1 2 3 4 5 6 7 Quy trình 1 Quy trình 2 Đ ạ m fo rm ol ( g/ l) Biểu đồ 4.1: Sự biến thiên đạm formol trong 2 quy trình sản xuất Dựa vào bảng 4.1 và biểu đồ 4.1, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm formol cĩ sự khác nhau giữa 2 quy trình. Theo xử lý thống kê LSD (phụ lục 8) với độ tin cậy 95 % cho thấy sự khác biệt này rất cĩ ý nghĩa về mặt thống kê. 40 Hàm lượng đạm formol ở quy trình 2 cao hơn ở quy trình 1. Nguyên nhân của sự cao hơn này cĩ thể là do giai đoạn tự phân của nấm men đã tạo ra được một số acid amine và những đoạn peptide ngắn, quá trình thủy phân sau này đã giúp phá vỡ các đoạn peptide ngắn này tạo ra được nhiều acid amine hơn. Trong khi đĩ, ở quy trình 1 chúng tơi tiến hành thủy phân trực tiếp mà khơng cĩ giai đoạn tự phân nên các đoạn peptide cịn khá lớn và lượng HCl đđ trên đã khơng thể thủy phân hồn tồn các đoạn peptide này. 4.1.2- Hàm lượng đạm tổng số của 2 quy trình sản xuất 8.07 7.72 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 Quy trình 1 Quy trình 2 Đ ạm t ổ ng s ố (g /l) Biểu đồ 4.2: Sự biến thiên đạm tổng số trong 2 quy trình sản xuất Dựa vào bảng 4.1 và biểu đồ 4.2, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm tổng số cĩ sự khác nhau giữa 2 quy trình. Tuy nhiên sự khác biệt này khơng cĩ ý nghĩa về mặt thống kê (phụ lục 10). Tuy đạm formol của quy trình 2 cao hơn quy trình quy trình 1 nhưng đạm tổng số của 2 quy trình này lại tương đương nhau. Nguyên nhân của điều này cĩ thể là vì giai đoạn tự phân của quy trình 2 chỉ giúp tăng hàm lượng acid amine nhiều hơn chứ khơng làm mất đạm, cịn quy trình 1 tuy khơng tạo ra lượng đạm formol cao nhưng đạm vẫn được giữ lại ở dạng các đoạn peptide ngắn nên cũng khơng xảy ra hiện tượng thất thốt đạm. 41 4.1.3- Tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số của 2 quy trình sản xuất 33 77 0 20 40 60 80 100 Quy trình 1 Quy trình 2 T ỷ l ệ đ ạm fo rm ol ( % ) Biểu đồ 4.3: Sự biến thiên tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số trong 2 quy trình sản xuất Tỷ lệ đạm formol trong dịch thủy phân cao hay thấp cịn tùy thuộc vào đạm tổng số và đạm formol của dịch thủy phân. Dựa vào bảng 4.1 và biểu đồ 4.3, chúng tơi nhận thấy tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số cĩ sự khác nhau giữa 2 quy trình, trong đĩ tỷ lệ đạm formol/ đạm tổng số của quy trình 2 cao hơn ở quy trình 1. Theo xử lý thống kê LSD (phụ lục 12) với độ tin cậy 95 % cho thấy sự khác biệt này rất cĩ ý nghĩa về mặt thống kê. Kết luận: sau khi tiến hành thí nghiệm 1, xác định quy trình thử nghiệm sản xuất dịch thủy phân nấm men rút ra được kết luận sau: quy trình thủy phân nấm men đạt hiệu quả cao nhất là quy trình sản xuất theo phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải. 4.2- Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl đđ lên hiệu quả của quá trình thủy phân Hàm lượng HCl đđ cĩ vai trị hết sức quan trọng ảnh hưởng lên hiệu quả thủy phân, thời gian thủy phân, chất lượng và giá thành sản phẩm. Đây chính là ý nghĩa của việc cần phải khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng HCl đđ lên hiệu quả thủy phân nấm men. Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 4.2. 42 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của hàm lượng HCl đđ lên hiệu quả của quá trình thủy phân Hàm lượng HCl đđ (%) Đạm tổng số (g/l) Đạm formol (g/l) Đạm formol /đạm tổng số (%) 4 7,15 4,71 66 6 8,07 6,23 77 8 6,18 3,76 61 4.2.1- Ảnh hưởng của hàm lượng HCl lên đạm formol 3.76 6.23 4.71 0 1 2 3 4 5 6 7 4% 6% 8% Hàm lượng HCl Đ ạm fo rm ol (g /l) Biểu đồ 4.4: Hàm lượng đạm formol biến thiên theo hàm lượng acid Dựa vào bảng 4.2 và biểu đồ 4.2, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm formol biến thiên theo hàm lượng HCl đđ. Theo xử lý thống kê LSD (phụ lục 14) với độ tin cậy 95 % cho thấy sự khác biệt này rất cĩ ý nghĩa về mặt thống kê. Chúng tơi thấy ở hàm lượng acid 4 % lượng phân tử HCl quá ít để cắt đứt các liên kết peptide nên đạm formol thu được là thấp. Khi nâng hàm lượng acid đến mức vừa đủ để acid cắt đứt hết các liên kết peptide, protein sẽ tiến hành thủy phân thành acid amine. Nhưng nếu tiếp tục tăng hàm lượng HCl đđ lên thì HCl dư, và lượng dư này dezamine hĩa lượng amine vừa mới tạo ra, tạo thành các sản phẩm khác dẫn đến thất thốt đạm. Vì vậy nếu ta tiếp tục tăng hàm lượng acid thì hàm lượng đạm sẽ giảm. 43 Lập luận trên đã được chứng minh qua quá trình thực nghiệm. Kết quả của quá trình thực nghiệm được thể hiện ở biểu đồ 4.2 khi hàm lượng HCl đđ tăng từ 4 % lên 6 % hàm lượng đạm formol tăng từ 4,71 g/l lên 6,23 g/l và hàm lượng acid tăng lên 8 % thì đạm formol giảm xuống cịn 3,76 g/l. Số liệu này cho thấy ở hàm lượng HCl 6 % cho hàm lượng đạm formol cao nhất là 6,23 g/l, quá trình thủy phân xảy ra triệt để nhất. 4.2.2- Ảnh hưởng của hàm lượng HCl đđ lên đạm tổng số 7.15 8.07 6.18 0 2 4 6 8 10 4% 6% 8% Hàm lượng HCl Đ ạm t ổ ng s ố (g /l) Biểu đồ 4.5: Hàm lượng đạm tổng số biến thiên theo hàm lượng acid Dựa vào bảng 4.3 và biểu đồ 4.3, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm tổng số cĩ sự khác nhau giữa các hàm lượng HCl đđ. Theo xử lý thống kê LSD (phụ lục 16) với độ tin cậy 95 % cho thấy sự khác biệt này rất cĩ ý nghĩa về mặt thống kê. Do hàm lượng HCl 4 % là quá thấp nên đạm tổng số là 7,15 g/l nhưng khi tăng HCl đđ lên 6 % thì hàm lượng đạm tổng số là 8,07 g/l. Tiếp tục tăng hàm lượng HCl đđ lên 8 % thì hàm lượng đạm tổng số giảm cịn 6,18 g/l là vì xảy ra hiện tượng dezamine hĩa gây thất thốt đạm. Dựa vào số liệu và kết quả phân tích cho thấy: hàm lượng HCl đđ 6% cho hàm lượng đạm tổng số cao nhất. Điều này chứng tỏ ở hàm lượng HCl đđ 6% quá trình thủy phân triệt để nhất. 44 4.2.3- Ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl đđ lên tỷ lệ đạm formol trong sản phẩm thủy phân 77 6166 0 20 40 60 80 100 4% 6% 8% Hàm lượng HCL T ỷ l ệ fo rm ol /t ổ ng s ố (% ) Biểu đồ 4.6: Tỷ lệ đạm formol trong dịch thủy phân biến thiên theo hàm lượng HCl Dựa vào bảng 4.2 và biểu đồ 4.4, chúng tơi nhận thấy tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số cĩ sự khác nhau giữa các hàm lượng acid, trong đĩ tỷ lệ đạm formol/ đạm tổng số cao nhất ở hàm lượng acid 6 % (77 %). Theo xử lý thống kê LSD (phụ lục 18) với độ tin cậy 95 % cho thấy sự khác biệt này rất cĩ ý nghĩa về mặt thống kê. Kết luận: qua quá trình tiến hành thí nghiệm 2, khảo sát ảnh hưởng của các hàm lượng HCl đđ 4 %, 6 %, 8 % lên hiệu quả của quá trình thủy phân rút ra kết luận sau: ở nhiệt độ 100oC, thời gian 8 h thì hàm lượng HCl đđ 6 % cho ra dung dịch thủy phân tốt và hiệu quả của quá trình thủy phân cao. Vì vậy thí nghiệm sau chúng tơi chọn hàm lượng HCl đđ 6 % làm yếu tố cố định. 4.3- Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân 45 Bảng 4.3: Sự biến thiên của các chỉ tiêu khảo sát ở các nhiệt độ thủy phân dưới tác dụng thủy phân của HCl (6 %) trong mối quan hệ với yếu tố thời gian 4.3.1- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên đạm formol Biểu đồ 4.7: Sự biến thiên của hàm lượng đạm formol ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân Nhiệt độ(oC) Thời gian (giờ) Đạm tổng số (g/l) Đạm formol (g/l) Đạm formol /đạm tổng số (%) 6 h 5,89 2,06 35 8 h 6,59 2,83 43 10 h 7,27 3,7 51 60 12 h 7,48 4,48 60 6 h 7,35 3,99 54 8 h 8,07 6,23 77 10 h 7,64 4,94 65 100 12 h 7,36 4,12 56 6 h 7,39 4,39 60 8 h 7,35 3,91 53 10 h 6,86 3,55 52 110 12 h 5,93 2,19 37 3.7 2.06 3.99 4.39 2.83 6.23 3.91 4.94 3.55 4.124.48 2.19 0 1 2 3 4 5 6 7 60 100 110 Nhiệt độ (oC) Đ ạm fo rm ol (g /l) 6h 8h 10h 12h 46 Qua kết quả ở bảng 4.3 và biểu đồ 4.7, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm formol thay đổi theo nhiệt độ và thời gian thủy phân. Sự sai khác này cĩ ý nghĩa về mặt thống kê (phụ lục 20). Ở nhiệt độ quá thấp, 60oC, thì thời gian 12 h là ngắn để quá trình thủy phân xảy ra triệt để. Do đĩ hàm lượng đạm formol cĩ thể vẫn tiếp tục tăng sau 12 h. Nhưng khi tăng nhiệt độ lên 100oC, chúng tơi nhận thấy ở thời gian 8h, hàm lượng đạm formol là cao nhất (6,23 g/l), sau đĩ lượng đạm formol bắt đầu giảm xuống ở 10 h (4,94 g/l) và thấp nhất ở 12 h (4,12 g/l). Nguyên nhân của sự giảm này là vì thời gian thủy phân càng kéo dài thì lượng acid cịn dư sẽ dezamine hĩa làm thất thốt đạm. Ở nhiệt độ quá cao, 110oC, thì thời gian thủy phân sẽ được rút ngắn. Do đĩ, khi chúng tơi khảo sát ở mức 6h thì lượng đạm formol cĩ thể đã bắt đầu bị phân hủy và vẫn tiếp tục phân hủy ở các thời gian sau. Kết quả trên đã chứng minh được rằng, ở nhiệt độ thấp và thời gian thủy phân quá ngắn, các mạch protein chưa phân giải hết nên lượng đạm formol thấp. Ngược lại, nhiệt độ cao và thời gian quá dài thì đạm amine sẽ bị phân hủy tạo thành nhiều sản phẩm phụ dẫn đến thất thốt đạm. 4.3.2- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên đạm tổng số Biểu đồ 4.8: Sự biến thiên của hàm lượng đạm tổng số ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân 7.35 7.39 8.07 5.89 7.35 6.59 6.86 7.64 7.27 5.93 7.367.48 0 2 4 6 8 10 60 100 110 Nhiệt độ (oC) Đ ạm t ổ ng s ố (g /l) 6h 8h 10h 12h 47 Qua kết quả ở bảng 4.3 và biểu đồ 4.8, chúng tơi nhận thấy hàm lượng đạm tổng số thay đổi theo nhiệt độ và thời gian thủy phân. Sự sai khác này cĩ ý nghĩa về mặt thống kê (phụ lục 23). Nhiệt độ thủy phân thấp và thời gian thủy phân ngắn sẽ khơng đủ thời gian cho các phân tử HCl cắt đứt hết các liên kết peptide nên sẽ tạo thành đạm tổng số cịn rất thấp. Hay ngược lại, nhiệt độ thủy phân cao và thời gian thủy phân càng kéo dài thì lượng đạm tổng số cũng sẽ thấp là do cĩ hiện tượng dezamine hĩa gây thất thốt đạm. Điều này đã được chứng minh trong thí nghiệm 3. Ở nhiệt độ 60oC – nhiệt độ thủy phân thấp, đạm tổng số tăng liên tục từ 6 h đến 12 h (5,89 g/l đến 7,48 g/l) và sẽ cĩ thể tiếp tục tăng ở thời gian sau đĩ. Ở nhiệt độ 110oC – nhiệt độ thủy phân cao, đạm tổng số giảm liên tục từ 6 h đến 12 h (7,39 g/l đến 5,93 g/l). Chỉ cĩ ở nhiệt độ 100oC là thấy được quá trình thủy phân xảy ra triệt để nhất. Hàm lượng đạm tổng số đạt cao nhất vào lúc 8 h (8,07 g/l) và giảm dần ở thời gian sau đĩ. 4.3.3- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số Biểu đồ 4.9: Sự biến thiên của tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số ở các nhiệt độ thủy phân trong mối quan hệ với yếu tố thời gian thủy phân Với kết quả xử lý thống kê ở phụ lục 26 thì sự khác biệt của tỷ lệ đạm formol/đạm tổng số rất cĩ ý nghĩa, trong đĩ tỷ lệ đạm formol/ đạm tổng số cao nhất khi thủy phân ở nhiệt độ 100oC trong 8 h (77 %). 54 35 60 53 77 43 5251 65 5660 37 0 20 40 60 80 100 60 100 110 Nhiệt độ (oC) T ỷ l ệ fo rm ol /t ổ ng s ố (% ) 6h 8h 10h 12h 48 Kết luận: qua quá trình tiến hành thí nghiệm 3, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân chúng tơi rút ra kết luận sau: ở hàm lượng HCl 6 % thì nhiệt độ 100oC, thời gian 8 h cho ra dung dịch thủy phân tốt và hiệu quả của quá trình thủy phân cao. 4.4- Quy trình sản xuất thử nghiệm men chiết xuất. Sau khi đã tiến hành các thí nghiệm chúng tơi rút ra được quy trình sản xuất men chiết xuất như sau. Lọc Sấy phun Men chiết xuất dạng bột Nấm men 28 % trọng lượng khơ pha lỗng 600 g/l Điều chỉnh về pH 5 Tăng nhiệt độ lên 50oC trong 5 – 8 h Giữ ở 50oC trong 24 h Muối (0,35 %) Thêm 6% HCl đđ Thủy phân ở 100oC trong 8 h Dung dịch acid amine Dung dịch tự phân Xử lý qua than hoạt tính Trung hịa bằng Na2CO3 1N 49 Dịch thủy phân nấm men bia đem sấy phun với các thơng số của chế độ sấy như sau: ¾ Nhiệt độ đầu vào: 1500C. ¾ Nhiệt độ đầu ra: 650C. ¾ Lưu lượng bơm: 15. ¾ Hàm lượng glucidex: 20 %. ¾ Ẩm độ trước khi sấy: 93,27 %. Hình 4.1: Sản phẩm men chiết xuất dạng bột Sản phẩm men chiết xuất thành phẩm cĩ ¾ Ẩm độ: 4,57 %. ¾ Hàm lượng muối: 11,67 % ¾ Hệ số khơ K= khối lượng dịch trước khi sấy/ khối lượng sau khi sấy = 101,9 / 5,09 = 20 50 Bảng 4.4: Thành phần acid amine trong dịch thủy phân nấm men bia và trong men chiết xuất thành phẩm Hàm lượng Thành phần Trong dịch thủy phân (µg/ml) Trong men chiết xuất thành phẩm (µg/g) Lysine 0,18 3,6 Histidine 3,85 77 Arginine 1,26 25,2 Aspartic acid 5,16 103,2 Threonin 1,90 3,8 Serine 2,39 47,8 Glutamic acid 1,57 31,4 Tyrosine 0,83 16,6 Proline 2,26 45,2 Glycine 0,7 14 Alanine 1,25 25 Cystine 0,98 19,6 Valine 0,67 13,4 Methionine 0,14 2,8 Isoleucin 0,33 6,6 Leucin 0,19 3,8 Phenyalanine 0,59 11,8 Chúng tơi gửi mẫu phân tích hàm lượng acid amine ở dạng dịch thủy phân và kết quả hàm lượng acid amine trong men chiết xuất thành phẩm được tính theo cơng thức: M1 = M2 * 20. Trong đĩ: M1 : hàm lượng acid amine trong men chiết xuất thành phẩm (µg/g). M2: hàm lượng acid amine trong dịch thủy phân (µg/ml). 20: K: hệ số khơ 4.4- Thí nghiệm 4: Thử nghiệm ứng dụng men chiết xuất làm thành phần của mơi trường nuơi cấy vi sinh Men chiết xuất sau khi sấy phun thành dạng bột sẽ được ứng dụng làm thành phần bổ sung vào trong mơi trường nuơi cấy vi sinh. Men chiết xuất được khảo sát khả năng sử dụng bằng cách bổ sung vào mơi trường MRS dùng để phân lập vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus trong sữa chua. Lactobacillus bulgaricus là chủng vi khuẩn khĩ phân lập, chúng địi hỏi mơi trường rất nghiêm ngặt, đặc biệt phải cĩ men chiết 51 xuất. Vì vậy, nếu vi khuẩn trên mơi trường phát triển tốt thì chứng tỏ men chiết xuất do chúng tơi sản xuất cĩ thể sử dụng làm thành phần của mơi trường nuơi cấy vi sinh. Bảng 4.5: Kết quả cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua sau 24 giờ Lặp lại Nghiệm thức 1 ( khơng cĩ men chiết xuất) Nghiệm thức 2 (men chiết xuất thương phẩm) Nghiệm thức 3 (men chiết xuất sản xuất) 1 – + + 2 – + + 3 – + + Chú thích : – : Khơng mọc +: Mọc mạnh Hình 4.2: Kết quả cấy phân lập vi khuẩn trong sữa chua sau 24h Chú thích: Đĩa 1: mơi trường MRS khơng cĩ men chiết xuất. Đĩa 2: mơi trường MRS cĩ bổ sung men chiết xuất thương phẩm. Đĩa 3: mơi trường MRS cĩ bổ sung men chiết xuất sản xuất. Kết quả cấy vi khuẩn ở bảng 4.5 và hình 4.1 đã cho thấy ở mơi trường khơng cĩ men chiết xuất (nghiệm thức 1) khơng xuất hiện khuẩn lạc, chỉ cĩ ở mơi trường cĩ men chiết xuất (nghiệm thức 2 và 3) thì vi khuẩn mới mọc được – cĩ khuẩn lạc xuất hiện. Điều đĩ cũng cho thấy men chiết xuất do chúng tơi sản xuất cĩ thể dùng làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. 52 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1- Kết luận Từ kết quả thí nghiệm 1 chúng tơi đã xác định được quy trình sản xuất dịch thủy phân đạt hiệu quả cao là quy trình sản xuất theo phương pháp kết hợp giữa tự phân và hĩa giải. Từ quy trình thử nghiệm đĩ, chúng tơi tiến hành khảo sát dịch thủy phân từ nấm men bia ở các hàm lượng acid (4 %, 6 %, 8 %), các nhiệt độ thủy phân (600C, 1000C, 1100C) và các thời gian thủy phân (6 giờ, 8 giờ, 10 giờ, 12 giờ) và rút ra được những kết luận sau: - Kết quả nghiên cứu đề tài thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân lên hiệu quả của quá trình thủy phân nấm men bia. - Quá trình thủy phân xảy ra triệt để nhất ở nhiệt độ 1000C và thời gian thủy phân 8 giờ với hàm lượng acid HCl 6 %, và dung dịch thủy phân thu được cĩ: ¾ Hàm lượng đạm tổng số: 8.07 g/l. ¾ Hàm lượng đạm formol : 6.23 g/l. ¾ Tỷ lệ đạm formol : 77 %. Sản phẩm men chiết xuất thành phẩm do chúng tơi sản xuất cĩ: ¾ Ẩm độ: 4,57 % ¾ Hàm lượng muối: 11,67 % ¾ 17 loại acid amine, trong đĩ cĩ gần đủ các acid amine thiết yếu (chỉ thiếu tryptophan). Men chiết xuất do chúng tơi sản xuất cĩ thể sử dụng làm thành phần bổ sung vào mơi trường nuơi cấy vi sinh. 5.2- Đề nghị Nếu cĩ điều kiện về thời gian và thiết bị, chúng tơi sẽ nghiên cứu tiếp những vấn đề sau: - Tiến hành tinh sạch nấm men trước khi ép khơ. - Khảo sát các thơng số của giai đoạn tự phân. - Khảo sát mức nhiệt độ và thời gian thủy phân rộng hơn. 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 1. Hồng Văn Chước, 1997. Kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 2. Densikow M.T., 1963. Phế liệu sản xuất bia và nước giải khát. Tận dụng phế liệu của cơng nghiệp thực phẩm (Nguyễn Văn Đạt – Bùi Huy Thanh dịch). Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, trang 195 – 212. 3. Trần Văn Phú, 1998. Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy. Nhà xuất bản giáo dục. 4. Satake Kenji, 2002. Tận dụng men dư thừa trong các nhà máy bia. Cơng nghệ xử lý chất thải và tận dụng nấm men trong ngành sản xuất bia. Hội thảo, Tp.HCM, Việt Nam, 13/03/2002.Tổ chức xúc tiến thương mại Nhật Bản (Jetro) và viện nghiên cứu bia, nước giải khát (RIB), trang 1 – 9. TIẾNG ANH 5. Behalova B. and Beran K., 1986. Autolysis of disintegrated cells of the yeasts Saccharomyces cerevisiae. Acta Biotechnology (6): 147-152. 6. Champagne C. P., Barrette J. and Goulet J., 1999. Development of Bacterial Contamination during Production of Yeast Extracts. Applied Environmental Microbioogy 65 (7): 3261–3263. 7. Champagne C. P., Gaudreau H., Conway J., 2003. Effect of the production or use of mixtures of bakers’ or brewers’ yeast extracts on their ability to promote growth of lactobacilli and pediococci. Eletronic Journal of Biotechnology, vol.6. 8. Godfrey and West, 1996. 1 Industrial enzymology. Second edition, Macmillan press LTD. 9. Pyke M., 1958. The technology of yeast. In the Chemistry and Biology of yeast. Cook A.H. Acedemic Press, New York. 10. Suzzi G., 1990. Autolytic capacity as a selection characteristic in Saccharomyces cerevisiae. Industrie delle Bevande (19):318-319, 321. 54 11. Wangchaoren W.; Sanguandeekul R. and Tantatrian, 1994. S. Production of yeast autolysates for meat flavor. I. Production of yeast autolysate from bottom-fermenting brewer’s yeast. Food (24): 181-189. 12. Biocatalysts technical bulletin 108 Biocatalysts.com/pdf/technical _bulletins/TB108_yeast.pdf 13. Eurasyp. 55 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Xác định đạm tổng số (Phương pháp Kjenldal) Nguyên lý Vơ cơ hĩa thực phẩm bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác. Dùng một kiềm mạnh (NaOH hay KOH) đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể tự do. Định lượng NH3 bằng một acid. Hĩa chất ™ H2SO4 đậm đặc (d=1,98) ™ Bột xúc tác ™ Dung dịch NaOH 50% ™ Chỉ thị màu Tashiro ™ Dung dịch H3BO3 4% ™ Dung dịch chuẩn H2SO4 0,05N Trình tự phân tích ™ Vơ cơ hĩa mẫu - Hút chính xác 10ml dung dịch mẫu đã pha lỗng 10 lần vào bình Kjenldal. - Cho 0,2g bột xúc tác và 10ml H2SO4 đậm đặc vào. - Đặt lên bếp đun, đun đến khi nào dung dịch trong suốt, khơng màu hay trong xanh là được. ™ Chưng cất đạm - Cho 5ml H3BO3 4% và 1 giọt Tashiro vào beaker 100ml, dung dịch lúc này cĩ màu hồng tím. - Đặt beaker này sao cho đầu ống sinh hàn của máy chưng cất ngập hẳn vào acid. - Cho mẫu đã vơ cơ hĩa vào máy chưng cất qua phễu (tráng nhiều lần với nước cất) - Tiếp tục cho NaOH 50% vào cho tới khi dung dịch chuyển sang màu vàng đất hay màu xanh của Cu. 56 - Chưng cất tiếp tục 15’ kể từ khi giọt nước chứa NH4+ ngưng tụ trong ống sinh hàn (dung dịch H3BO3 lúc này đã chuyển sang màu xanh lá cây). Hạ beaker đựng H3BO3 xuống, tiếp tục chưng cất thêm 1 – 2’ nữa. - Định lượng NH4+ sinh ra bằng H2SO4 0,05N cho tới khi dung dịch chuyển sang màu tím ban đầu. Ghi nhận thể tích V của H2SO4 0,05N. Cách tính kết quả N (g/l)= (V*0,05*0,014*10*1000)/10ml V: thể tích H2SO4 0.05 N 0,05: là nồng độ H2SO4 0,014: trọng lượng 1 đương lượng Nitrogen 10: hệ số pha lỗng 10ml: thể tích mẫu Phụ lục 2: Xác định đạm Formol (phương pháp Sorensen) Nguyên lý Trong một hỗn hợp gồm protein, peptid, acid amine, amin, amoniac... Để xác định gần đúng loại đạm phi protein người ta dùng phương pháp Sorensen. Trong phân tử acid amine, peptid, protein cĩ một đầu là chức amine (_NH2) xem như là một bazơ, cịn các amine tự do cũng amoniac NH4+ kết hợp với một anion thường là clorur, sulfat, phosphat... Như vậy , khi ta cho tác dụng các phân tử phi protein này với formol, formol sẽ tác dụng lên nhĩm _NH2 để tạo thành phức chất Metylen (mono, tri hoặc hexametilen). Ta cĩ phản ứng: HOOC – CH – NH2 + HCHO HOOC- CH – N = CH2 +H2O R R R – NH3+Cl + H – CHO R – N = CH2 + HCl + H2O 57 Do vậy, sản phẩm là hợp chất Metylen và chứa một chức (_COOH) tự do hoặc HCl cĩ tính acid, nên ta cĩ thể định lượng bằng NaOH, từ đây cho phép ta xác định một cách gián tiếp được lượng (_NH2) Hĩa chất ™ Dung dịch formol ™ Dung dịch NaOH 0,1N ™ Phenoltalein 3% pha trong cồn Trình tự phân tích Hút 10ml dung dịch nguyên liệu đã pha lỗng 10 lần vào 1 cốc beaker, thêm vào 10ml dung dịch formol trung hịa (lấy 50ml formol, thêm vào vài giọt phenoltalein 3%, cho dung dịch NaOH 0,1N từng giọt cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt) và vài giọt phenotalein 3%, lắc đều để phản ứng xảy ra hồn tồn. Định phân bằng NaOH 0,1N cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng, ta được thể tích V1 Ta cũng chuẩn bị 1 cốc chứa 10ml dung dịch mẫu, cho phenotalein vào nhưng khơng cho formol. Đem chuẩn độ bằng NaOH 0,1N, ta được thể tích V0. Cách tính kết quả N amine _ amoniac (g/l)= (V *0,1*0,014*10*1000)/10ml V= V1 – V0 thể tích NaOH 0.1N 0,1: là nồng độ NaOH 0,014: trọng lượng 1 đương lượng Nitrogen 10: hệ số pha lỗng 10ml: thể tích mẫu 58 Phụ lục 3: Thành phần mơi trường MRS agar Thành phần g/l Mixed peptones 10 Men chiết xuất (Yeast extract) 5 Beef extract 10 Glucose 20 Potassium photphate 2 Sodium acetate 5 Ammonium citrate 2 Magnesium sulphate 0,2 Manganese sulphate 0,05 Tween 80 1,08 Agar 15 Phụ lục 4: Các hàm lượng đạm của 2 quy trình sản xuất Quy trình sản xuất Lặp lại Đạm formol (g/l) Đạm tổng số (g/l) 1 3,024 7,756 2 2,044 7,644 Quy trình 1 3 2,492 7,763 1 6,272 8,197 2 6,39 7,748 Quy trình 2 3 6,034 8,274 59 Phụ lục 5: Ảnh hưởng của hàm lượng acid lên chất lượng dịch thủy phân (đạm tổng số, đạm formol) Hàm lượng acid Lặp lại Đạm formol (g/l) Đạm tổng số (g/l) 1 6,272 8,197 2 6,39 7,748 4% 3 6,034 8,274 1 4,844 7,084 2 4,354 6,986 6% 3 4,942 7,385 1 3,388 5,684 2 3,724 6,125 8% 3 4,158 6,721 1 Phụ lục 8 : Phân tích phương sai về đạm formol của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups 20.668416 1 20.668416 151.100 .0003 Within groups .547144 4 .136786 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) 21.215560 5 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 9: Bảng so sánh đạm formol giữa các quy trình thủy phân của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 1 3 2.5200000 X 2 3 6.2320000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 1 - 2 -3.71200 0.83872 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 10: Phân tích phương sai về đạm tổng số của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups .1858560 1 .1858560 4.365 .1049 Within groups .1703200 4 .0425800 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) .3561760 5 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 11: Bảng so sánh đạm tổng số giữa các quy trình thủy phân của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 1 3 7.7210000 X 2 3 8.0730000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 1 - 2 -0.35200 0.46795 ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 2 Phụ lục 12 : Phân tích phương sai về tỷ lệ đạm của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups 2992.6667 1 2992.6667 105.624 .0005 Within groups 113.3333 4 28.3333 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) 3106.0000 5 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 13 :Bảng so sánh tỷ lệ đạm giữa các quy trình thủy phân của thí nghiệm 1 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 1 3 32.666667 X 2 3 77.333333 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 1 - 2 -44.6667 12.0711 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 14 : Phân tích phương sai về đạm formol của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups 9.3488347 2 4.6744173 49.878 .0002 Within groups .5623013 6 .0937169 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) 9.9111360 8 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 15: Bảng so sánh đạm formol giữa các hàm lượng acid của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 8 3 3.7566667 X 4 3 4.7133333 X 6 3 6.2320000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 4 - 6 -1.51867 0.61181 * 4 - 8 0.95667 0.61181 * 6 - 8 2.47533 0.61181 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 3 Phụ lục 16: Phân tích phương sai về đạm tổng số của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups 5.3955602 2 2.6977801 20.501 .0021 Within groups .7895593 6 .1315932 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) 6.1851196 8 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 17: Bảng so sánh đạm tổng số giữa các hàm lượng acid của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 8 3 6.1766667 X 4 3 7.1516667 X 6 3 8.0730000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 4 - 6 -0.92133 0.72497 * 4 - 8 0.97500 0.72497 * 6 - 8 1.89633 0.72497 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 18: Phân tích phương sai về tỷ lệ đạm của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ Between groups 424.66667 2 212.33333 20.116 .0022 Within groups 63.33333 6 10.55556 ------------------------------------------------------------------------------ Total (corrected) 488.00000 8 0 missing value(s) have been excluded. Phụ lục 19: Bảng so sánh tỷ lệ đạm giữa các hàm lượng acid của thí nghiệm 2 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count Average Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 8 3 61.000000 X 4 3 65.666667 X 6 3 77.333333 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 4 - 6 -11.6667 6.49299 * 4 - 8 4.66667 6.49299 6 - 8 16.3333 6.49299 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 4 Phụ lục 20: Phân tích phương sai về đạm formol của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ MAIN EFFECTS A:TN3.thoigian 4.689278 3 1.5630925 11.183 .0001 B:TN3.nhietdo 16.176497 2 8.0882484 57.869 .0000 INTERACTIONS AB 22.416067 6 3.7360112 26.730 .0000 RESIDUAL 3.3544313 24 .1397680 ------------------------------------------------------------------------------ TOTAL (CORRECTED) 46.636273 35 ------------------------------------------------------------------------------ 0 missing values have been excluded. All F-ratios are based on the residual mean square error. Phụ lục 21: Bảng so sánh đạm formol giữa thời gian thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 6 9 3.4832222 X 12 9 3.5977778 X 10 9 4.0624444 X 8 9 4.3806667 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 6 - 8 -0.89744 0.36382 * 6 - 10 -0.57922 0.36382 * 6 - 12 -0.11456 0.36382 8 - 10 0.31822 0.36382 8 - 12 0.78289 0.36382 * 10 - 12 0.46467 0.36382 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 22: Bảng so sánh đạm formol giữa nhiệt độ thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 60 12 3.3102500 X 110 12 3.5109167 X 100 12 4.8219167 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 60 - 100 -1.51167 0.31508 * 60 - 110 -0.20067 0.31508 100 - 110 1.31100 0.31508 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 5 Phụ lục 23: Phân tích phương sai về đạm tổng số của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ MAIN EFFECTS A:TN3.thoigian 1.4983821 3 .4994607 4.007 .0191 B:TN3.nhietdo 4.6183847 2 2.3091924 18.525 .0000 INTERACTIONS AB 8.4293495 6 1.4048916 11.270 .0000 RESIDUAL 2.9917020 24 .1246542 ------------------------------------------------------------------------------ TOTAL (CORRECTED) 17.537818 35 ------------------------------------------------------------------------------ 0 missing values have been excluded. All F-ratios are based on the residual mean square error. Phụ lục 24: Bảng so sánh đạm tổng số giữa thời gian thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 6 9 6.8751111 X 12 9 6.9207778 X 10 9 7.2644444 X 8 9 7.3382222 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 6 - 8 -0.46311 0.34359 * 6 - 10 -0.38933 0.34359 * 6 - 12 -0.04567 0.34359 8 - 10 0.07378 0.34359 8 - 12 0.41744 0.34359 * 10 - 12 0.34367 0.34359 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 25: Bảng so sánh đạm tổng số giữa nhiệt độ thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 60 12 6.8115833 X 110 12 6.8828333 X 100 12 7.6045000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 60 - 100 -0.79292 0.29756 * 60 - 110 -0.07125 0.29756 100 - 110 0.72167 0.29756 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 6 Phụ lục 26: Phân tích phương sai về tỷ lệ đạm của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Source of variation Sum of Squares d.f. Mean square F-ratio Sig. level ------------------------------------------------------------------------------ MAIN EFFECTS A:TN3.thoigian 437.6389 3 145.87963 5.647 .0045 B:TN3.nhietdo 1716.5000 2 858.25000 33.223 .0000 INTERACTIONS AB 2370.6111 6 395.10185 15.294 .0000 RESIDUAL 620.00000 24 25.833333 ------------------------------------------------------------------------------ TOTAL (CORRECTED) 5144.7500 35 ------------------------------------------------------------------------------ 0 missing values have been excluded. All F-ratios are based on the residual mean square error. Phụ lục 27: Bảng so sánh tỷ lệ đạm giữa thời gian thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 6 9 49.444444 X 12 9 51.000000 XX 10 9 55.888889 XX 8 9 58.000000 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 6 - 8 -8.55556 4.94625 * 6 - 10 -6.44444 4.94625 * 6 - 12 -1.55556 4.94625 8 - 10 2.11111 4.94625 8 - 12 7.00000 4.94625 * 10 - 12 4.88889 4.94625 ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. Phụ lục 28: Bảng so sánh tỷ lệ đạm giữa nhiệt độ thủy phân của thí nghiệm 3 ------------------------------------------------------------------------------ Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups ------------------------------------------------------------------------------ 60 12 47.166667 X 110 12 50.416667 X 100 12 63.166667 X ------------------------------------------------------------------------------ contrast difference +/- limits 60 - 100 -16.0000 4.28358 * 60 - 110 -3.25000 4.28358 100 - 110 12.7500 4.28358 * ------------------------------------------------------------------------------ * denotes a statistically significant difference. 50 Phụ lục 6: Kết quả đạm formol của thí nghiệm 3 Nhiệt độ 60oC 100oC 110oC Thời gian Lặp lại 6h 8h 10h 12h 6h 8h 10h 12h 6h 8h 10h 12h 1 2,254 3,01 3,01 4,606 4,9 6,272 4,978 4,158 4,911 4,242 3,5 2,17 2 2,016 2,87 2,87 4,368 3,304 6,39 4,934 4,026 4,004 3,514 3,458 2,254 3 1,918 2,618 2,618 4,475 3,78 6,034 4,922 4,185 4,262 3,976 3,682 2,158 Phụ lục 7: Kết quả đạm tổng số của thí nghiệm 3 Nhiệt độ 60oC 100oC 110oC Thời gian Lặp lại 6h 8h 10h 12h 6h 8h 10h 12h 6h 8h 10h 12h 1 5,911 5,859 7,229 7,623 7,824 8,197 7,35 7,413 7,284 7,448 6,846 5,761 2 6,019 7,455 7,111 7,607 7,046 7,748 8,372 7,269 7,522 7,336 6,81 6,148 3 5,74 6,454 7,465 7,196 7,165 8,274 7,199 7,397 7,365 7,273 6,928 5,873