Tài liệu Nghiên cứu quy trình tách chiết beta glucan từ tế bào saccharomyces cerevisiae trong bã men bia

GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT BETA GLUCAN TỪ TẾ BÀO SACCHAROMYCES CEREVISIAE TRONG BÃ MEN BIA. Chuyên Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm GVHD: Th.S Lý Thị Minh Hiền SVTH: Đoàn Hạnh Kiểm MSSV: 1053010349 BÌNH DƯƠNG, ngày 22 tháng 5 năm 2014 SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 1 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin trân trọng gửi lòng biết ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh. Ban chủ nhiệm, các Thầy Cô Bộ môn Ngành Công Nghệ Thực Phẩm và các Thầy Cô Khoa Công nghệ sinh học. Cô ThS. Lý Thị Minh Hiền Giảng viên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho việc thực hiện và hoàn thành đề tài thực tập tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn: Ban giám đốc Công Ty Bia Hoàng Long. Em rất biết ơn gia đình đã hết lòng hỗ trợ về mọi mặt để em hoàn thành đề tài. Và tất cả các bạn sinh viên khoa Công nghệ sinh học đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài, nhất là những lúc khó khăn. Em xin chân thành cảm ơn! Bình Dương, ngày 22 tháng 5 năm 2014 Sinh viên thực hiện Đoàn Hạnh Kiểm SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 2 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU .................................................... 3 1.1. PHẾ LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA......................................... 4 1.1.1. Bã malt. .......................................................................................................... 4 1.1.2. Mầm malt ....................................................................................................... 5 1.1.3. Cặn protein. .................................................................................................... 6 1.1.4. Các phế liệu hạt .............................................................................................. 7 1.1.5. CO2 của lên men bia....................................................................................... 7 1.1.6. Nấm men bia .................................................................................................. 7 1.2. TỔNG QUAN VỀ BETA GLUCAN .......................................................... 12 1.2.1. Lịch sử nghiên cứu. ...................................................................................... 12 1.2.2. Cấu trúc của β- Glucan................................................................................. 15 1.2.3. Nguồn nguyên liệu chứa β – glucan............................................................. 17 1.2.4. Tính chất của β – glucan. ............................................................................. 19 1.2.5. Cơ chế tác động của β – glucan.. ................................................................. 19 1.2.6. Tác dụng của β – glucan. đối với sinh vật ................................................... 21 1.2.7. Ứng dụng của β – glucan. ............................................................................ 25 1.2.8. Thu nhận và tinh sạch .................................................................................. 28 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 32 2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ............................................. 33 2.2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ................................................. 33 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 33 2.2.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất. .......................................................................... 33 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 33 2.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp đến quá trình tách chiết β- glucan .............................................................................................. 33 2.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ rửa bã nấm men đến quá trình tách chiết β- glucan. ............................................................................. 42 SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 3 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN 2.3.3. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan.............................................................................. 44 2.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan. ...................................................................... 45 2.3.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan .............................................................................................. 47 2.3.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý bằng NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan..................................................... 48 2.3.7. Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ acetone/cặn bã men đến quá trình tách chiết β- glucan.............................................................................. 49 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 51 3.1. Ảnh hưởng của các phương pháp tách chiết đến hiệu suất và độ tinh sạch β- glucan ....................................................................................................... 52 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ rửa bã nấm men đến quá trình tách chiết βglucan ........................................................................................................... 53 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ Enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan. ...................................................................................................... 55 3.4 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan ....................................................................................................... 56 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan. ............ 57 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian quá trình xử lý NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan. ..................................................................................... 59 3.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ acetone/cặn bã men đến quá trình tách chiết β-glucan ........................................................................................................ 61 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 63 4.1. Kết Luận ....................................................................................................... 64 4.2. Kiến Nghị ..................................................................................................... 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 65 PHỤ LỤC SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 4 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần bã malt (%) .............................................................................4 Bảng 1.2: Thành phần trung bình của tro (%).............................................................5 Bảng 1.3: Thành phần hóa học của mầm malt (%). ....................................................5 Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình của cặn protein như sau: (%) ...................6 Bảng 1.5: Thành phần các chất trong men bia ép (%). ..............................................9 Bảng 1.6: Bảng hàm lượng chất khô của nấm men bia ..............................................9 Bảng 1.7: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô. ........................................10 Bảng 1.8: Bảng các thành phần chính trong thành tế bào nấm men. ........................17 Bảng 2.1. Bảng bố trí thí nghiệm 1 ...........................................................................42 Bảng 2.2: Bảng bố trí thí nghiệm 2 ...........................................................................43 Bảng 2.3: Bảng bố trí thí nghiệm 3 ...........................................................................44 Bảng 2.4: Bảng bố trí thí nghiệm 4 ...........................................................................46 Bảng 2.5: Bảng bố trí thí nghiệm 5 ...........................................................................47 Bảng 2.6: Bảng bố trí thí nghiệm 6 ...........................................................................48 Bảng 2.7: Bảng bố trí thí nghiệm 7 ...........................................................................49 Bảng 3.1. Bảng lượng đường tổng và hiệu suất thu hồi β- glucan từ bã men bia bằng các phương pháp tách chiết khác nhau .............................................................52 Bảng 3.2: Bảng hàm lượng đường tổng và hiệu suất thu hồi ở các nhiệt độ rửa men khác nhau...........................................................................................................54 Bảng 3.3: Bảng hàm lượng đường tổng và hiệu suất thu hồi β- glucan của quá trình xử lý enzyme protease ở các nồng độ khác nhau. .....................................................55 Bảng 3.4: Bảng hàm lượng đường tổng và hiệu suất thu hồi β- glucan ở các thời gian xử lý enzyme khác nhau. ...................................................................................56 SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 5 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.5: Bảng hàm lượng đường tổng và hiệu suất tách chiết beta glucan ở các nồng độ NaOH khác nhau. ........................................................................................58 Bảng 3.6: Bảng hiệu suất thu hồi và hàm lượng đường tổng ở các chế độ xử lý NaOH khác nhau .......................................................................................................59 Bảng 3.7: Bảng hàm lượng đường tổng ở các tỉ lệ acetone/cặn bã men khác nhau 61 SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 6 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc hóa học vủa β-glucan ..................................................................15 Hình 1.2: Cấu trúc không gian của phân tử β – Glucan ............................................16 Hình 1.3: Cấu trúc thành ngoài tế bào nấm men .......................................................16 Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp tách chiết β- glucan bằng phương pháp hóa học ......34 Hình 2.2: Sơ đồ phương pháp tách chiết β- glucan bằng phương pháp sinh học tự phân. ..........................................................................................................................37 Hình 2.3 Sơ đồ phương pháp tách chiết β- glucan bằng phương pháp sinh học sử dụng enzyme protease. ..............................................................................................39 SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 7 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay công 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. Nếu nó không được xử lý tốt thì sẽ gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên trong bã men bia chứa khoảng 60% lượng chất rắn thô mà chủ yếu là thành tế bào nấm men. Trong đó beta glucan chiếm 50-60% trọng lượng khô của thành tế bào nấm men. Beta glucan thuộc nhóm polysaccharide, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra được những hoạt chất có lợi của beta glucan như khả năng kích thích miễn dịch, tác động tích cực đáng kể đến hệ thống bảo vệ cơ thể, tăng cường tính đề kháng của cơ thể đến phần lớn các loại bệnh xâm nhập từ bên ngoài (Kogan,2000; Stone & Clarke, 1992) hay ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm. Ở nước ta hiện nay các công trình nghiên cứu về việc tách chiết beta glucan từ bã men bia còn khá mới mẻ, các quá trình tách chiết beta glucan sử dụng các phương pháp hóa lý nhưng những phương pháp đó ít nhiều ảnh hưởng đến beta glucan (Aspinall, Krishnamurthy, Furda, & Khan, 1975; Whistler & BeMiller, 1958). Như vậy, năng suất thường thấp, dẫn tới giá cao, hoặc độ tinh khiết của glucan bị giảm, với việc nghiên cứu sử dụng enzyme vào quá trình tách chiết sẽ mang lại hiệu quả thu hồi sản phẩm cao, với độ tinh khiết cao. Sản phẩm phụ trong quá trình tách chiết sẽ được sử dụng trong phụ gia công nghiệp chế biến thực phẩm. Ngày nay, các phụ gia có nguồn gốc hóa học hay lý học ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của người tiêu dùng. Vì thế các nhà sản xuất luôn tìm kiếm những phụ gia an toàn thay thế có nguồn gốc từ động vật, thực vật, đặc biệt là vi sinh vật. Việc tìm thấy beta glucan trong Saccharomyces cerevisiae đã giúp cho ngành sản xuất phụ gia an toàn ngày càng phát triển. Vì beta glucan là một chất có hoạt tính sinh học cao, an toàn với con người hàng ngàn năm trước trong nhiều nguồn thực phẩm của con người và được FDA khuyên dùng trong khẩu phần dinh dưỡng cho người lớn và trẻ em trên 1 tuổi. Với những ưu điểm trên của beta glucan thì việc tìm nguồn thu nhận để sản xuất ra SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 1 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP nhiều beta glucan ứng dụng vào công nghệ thực phẩm đã được các nhà sản xuất luôn quan tâm. Nhằm tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng nhưng vẫn đảm bảo giá thành hợp lý cho người tiêu dùng. Do đó chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình tách chiết beta-glucan thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae trong bã men bia” nhằm sử dụng bã men bia thải ra một cách có hiệu quả giải quyết được nhiều vấn đề như giảm ô nhiễm môi trường chủ yếu là ô nhiễm nước thải, đem lại một số hiệu quả kinh tế, tận dụng hiệu quả các sản phẩm phụ để tạo ra nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Mục tiêu đề tài: Xây dựng được quy trình tách chiết thu nhận beta glucan từ thành tế bào Saccharomyces cerevisiae trong bã men bia. Nội dung chuyên đề: Tách beta glucan từ tế bào Saccharomyces Cerevisiae.  Khảo sát các phương pháp ảnh hưởng đến quy trình tách chiết β- glucan.  Khảo sát ảnh hưởng của quá trình rửa bã men đến quá trình tách chiết βglucan.  Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan.  Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme protease đến quá trình tách chiết β- glucan.  Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan.  Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý NaOH đến quá trình tách chiết β- glucan.  Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ acetone/cặn bã men đến quá trình tách trình tách chiết β- glucan. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 2 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 3 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN 1.1. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP PHẾ LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA. [26] 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. Ngoài ra CO2 là nguồn phế liệu có thể tái sử dụng để tăng chất lượng bia thì bã malt và nấm men bia là nguồn phế liệu có ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm và thức ăn gia súc về số lượng và giá trị dinh dưỡng. 1.1.1. Bã malt. Bã malt được tạo ra trong quá trình dịch hóa và lọc dịch đường. Trong quá trình dịch hóa, dưới tác dụng của các enzyme amylase, protease và men khác thì 65- 75% vật chất khô của malt sẽ chuyển vào dịch lọc sau khi lọc, còn lại nằm trong bã malt. Tùy thuộc vào phương pháp tách và vận chuyển mà ẩm của bã dao động từ 75- 85%. Với độ ẩm này thì bã malt được làm thức ăn gia súc. Bã malt thường có dạng sền sệt, có màu nâu nhạt, vị ngọt và mùi mạch nha. Bảng 1.1: Thành phần bã malt (%) Chỉ số Bã thô Bã sấy Độ ẩm 73,6 9,0 Protein 6,36 25,5 Lipid 1,7 7,5 Chất hòa tan không có 9,72 37,3 Cellulose 5,1 16,0 Tro 1,2 4,6 Nhiệt lượng bã (cal) 115 440 nitơ (Densikow M.T.,1963) Tro của bã malt giàu muối photpho, calci, magie, và hàm lượng của chúng phụ thuộc và thành phần của nước dùng để dịch hóa. Thành phần trung bình của tro như bảng 1.2: SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 4 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 1.2: Thành phần trung bình của tro (%). Thành phần K2 0 Hàm lượng (%) 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 khô đối với gia súc có khả năng kích thích tạo sữa và thịt khá tốt, do đó được dùng làm thức ăn vừa cho bò sữa vừa cho súc vật có sừng lớn. 1.1.2. Mầm malt Mầm malt được tách ra khỏi malt trong thời gian sấy và khi xử lý với malt trên máy tách mầm. Trong công nghiệp bia, phế liệu mầm khô chiếm 3-5% trọng lượng malt thu được. Bảng 1.3: Thành phần hóa học của mầm malt (%). Chỉ số Malt màu đậm Malt màu nhạt Malt nghiền sơ bộ Nước 7,09 8,8 10,07 Protein 30,88 30,06 34,18 Lipid 1,63 1,95 2,23 43,87 44,53 35,18 Cenlulose 9,64 8,64 11,42 Tro 6,95 6,02 7,05 Chất hòa tan không có nitơ (Densikow M.T.,1963) SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 5 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Ứng dụng: Trong ngành chăn nuôi 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 một con vật, thường là trâu bò. Nhưng do mầm có tính hút ẩm cao và tăng thể tích khá lớn và mang tính độc, trong công 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 rỉ đường. 1.1.3. Cặn protein Khi làm lạnh dịch bia, cặn protein sẽ được tạo ra ở các đáy đĩa làm lạnh hoặc ở các đáy thùng lắng. Trong thời gian làm lạnh dịch bia, các protein cao phân tử đã đông tụ sẽ được kết lắng xuống. Thành phần hóa học và lý tưởng của cặn phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và điều kiện kỹ thuật pha chế dịch bia. Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình của cặn protein như sau: (%) Nước 79,6 Protein 7,0 Nhựa hoa houblon 3,3 Chất hòa tan không có nitơ 7,7 Cenlulose 1,2 Tro 1,2 (Densikow M.T.,1963) Ứng dụng: Do có chứa các chất đủ tiêu chuẩn được sử dụng làm thức ăn gia súc khô. Các phế liệu hạt khác thường đắng của hoa houblon nên cặn thường có vị đắng, vì vậy cặn không được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng nguyên chất mà được dùng ở dạng trộn lẫn với các thức ăn gia súc khác. Ngoài ra, ở một số nước người ta còn sử dụng cặn protein làm thức ăn cho cá và phân bón cho cây trồng. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 6 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.1.4. 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 các hạt, các phế liệu được thu lại ở máy ly tâm, ở các máy phân loại. Khi ngâm hạt đại mạch thu được phế liệu gồm các hạt đại mạch lép và vụn rơm. Phế liệu khi nghiền thóc malt là vỏ trấu và các đoạn mầm. Ứng dụng: Phần phế liệu hạt sẽ được phân loại lại, phần được các nhà máy bia bán đi. 1.1.5. CO2 của lên men bia Trong thời kì 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 đáng kể, do đó trong các nhà máy bia người ta thường sử dụng một lượng CO2 này để làm tăng chất lượng bia nhờ độ tăng độ bão hòa CO2 trong giai đoạn đóng chai hay dùng trong sản xuất các loại nước giải khát không cồn. Tuy nhiên cần lưu ý, sản xuất công nghiệp CO2 thoát ra khi lên men chỉ thích hợp ở những nhà máy bia có công suất lớn trên 50 triệu lít/năm, trong điều kiện các thùng lên men hoàn toàn kín và sản xuất bia theo quy trình kỹ thuật thông thường. Ở Mỹ, việc thu hồi CO2 của lên men đã được thực hiện ở hầu khắp các nhà máy bia. Để làm điều đó, tất cả các thùng lên men phải được làm rất kín và được trang bị các van an toàn 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 khô bằng silicagel hoặc được làm lạnh hoặc làm sạch lần nữa. Đôi khi người ta còn cho thêm một ít chất thơm. Khí CO2 thành phẩm sẽ được bảo quản ở 5 at, còn CO2 lỏng thì ở 20 at. 1.1.6. Nấm men bia 1.1.6.1. Khái quát về nấm men Nấm men là tên chung để chỉ những nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sống riêng lẻ hoặc sống thành từng đám, không di động và sinh sản vô tính chủ yếu bằng hình thức nảy chồi. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 7 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên như trong đất, nước, lương thực thực phẩm…, đặc biệt có nhiều trong các loại hoa quả chín, ngọt. 1.1.6.2. Hình dạng Nấm men thường có dạng hình trứng, hình bầu dục (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ellipsoideus…), hình tròn (Candida utilis), hình ống dài (Pichia), hình quả dưa chuột (Saccharomyces pastorianus), hình một đầu nhọn (Brettanomyces), hình tam giác (Trigonopsis) và một số hình đặc biệt khác. 1.1.6.3. Kích thước Được Meyen mô tả vào năm 1938, tế bào nấm men 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. Nguồn dinh dưỡng chủ yếu của chúng là sử dụng glucose, galactose, saccharose, maltose như nguồn carbon, chúng sử dụng acid amin và muối amon như nguồn nitơ. 1.1.6.4. Sự sinh trưởng của nấm men Khuẩn lạc có màu trắng nhạt, rìa tròn, lồi lên, bề mặt sáng lấp lánh, đường kính 1–2 mm vào ngày thứ ba. Phát triển tối ưu ở 33–35oC trong môi trường chứa 10–30% glucose. Nhiệt độ tối thiểu là 4oC trong 10% glucose và 13oC trong 50% glucose, nhiệt độ tối đa là 38–39oC. Có khả năng phát triển ở pH = 1,6 trong HCl; pH = 1,7 trong H3PO4 và pH = 1,8 – 2 trong acid hữu cơ, có sức chịu đựng lớn nhất đối với acid benzoic 100 mg/kg ở pH = 2,5–4 và acid sorbic 200 mg/kg ở pH = 4. pH tối ưu là 4–6. 1.1.6.5. Cấu tạo và thành phần hóa học của nấm men Nấm men bia là một chế phẩm của sản xuất bia, được nằm lại trong các thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia có giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt. Tổng hiệu suất của men bia ép chiếm từ 5 – 10 g/l bia. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 8 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 1.5: Thành phần các chất trong men bia ép (%). Nước 75 Chất chứa nitơ 14 Lipid 0,75 Chất hòa tan không có nitơ 8,25 Tro 2 (Densikow M.T.,1963) Theo Uxta (dẫn liệu từ Densikow M.T.,1963), chất khô của men bia có thành phần như sau (%): Bảng 1.6: Bảng hàm lượng chất khô của nấm men bia Protein 51 – 58 Lipid 2–3 Glucid 9 – 11,5 Tro 8,1 – 9,1 Chât hòa tan không có nitơ 30 – 25 Nhiệt lượng tính bằng cal/g 4560 – 4840 (Densikow M.T.,1963) Men bia có chứa phức hợp vitamin nhóm 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 và các chất sinh trưởng. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 9 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 1.7: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô. Thành phần Thiamine Riboflavin Niacin Pyridoxine Folic acid Hàm lượng 0 – 360 36 – 42 320 – 1000 25 – 100 15 – 80 Pantothenate 100 Biotin 0,5 – 1,8 P – amino – benzoic acid Choline Inositol 9 – 102 2700 – 5000 (Nguồn: Pyke, 1958) Nấm men bia có nhiều vitamin hơn nấm men bánh mì. Do đó nấm men bia là chất bổ sung dinh dưỡng có giá trị đặc biệt, thúc đẩy việc sử dụng các chất dinh dưỡng khác. Dựa trên cơ sở đó khi cho nấm men bia vào khẩu phần thức ăn của gia súc, gia cầm,.. có tác dụng rất tốt. Bên cạnh đó, chính bản thân men bia còn là loại thực phẩm và thức ăn gia súc rất tuyệt. Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 – 70% vật chất khô của nấm men bia. 90% tổng lượng nitơ nằm trong các protein thực sự. Khoảng 10% tổng lượng nitơ đó của nấm men bia là các acid amine, 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 có giá trị nhất. Trong nấm men bia cũng có chứa lipid, trong đó có 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 có acid oleic, acid linolenic và acid linoleic. Trong lipid của men bia còn chứa các photphatic – lecitin và cefatin. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 10 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chất khoáng chiếm 5 – 11 % chiếm vai trò quan trọng trong hoạt động của nấm men. 1.1.6.6. Ứng dụng của nấm men Ngoài việc được sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng và thức ăn gia súc, nấm men bia còn được dùng làm thuốc chữa bệnh và thuốc bồi dưỡng. Để làm thuốc chữa bệnh, nấm men bia còn được dùng làm thuốc chữa bệnh và thuốc bồi dưỡng. Để làm thuốc chữa bệnh, nấm men bia có thể dùng ở dạng lỏng, dạng ép hoặc sấy khô. Nấm men bia từ lâu đã được sử dụng như một sản phẩm để tăng cường sự trao đổi chất nói 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 houblon. SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 11 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN 1.2. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG QUAN VỀ BETA GLUCAN 1.2.1. Lịch sử nghiên cứu. [9], [13], [16], [25], [28] Trong những năm 1970, hoạt tính sinh học của polysaccharide đã lôi kéo sự chú ý của các nhà khoa học trong lĩnh vực y học và hóa sinh. Trong số những hoạt tính sinh y dược thú vị nhất của polysaccharide là tác dụng của chúng trong biến hệ miễn dịch dẫn đến hiệu ứng kháng khối u. Đặc tính làm lành viết thương của nấm đã được biết đến hàng ngàn năm nay, với báo cáo đầu tiên về khả năng y học của chúng được đánh dấu khoảng 3000 năm trước công nguyên, và mặc dù đặc tính này có ở một số thành phần khác nhau của nấm, β- glucan lôi kéo sự chú ý hơn cả. Mối quan tâm về các polymer này bắt đầu từ những năm 1900 khi phát hiện nấm có khả năng bất hoạt serum completement. Điều này dẫn đến việc sản xuất là zymosan. Những nghiên cứu về sau cho thấy tiêm trực tiếp zymosan vào tĩnh mạch có thể hoạt hóa hệ miễn dịch, kích thích đáp ứng bảo vệ cơ thể của vật chủ. Mặc dù zymosan có nhiều thành phần khác nhau (glucan, mannan, chitin, protein, lipid), β- Glucan được định danh như một thành phần có hoạt tính sinh học. Vì vậy zymosan được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu chức năng miễn dịch cả invitro và invivo, bao gồm viêm, tiết arachidonate và sự di trú của tế bào. Báo cáo đầu tiên vào năm 1976 về hoạt tính kháng u của polysaccharide mà hỗn hợp này được tách từ vi khuẩn năm 1943 (Wistler, 1976). Nhưng polysaccharide được tách từ vi khuẩn có những tác dụng phụ không mong muốn. Vì vậy, rất nhiều polysaccharide kháng khối u không có hiệu ứng độc được phát hiện từ những nguồn khác nhau như: nấm men, nấm ăn, tảo, địa y và thực vật. Những nghiên cứu tiếp theo với polysaccharide có nguồn gốc khác vi khuẩn chỉ ra rằng glucan hoạt động bằng cách kích thích hệ miễn dịch và không độc đối với tế bào. Trong những năm 1970 và 1980, những polysaccharide (glucan) kháng khối u như: lentinan, schizophyllan và PSK/Krestin đã được tách từ ba nguồn nấm khác nhau: Lentinus edodes, Schizophyllum commune và Coriolus versicolor. Tất cả những beta glucan này đều được bán để sử dụng trong y học Nhật Bản. Sau đó, SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 12 GVHD: LÝ THỊ MINH HIỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP người ta đã phát hiện ra rằng hiệu lực kháng khối u của glucan là kết quả kích thích tế bào miễn dịch chứ không phải là độc tính trực tiếp của glucan đối với tế bào khối u. Từ đầu những năm 1970, một số viện nghiên cứu Nhật Bản đã thử tách chiết βglucan từ nấm lớn và nó trở thành hướng nghiên cứu chính ở Nhật Bản. Trên 50 năm qua, rất nhiều nhà khoa học và viện nghiên cứu đã góp phần to lớn vào việc định loại, tách chiết, làm sạch và định tính các thành phần khác nhau của β- glucan. Những nghiên cứu về β- glucan chỉ ra rằng hợp chất này kích thích các tế bào khác nhau trong hệ miễn dịch trở thành những “kẻ giết” năng nổ hơn. Glucan có các tính chất điều biến miễn dịch rất lớn, bao gồm kháng khối u, kháng nhiễm và làm lành vết thương. Trong 10 năm qua, các nhà khoa học và các bác sĩ trong nhiều lĩnh vực đã chú ý hơn đến việc sử dụng β- 1,3-glucan để giải quyết vấn đề. Có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến hoạt tính sinh học của β-glucan nhưng kết quả đôi khi trái ngược nhau. Điều này chủ yếu là do sử dụng β- glucan với trọng lượng phân tử khác nhau và sự thay đổi hóa học do β- glucan được nhận từ các nguồn nấm khác nhau, bao gồm các loại nấm nói chung và nấm men. Được biết hiệu quả điều biến miễn dịch của β-glucan phụ thuộc và mức độ phân nhánh của phân tử, độ dài của polyme và cấu trúc bậc 3 của nó. Nói chung những nghiên cứu inviro chỉ ra rằng các β- glucan có khối lượng phân tử lớn (zymosan) có thể hoạt hóa trực tiếp leukocytes, kích thích hoạt tính phagocytic, cytokines và kháng khuẩn của chúng, bao gồm tạo oxygen hoạt tính và các chất nitro trung gian. Ngoài ra các carbohydrat này kích thích sinh các chất mối giới tiềm viêm, Cytokines và chemokines như IL8, IL-1, IL-6 và TNF-α (Williams, 1996). β- glucan trung bình hoặc β- glucan có khối lượng phân tử thấp (như glucan phosphate) có hoạt tính sinh học invivo, nhưng hiệu quả tế bào ít rõ ràng. Trong một vài nghiên cứu những β- glucan này hoạt hóa leukocytes invitro, tăng cường đáp ứng của tế bào đến sự nhiễm lần 2. Những β- glucan ngắn nói chung không có hoạt tính (Bohn, 1995). SVTH: ĐOÀN HẠNH KIỂM 13