Tài liệu Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN THỊ THANH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU PROTEIN BỘT VÀ BÃ SẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN RẮN VỚI NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã chuyên ngành : 60 62 01 05 Người hướng dan 1: PGS.TS Bùi Quang Tuấn 2: TS. Nguyễn Thị Huyền NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận Văn này được theo dõi và thu thập hoàn toàn khách quan, trung thực. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận Văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 07 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Trần Thị Thanh Phương i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Bùi Quang Tuấn và TS. Nguyễn Thị Huyền, những người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình em trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Để có bài báo cáo hoàn chỉnh như hôm nay cũng nhờ sự góp ý chia sẻ của các Thầy cô giáo trong bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn qua các đợt báo cáo tiến độ, báo cáo thẩm định. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy cô giáo trong Bộ môn Dinh dưỡng – Thức ăn đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến cho em trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người thân yêu đã luôn động viên, giúp đỡ để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 07 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Trần Thị Thanh Phương ii MỤC LỤC Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ............................................................................................................................ iii Danh mục chữ viết tắt ....................................................................................................... v Danh mục bảng ................................................................................................................ vi Danh mục hình ................................................................................................................ vii Danh mục biểu đồ .......................................................................................................... viii Trích yếu luận văn ........................................................................................................... ix Thesis abstract.................................................................................................................. xi Phần 1. Mở đầu .............................................................................................................. 1 1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................. 2 Phần 2. Tổng quan về tài liệu........................................................................................ 3 2.1 Đặc điểm sinh học của nấm men saccharomyces .............................................. 3 2.1.1. Phân loại ............................................................................................................ 3 2.1.2. Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản và thành phần dinh dưỡng của nấm men ........3 2.2. Cơ sở của việc sử dụng nấm men trong sản xuất và chế biến thức ăn............... 9 2.2.1. Sự tồn tại của Saccharomyces cerevisiae trong đường ruột ............................ 11 2.2.2. Các phương thức tác động của tế bào nấm men trong đường ruột .................. 11 2.3. Tổng quan về cây sắn và tình hình sử dụng các phụ phẩm từ cây săn làm thức ăn chăn nuôi ............................................................................................. 14 2.3.1. Sử dụng vỏ củ sắn làm thức ăn chăn nuôi ....................................................... 17 2.3.2. Sử dụng bã sắn làm thức ăn chăn nuôi ............................................................ 19 2.3.3. Làm giàu protein bột sắn, bã sắn bằng vi sinh vật ........................................... 22 Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ......................................................... 25 3.1. Đối tượng – địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................ 25 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 25 3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .................................................................... 25 3.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 25 3.2.1. Xác định thành phần hoá học của bột và bã sắn trước khi lên men ................. 25 3.2.2. Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp của các chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................................................................... 25 iii 3.2.3. Nghiên cứu cải thiện hàm lượng protein của bột và bã sắn ............................. 25 3.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 25 3.3.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu ............................................................................. 25 3.3.2. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của bột và bã sắn ........................ 26 3.3.3. Đánh giá tỷ lệ tiếp giống thích hợp của các chủng nấm men .......................... 27 3.3.4. Phương pháp lên men làm giàu protein của bột và bã sắn............................... 29 3.4. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................... 30 Phần 4. Kết quả - thảo luận ........................................................................................ 31 4.1. Kết quả phân tích một số thành phần hóa học của bột và bã sắn..................... 31 4.2. Đánh giá tốc độ sinh trưởng và xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp của các chủng nấm men giống ............................................................................... 32 4.2.1. Đánh giá tôc độ sinh trưởng của các chủng nấm men giống ........................... 32 4.2.2. Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp của các chủng nấm men giống ................ 33 4.3. Kết quả nghiên cứu cải thiện hàm lượng protein của bột và bã sắn ................ 36 4.3.1. Đánh giá chất lượng bột và bã sắn lên men với nấm men Saccharomyces cerevisiae ......................................................................................................... 37 4.3.2. Xác định sự biến đổi số lượng tế bào nấm men trong quá trình lên men ........ 42 4.3.3. Xác định sự biến đổi hàm lượng protein của bột và bã sắn trong quá trình lên men .................................................................................................... 44 Phần 5. Kết luận và kiến nghị .................................................................................... 52 5.1 Kết luận ............................................................................................................ 52 5.2. Kiến nghị.......................................................................................................... 52 Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 53 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt cm: Centimet Cs: Cộng sự CT: công thức g: gram h: Giờ Kg: Kilogam mg: Minigam mm: Milimet ml Mililit nm: Nanomet n: Dung lượng mẫu SD: Standard deviation (độ lệch chuẩn) TB: Tế bào VCK: Vật chất khô VSV: Vi sinh vật X: Trung bình µm: Micromet o Độ Celsius C: v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của bã sắn tươi .....................................................20 Bảng 3.1. Các mức bổ sung Ure trong thí nghiệm ......................................................26 Bảng 4.1. Hàm lương protein của bột sắn và bã sắn trước khi lên men ......................31 Bảng 4.2. Tốc độ sinh trưởng và khả năng tích lũy sinh khối của các chủng nấm men giống ....................................................................................................32 Bảng 4.3. Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp .............................................................34 Bảng 4.4. Đánh giá cảm quan chất lượng bột sắn lên men..........................................38 Bảng 4.5. Đánh giá sự thay đổi của pH bột sắn trong quá trình lên men ....................39 Bảng 4.6. Đánh giá cảm quan chất lượng bã sắn lên men ...........................................41 Bảng 4.7. Đánh giá sự thay đổi của pH bã sắn trong quá trình lên men......................42 Bảng 4.8. Sự biến đổi số lượng tế bào nấm men trong quá trình ủ .............................42 Bảng 4.9. Kết quả xác định hàm lượng protein của bột sắn lên men ..........................44 Bảng 4.10. Kết quả xác định hàm lượng protein của bã sắn lên men............................46 Bảng 4.11. So sánh biến động hàm lượng protein thô của bột sắn và bã sắn lên men.......49 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu tạo của nấm men Saccharomyces cerevisiae ......................................... 3 Hình 2.2. Vị trí của nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................................. 4 Hình 2.3. Nấm men S. cerevisiae và hình thức sinh sản ............................................... 7 Hình 4.1. Hình thái tế bào của chủng SAC3 và SAC4 sau 48 giờ nuôi cấy ................. 35 Hình 4.2. Các bình nuôi cấy nấm men với 3 mức tiếp giống ...................................... 36 Hình 4.3. Đánh giá cảm quan bột sắn lên men ............................................................ 39 vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1. Số lượng tế bào của các chủng nấm men tại 48h với các mức tiếp giống khác nhau ....................................................................................... 34 Biểu đồ 4.2. So sánh số lượng TB nấm men ở các công thức lên men. ....................... 43 Biểu đồ 4.3. Hàm lượng protein của bột sắn trong quá trình lên men .......................... 47 Biểu đồ 4.4. Hàm lượng protein của bã sắn trong quá trình lên men ........................... 48 Biểu đồ 4.5. So sánh hàm lượng protein của bột sắn và bã sắn sau 7 ngày lên men ........................................................................................................... 50 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN 1. Tên tác giả: Trần Thị Thanh Phương 2. Tên luận văn: “Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae”. 3. Ngành: Chăn Nuôi Mã số: 60 62 01 05 4. Cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 5. Kết quả nghiên cứu chính Diện tích trồng sắn của cả nước năm 2015 là 566,5 nghìn ha, sản lượng củ sắn đạt 10673,7 nghìn tấn. Lượng bã sắn ước tính 4803,2 nghìn tấn. Bột sắn và bã sắn đã và đang là nguồn thức ăn chăn nuôi quan trọng trong quy mô nông hộ cũng như quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, bột sắn và bã sắn có hàm lượng protein thấp 2,58 -2,75% (VCK). Do vậy các phương pháp nghiên cứu nhằm cải thiện hàm lượng protein trong bột và bã sắn đã được quan tâm trên toàn thế giới. Hướng nghiên cứu mới trong làm giàu protein của bột sắn và bã sắn là sử dụng vi sinh vật. Quá trình làm giàu protein qua con đường lên men với các chủng vi sinh vật chọn lọc đã được chứng minh là rẻ tiền nhất và giá trị protein của sắn được cải thiện hiệu quả nhất. Mục tiêu của nghiên cứu này là lựa chọn các chủng nấm men (Saccharomyces cerevisiae) tốt có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh trên các môi trường có bổ sung nguồn N khác nhau nhằm cải thiện hàm lượng protein của bột sắn và bã sắn. Giống nấm men (Saccharomyces cerevisiae) được phân lập, chọn lọc từ các mẫu bánh men rượu và lưu giữ giống tại bộ môn Dinh dưỡng – Thức ăn, Khoa Chăn nuôi gồm 05 chủng ký hiệu là SAC1, SAC2, SAC3, SAC4 và SAC5. Các chủng nấm men này được nuôi cấy trên môi trường Hansen dịch thể với tỷ lệ tiếp giống 1, 3, 5%. Nhiệt độ nuôi cấy 30oC trong 48h. Sau 48h nuôi cấy số lượng TB thu được lớn nhất với tốc độ tăng trưởng cao nhất ở mức tiếp giống 5% ở hai chủng SAC3 với 136,25 triệu/ml, tăng 165,88% và ở chủng SAC4 với 120,75 triệu TB/ml, tăng 126,92% so với số lượng TB nuôi cấy ban đầu. Hai chủng SAC3 và SAC4 cũng có số lượng TB nảy chồi cao nhất tương ứng là 69,50 triệu/ml và 53,75 triệu/ml. Từ kết quả trên hai chủng SAC3 và SAC4 đã được lựa chọn thí nghiệm lên men bột và bã sắn. Hai chủng nấm men SAC3 và SAC4 được nuôi cấy trên môi trường bổ sung ure với các mức là 21,7; 32,6; 43,5 g/lít. Các mức bổ sung ure được tính sao cho hàm lượng N (%) có trong môi trường nuôi cấy là CT1 = 10g N, CT2 = 15g N và CT3 = 20g N. Môi trường nuôi cấy giống được trộn đều với bột sắn và bã sắn, đảm bảo độ ẩm từ 4555%. Tiến hành nuôi cấy ở nhiệt độ phòng với nhiệt độ dao động từ 25-30oC trong 1, 3, ix 5 và 7 ngày. Sau thời gian nuôi cầy các chỉ tiêu đành giá gồm: đánh giá cảm quan, xác định pH, phân tích hàm lượng protein thô, protein thuần, N- phi protein và đếm số lượng TB nấm men. Đánh giá cảm quan cho thấy chất lượng bột sắn và bã sắn lên men tốt nhất ở ngày thứ 3 và ngày thứ 5. Các công thức lên men đều có mùi thơm và chua nhẹ. Về thành phần hóa học, kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng protein thô, protein thuần của bột sắn và bã sắn lên men đều đạt cao nhất vào ngày thứ 5 ở CT2 (15gN). Hàm lượng protein thô trong bột sắn 10,41% VCK, tăng 278,55% so với ban đầu. Hàm lượng protein thô trong bã sắn là 9,32% VCK, tăng 261,24% so với ban đầu. Tỷ lệ protein thuần/protein thô trong bã sắn là 86,59% và trong bột sắn là 88,64%. Như vậy, để cải thiện protein trong bột sắn và bã sắn đạt hiệu quả cao nhất thì nên sử dụng hai chủng nấm men SAC 3 và SAC4 nuôi trên môi trường có hàm lượng 15gN, tương ứng 32,6 g ure/lít. x THESIS ABSTRACT 1. Name: Tran Thi Thanh Phuong 2. Thesis title: "Research on enrichment of protein in cassava and tapioca by product by solid fermentation method with saccharomyces cerevisiae yeast". 3. Faculty of Animal Science 4. Code: 60 62 01 05 5. Training Institution: Vietnam National University Of Agriculture 6. Main research results The objective of this study was to select the most suitable Saccharomyces cerevisiae strains which are able to grown well on medium with different level of N to improve the protein content of cassava powder and cassava pulp. Five strains of Saccharomyces cerevisiae was isolated from wine yeast samples and was stored in the Department of Animal Nutrition and Feed Technology, Faculty of Animal Science. Five strains of Saccharomyces cerevisiae were SAC1, SAC2, SAC3, SAC4 and SAC5 . Five strains were cultured on Hansen medium with 1, 3, 5% of strains content at 30oC for 48h. After 48h culturing, the number of cell with 5% of strains content in SAC3 was highest with 136.25 million/ml, following by in SAC4 with 120.75 million/ml. The growth rate of SAC3 and SAC4 were highest with 165.88 and 126.92% respectively, compared to initial. As a result, SAC3 and SAC4 strains were selected to incubate with cassava powder and cassava pulp. The SAC3 and SAC4 strains were cultured on medium with the level of urea supplementation 21.7; 32.6; 43.5 g/liter. Levels of urea supplementation were calculated based on N content (%) in the medium with CT1 = 10g N, CT2 = 15g N and CT3 = 20g N. Cassava powder and cassave pulp were incubated with the urea supplementation medium, the moisture of mixture about 45-55%. This mixture was incubated at 25-30°C for 1, 3, 5 and 7 days. After incubation time, this mixture was evaluated sensory and was determined pH, crude protein, true protein, Non-protein nitrogen and number of yeast cell. The results of evaluation sensory of the mixture showed that the sensory of cassava powder and cassava pulp was best after 3 days and 5 days of incubation. After 3 to 5 days of incubation, all fermented mixtures had aromatic smell and slightly sour. On the chemical composition, the results showed that crude protein, true protein content of fermented cassava powder and cassava pulp were highest after 5 days incubation in CT2 (15gN). Crude protein content of cassava powder was 10.41%DM, xi increasing 278.55%, compared to initial. The crude protein content of cassava pulp was 9.32% DM, increasing 261.24% compared to initial. The true protein: crude protein ratio of cassava pulp was 86.59% and of cassava powder was 88.64%. Therefore, to improve the protein content of cassava powder and cassava pulp should be used SAC 3 and SAC4 strains and they should be cultured on medium with 15gN, respectively 32.6 g urea/liter. xii PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi nước ta đang phát triển mạnh mẽ, nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp trong những năm gần đây ngày một tăng lên. Tuy nhiên việc sản xuất lại phụ thuộc khá nhiều vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu tăng bình quân 20-25%/năm, trong đó, giá trị nhập khẩu các nguyên liệu giàu protein như khô dầu đỗ tương, bột cá... tăng lên hàng năm. Theo Tổng cục Hải quan (2013), tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi cả nước ước đạt 3,08 tỷ USD, tăng 25,4%; trong đó trị giá trị nhập khẩu khô dầu đậu tương là 1,74 tỷ USD, tăng 37,9% so với năm 2012. Vì vậy, việc chủ động được nguồn nguyên liệu, sử dụng nguồn có sẵn trong nước, giá thành rẻ là định hướng quan trọng để giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu ngoại nhập, giảm giá thành thức ăn chăn nuôi, tăng việc làm trong nước và giảm ngoại tệ nhập khẩu các mặt hàng này. Ở nước ta, sắn là loại cây lương thực và công nghiệp khá phổ biến, dễ trồng, có thể canh tác tại nhiều địa phương do điều kiện thời tiết, khí hậu và thổ nhưỡng nước ta khá phù hợp cho sự phát triển của loại cây này. Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT (2013) diện tích trồng sắn cả nước ước đạt 544,3 nghìn ha với năng suất bình quân là 17,9 tấn/ha và sản lượng ước đạt 9,74 triệu tấn, đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng, dồi dào cho sản xuất thức ăn chăn nuôi . Hiện nay trong chăn nuôi, bột sắn và bã sắn được sử dụng như là nguyên liệu cung cấp năng lượng do có hàm lượng xơ và tinh bột cao (Sukombat et al., 2015). Tuy nhiên, bột sắn và bã sắn có hàm lượng protein thô khá thấp, khoảng 0.3- 3,5% (Bradbury and Holloway, 1988; Montagnac et al., 2009). Như vậy, nếu có công nghệ chế biến phù hợp, đặc biệt là làm giàu được protein cho bột sắn và bã sắn thì đây là loại nguyên liệu có tiềm năng lớn. Trên thế giới, đã có nhiều hướng tiếp cận nhằm làm giàu protein của một số loại nông sản nói chung và bột sắn, bã sắn nói riêng. Nhiều loại enzyme sử dụng trong chăn nuôi cũng thu được từ nấm mốc (Maurince Raimbault et al., 1985; Ezekiel et al., 2010), Tuy nhiên, việc sử dụng nấm mốc để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ chăn nuôi cần phải cân nhắc do sự tồn tại các bào tử mốc có thể gây hại cho vật nuôi, nhất là khâu lựa chọn chủng “lành tính” rất quan trọng. Quá trình làm giàu protein qua con đường lên men với các chủng vi sinh 1 vật như Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cereviceae và Rhizopus oryzae… đã được các nghiên cứu chứng minh là rẻ tiền và giá trị protein của sắn được cải thiện hiệu quả (Srinorakutara et al., 2006; Ubalua, 2007; Boonnopetal et al., 2009; Polyorachetal et al., 2010; Gunawan et al., 2015). Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện để tài “Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae” nhằm giúp giảm các nguồn thức ăn giàu protein truyền thống sử dụng trong chăn nuôi, giảm chi phí thức ăn trong sản xuất chăn nuôi. 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được tiến hành nhằm mục tiêu: Lựa chọn các chủng nấm nem tốt có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh để tổng hợp protein từ nguồn N phi protein tạo ra sinh khối vi sinh vật cải thiện protein trong bột sắn và bã sắn để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Sử dụng các chủng nấm men chọn lọc để lên men bột và bã sắn trên các môi trường có bổ sung nguồn N khác nhau nhằm làm tăng hàm lượng protein của bột và bã sắn. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN SACCHAROMYCES 2.1.1. Phân loại Saccharomyces là một giống nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất rượu, bia, cồn.... Saccharomyces còn được gọi là nấm đường, lên men tốt đường glucose và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới.hac Giống Saccharomyces có khoảng 40 loài (Walt, 1970) và các loài trong giống này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong thực phẩm. Chúng có nhiều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chín, phấn hoa… Trong đó, loại được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae, nó được dùng để sản xuất rượu vang, bánh mì và bia từ hàng nghìn năm trước. Saccharomyces cerevisiae thuộc giới Nấm, ngành Ascomycota, lớp Saccharomycestes, bộ Saccharomycetales, họ Saccharomycetaceae, giống Saccharomyces. 2.1.2. Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản và thành phần dinh dưỡng của nấm men a. Đặc điểm hình thái, cấu tạo Saccharomyces cerevisiae có dạng hình cầu hay hình trứng, có kích thuớc nhỏ, từ 5-6 đến 10-14 µm, sinh sản bằng cách tạo chồi và tạo bào tử. Hình 2.1. Cấu tạo của nấm men Saccharomyces cerevisiae 3 Nguồn dinh dưỡng chủ yếu của chúng là đường glucose, galactose, saccharose, maltose như nguồn cacbon, sử dụng chúng sử dụng axit amin và muối amon như nguồn nitơ. Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: Vách tế bào, màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào. Tế bào chất: gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ máy golgi, lysosom, không bào (chứa các sản phẩm bị phân cắt, hay chất độc lạ có thể có hại cho tế bào). Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất. Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào. Nhân nấm men có phần trên là trung thể (centrosome) và centrochrometin và phần đáy của nhân có thêm không bào (vacuole), bên trong chứa 6 cặp nhiễm sắc thể (NST) và bên ngoài màng nhân có nhiều ti thể bám quanh. Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào. Hình 2.2 Vị trí của nấm men Saccharomyces cerevisiae Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy và tình trạng sinh lý của tế bào. 4 Nấm men ép có chứa 70 - 75% nước, 25 - 30% còn lại là chất khô. Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngoài tế bào và phần nước nằm trong tế bào. Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào. Ví dụ: khi nuôi trong môi trường NaCl thì lượng nước trong tế bào giảm. Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm protein và các chất có Nitơ khác chiếm 50% , chất béo 1,6%, hydrat cacbon 33,2%, mô tế bào 7,6%, tro 7,6%.Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng như quá trình lên men. Hydrat cacbon gồm: polysaccharic, glycogen, trehalose ( 12 - 12,5% ), mannan (18,7 - 24,9%), glucan ( 9,47 - 10,96% ) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự biến đổi hydrat cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và axit clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong axit acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào. Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó : lượng trehalose càng cao nấm men càng bền. Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpho lipit, sterol tự do và nhiều sterol, este. Tro chiếm 6,5 - 12% lượng chất khô trong nấm men và dao động tùy theo môi trường nuôi cấy. b. Đặc điểm sinh trưởng, sinh sản  Giai đoạn thích nghi Là giai đoạn lúc cấy nấm men vào môi trường đến lúc chúng bắt đầu sinh sản. Ở giai đoạn này chúng còn phải thích nghi với điều kiện môi trường mới. Trong giai đoạn này, tế bào nấm men trải qua sự biến đổi lớn về hình thái và sinh lý, kích thước tăng lên đáng kể và chúng trở nên nhạy cảm với tác động bên ngoài. Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này không tăng hoặc tăng không đáng kể nhưng sự trao đổi chất lại diễn ra mạnh mẽ.  Giai đoạn Logarit Đây là giai đoạn thích hợp để xác định năng lượng sinh sản, thời gian nảy chồi, nhưng không nên đánh giá kích thước của tế bào cũng như những dấu hiệu khác của khuẩn lạc. Do đó trong thời kỳ đầu của giai đoạn này, tốc độ sinh sản 5 của tế bào thường nhanh hơn tốc độ hình thành tế bào chất nên kích thước của tế bào có phần nhỏ đi. Trong giai đoạn này số lượng và sinh khối của tế bào tăng theo cấp số nhân, khả năng thích ứng với những điều kiện không thuận lợi của môi trường ngoài tăng lên rõ rệt, đồng thời xuất hiện chức năng lên men rượu. Trong khi đó, dinh dưỡng cung cấp cho nấm men không phải là vô tận cộng với việc trong môi trường sẽ xuất hiện và tích tụ các sản phẩm không cần thiết đối với nuôi cấy. Vì vậy, việc phát triển của nấm men đã không còn thuận lợi và quá trình này chuyển sang giai đoạn ổn định.  Giai đoạn ổn định Số lượng tế bào trong giai đoạn này không tăng nữa, có thể do cân bằng giữa số lượng tế bào sinh ra và số lượng tế bào chết đi. Song kích thước tế bào tăng rõ rệt. Quá trình lên men rượu cũng bắt đầu trong giai đoạn này.  Giai đoạn thoái hóa Số lượng tế bào giảm xuống do hiện tượng tiêu hủy. Lượng protein và acid nucleic giảm xuống, glycogen và treganose hoàn toàn tiêu biến. Như vậy có thể thấy số lượng tế bào nấm men đạt cao nhất ở giai đoạn logarit, song sinh khối tế bào lại đạt cao nhất ở giai đoạn ổn định vì khối lượng tế bào ở giai đoạn này lớn. * Sinh sản vô tính: Gồm hai hình thức là tự phân và gián phân: Sinh sản vô tính ở nấm men thường gặp nhất là nẩy chồi, khi một chồi hoàn chỉnh sẽ phát triển ngay, ở đó chồi sẽ nối liền với tế bào mẹ (bud scar) và khi chồi rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản (birth scar). * Sinh sản hữu tính Dạng sinh sản hữu tính ở nấm men là dạng các bào tử túi (ascospore) được sinh ra từ các túi (asci). Có thể xảy ra sự tiếp hợp (conjugation) giữa hai tế bào nấm men tách rời hoặc giữa tế bào mẹ và chồi. Nếu 2 tế bào nấm men có hình thái kích thước giống nhau tiếp hợp với nhau thì được gọi là tiếp hợp đẳng giao. Nếu 2 tế bào nấm men khác nhau thì gọi là tiếp hợp dị giao. Còn có cả sự biến nạp trực tiếp trong 1 tế bào sinh dưỡng (vegetative cell), tế bào này biến thành túi không qua tiếp hợp (unconjugated ascus). Saccharomyces cũng có hình thức sinh sản hữu tính, mỗi túi bào tử gồm 4 bào tử nang đôi khi là 8 bào tử. Bào tử túi ở chi Saccharomyces có dạng hình cầu, hình bầu dục; bề mặt bào tử túi có thể nhẵn. 6 Hình 2.3 Nấm men S. cerevisiae và hình thức sinh sản Chu trình sinh sản của Saccharomyces serevisiae có 2 giai đoạn đơn bội và lưỡng bội. Đầu tiên tế bào sinh dưỡng đơn bội (n) sinh sôi nảy nở theo lối nảy chồi. Sau đó 2 tế bào đơn bội kết hợp với nhau, có sự trao đổi của tế bào chất và nhân hình thành tế bào lưỡng bội (2n). Tế bào lưỡng bội lại nảy chồi (sinh sản sinh dưỡng) thành nhiều tế bào lưỡng bội khác, cuối cùng hình thành hợp tử. Nhân của hợp tử phân chia giảm nhiễm thành 4 nhân đơn bội. Mỗi nhân đơn bội được bao bọc nguyên sinh chất, hình thành màng, tạo thành 4 bào tử nằm trong một túi gọi là bào tử túi. Khi túi vỡ, bào tử ra ngoài phát triển thành tế bào dinh dưỡng và lại phân chia theo lối này rồi tiếp tục chu trình sống c. Dinh dưỡng và trao đổi chất của tế bào nấm men Qua thành phần nguyên tố hóa học của nấm men cho phép chúng ta nói rằng muốn tạo được tế bào nấm men cần có các nguyên tố: C, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe và một số nguyên tố khác. Do đó nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của men cần có các nguyên tố trên tham gia dưới hình thức các hợp chất hóa học. Dinh dưỡng Cacbon: Nguồn Cacbon cung cấp là các loại đường khác nhau: saccarose, maltose, lactose, glucose… 7