Tài liệu Nghiên cứu sản xuất yeast extract (dịch chiết nấm men) từ bã men bia bằng công nghệ enzym

  • Số trang: 82 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 5038 |
  • Lượt tải: 6
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Yeast extract (dịch chiết nấm men) là tên gọi chung cho các loại sản phẩm chế biến nấm men được thực hiện bằng cách loại bỏ các thành tế bào, chúng được sử dụng làm phụ gia thực phẩm hoặc hương liệu, hoặc như làm chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh. Chúng thường được dùng để tạo hương vị ngon và. Dịch chiết nấm men giống như bột ngọt, thường có chứa acid glutamic tự do. Chất chiết xuất từ nấm ở dạng lỏng có thể được sấy khô đến một dạng sánh hoặc dạng bột khô. Bã men bia chứa hàm lượng dinh dưỡng cao, nhiều protein và vitamin, nhất là vitamin nhóm B. Chính vì thế mà khi thải ra môi trường, bã men bia được xem là nguồn thức ăn của nhiều vi sinh vật. Các vi sinh vật này phân hủy bã men bia và gây nên ô nhiễm môi trường. Với thành phần sinh khối khô của nấm men bao gồm: chất vô cơ 5% – 10 %, cacbon 25% - 50 %, nitơ 4,8 % - 12 %, protein 30% - 75%, lipid 2% - 5%. Ngoài ra còn nhiều vitamin và các acid amin. Nấm men bia được xem như là nguồn nguyên liệu giàu giá trị dinh dưỡng. Vì vậy mà trên thế giới đã có nhiều công trình tận dụng bã men dư thừa chế biến thành các sản phẩm như dịch chiết nấm men (Yeast extract), dịch tự phân nấm men (Yeast autolysate), vách tế bào nấm men (Yeast cell wall), chế biến chất điều vị, chế biến thức ăn gia súc… Hiện nay, ở nước ta sản lượng bia ngày càng tăng, nhiều nhà máy sản xuất bia được thành lập. Tuy nhiên việc xử lí bã men thừa chưa được thỏa đáng, gây ô nhiễm môi trường. Một số công ty lớn đã tiến hành sấy bã men làm thức ăn cho gia súc, làm phân bón hay thuốc trừ sâu bọ. Tuy nhiên nhìn chung hiệu quả kinh tế không cao. Trên cơ sở đó, được sự chấp thuận của khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM, dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Quang Trí, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền ĐATN GVHD: Lê Quang Trí “Nghiên cứu sản xuất Yeast extract (dịch chiết nấm men) từ bã men bia bằng công nghệ enzym”. 1.2 Mục đích Tận dụng bã men bia để sản xuất Yeast extract (dịch chiết nấm men) dùng làm thành phần trong môi trường nuôi cấy vi sinh. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Dung dịch bã men bia của công ty bia Sài Gòn. Phạm vi nghiên cứu: do hạn chế về thời gian và thiết bị, toàn bộ thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm công ty dầu thực vật Bình An và phòng thí nghiệm khoa công nghệ thực phẩm trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM. 1.4 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát các tính chất của nguyên liệu bã men bia. - Khảo sát các điều kiện tối ưu để thủy phân tế bào nấm men: Nhiệt độ, dung dịch đệm, pH, thời gian, loại enzyme, nồng độ enzyme. - Kiểm tra chất lượng sản phẩm Yeast extract (dịch chiết nấm men) sản xuất. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 2 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Nấm men 2.1.1 Giới thiệu Nấm men và các loài giống nấm men thuộc về hai nhóm nấm: nhóm nấm túi tạo thành bào tử được gộp chung vào lớp nấm túi (Ascospor) và nhóm nấm không tạo thành bào tử - lớp nấm không hoàn thiện (Fungi imperfect) hay còn gọi là lớp nấm bất toàn. Saccharomyces là giống nấm men trong lớp nấm túi. Trong đó Saccharomyces cerevisiae là loài quan trọng nhất, được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm. Một số chủng của nấm men này dùng làm men nở bánh mì, một số khác dùng trong công nghiệp rượu, bia, rượu vang, sản xuất enzym invertase… 2.1.2 Nấm men dùng trong sản xuất bia Nấm men bia thuộc giống men rượu Saccharomyces. Giống này gồm các nấm men có thể lên men đường sinh ra rượu etylic. Các loài giống này rộng rãi trong tự nhiên. Giống Saccharomyces có hình dạng tế bào là hình cầu, hình ovan hay elip. Sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi. Trong thực tế sản xuất có hai loại men bia dùng trong công nghiệp: men nổi và men chìm. Men nổi thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Loại này thường được dùng sản xuất các loại bia xẫm màu. Men nổi chỉ phát triển và lên men ở nhiệt độ tương đối cao (từ 120C trở lên) thích hợp với nhiệt độ lên men từ 14 0C - 250C. Men này khi lên men tế bào chúng lơ lửng và tập trung trên bề mặt dịch. Men chìm thuộc loài Saccharomyces carloberensis, phát triển và lên men ngay khi ở nhiệt độ thấp (6 0C - 80C). Loài này được dùng phổ biến trong toàn thế giới để SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 3 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí sản xuất loài bia sáng màu. Các tế bào nấm men khi lên men chúng thường kết dính vào nhau ở dạng bụi hoặc dạng bông và dễ kết lắng. Trong sản xuất bia, nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi là chủ yếu. 2.1.3 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men bia Thành phần cơ bản và chủ yếu của tế bào nấm men là nước - khoảng 75% khối lượng chung. Bảng 2.1: Thành phần sinh khối khô của tế bào nấm men Thành phần Chất vô cơ Đức Phẩm, Prote men Hàm lượng (%) 5 - 10 Cacbon 25 - 50 (Lương Nitơ 4,8 - 12 2005) Protein 30 - 75 in: nấm có hàm lượng Lipid 2-5 protein nguyên liệu trung bình khoảng 50% (tính theo chất khô) và khoảng 45% protein hoàn chỉnh. Các chất dẫn xuất như bazơ purin và pyrimidin, các acid amin tự do đều được gọi là protein nguyên liệu. Vitamin: tế bào nấm men rất giàu vitamin, nhất là vitamin nhóm B và tiền vitamin D2 là ergosterol. Acid amin: trong thành phần các protein có đủ các acid amin và đặc biệt là 8 hoặc 9 acid amin cần thiết không thay thế (valin, lizin, lơxin, isolơzin, treonin, metionin, phenylalanin, triptophan). Bảng 2.2: hàm lượng vitamin trong tế bào nấm men (g/g men khô) SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 4 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Thành phần Hàm lượng (g/g men khô) 6000 - 15000 Izonit Biotin (vitamin H) 0,6 - 0,7 Riboflavin (vitamin B2) 30 - 60 Acid pantotenic (vitamin B3) 2 - 19 Tiamin (vitamin B1) 24 - 50 Pyridoxin (vitamin B6) 14 - 39 Nicotinanit (vitamin B5) 370 – 375 (Lương Đức Phẩm, 2005) Bảng 2.3 Hàm lượng các acid amin trong tế bào nấm men (g/g men khô) Thành phần Lizin Hàm lượng (g/g men khô) 7,5 Arginin 1,3 Histidin 11 Acid asparaginic 2,9 Serin 2,7 Glyxin 1,5 Acid glutamic 3,9 Alanin 8,7 Prolin 2,0 Tirozin 2,8 Metionin 2,9 Lơxin 5,4 Sistein Vết (Lương Đức Phẩm, 2005) 2.1.4 Thu hồi nấm men trong quá trình sản xuất bia SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 5 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Trong quá trình lên men bia, nấm men bia sẽ sinh sản bằng phương pháp nảy chồi, sự sinh sản phụ thuộc vào các yếu tố: mật độ nấm men gieo cấy (men giống), trạng thái sinh lý của chúng, nhiệt độ dung dịch lên men, môi trường bên ngoài, nồng độ chất hòa tan… Lớp tế bào nấm men sinh ra sau một lần nảy chồi của lớp tế bào mẹ sẽ tạo thành một thế hệ mới. Sau một thời gian lớp tế bào thế hệ mới lại có khả năng nảy chồi để sinh ra thế hệ tiếp theo. Thời gian cần thiết để một tế bào từ khi tách khỏi tế bào mẹ đến lúc nó nảy chồi gọi là chu kỳ sinh sản: t Giả sử lúc đầu lượng nấm men gieo cấy là x 0, sau n thế hệ lượng nấm men có được: Thời gian lên men 0 Số tế bào x0 t 2x0 2t 4x0 3t 8x0 Nt 2nx0 Sau quá trình lên men, lượng sinh khối nấm men thu được nhiều gấp 5 - 8 lần lượng nấm men gieo cấy ban đầu. Sinh khối thu được sau mỗi lần lên men ở điều kiện lên men sản xuất thì gọi là nấm men sản xuất. Người ta tiến hành thu hoạch nấm men sản xuất như sau: - Rây nấm men để tách hết các tạp chất kích thước lớn. Nấm men và các cặn mịn có kích thước bé sẽ rơi xuống thùng chuyên dụng để được rửa sạch. Cặn thô có lích thước lớn nằm lại trên rây và theo kênh riêng tách ra ngoài. - Rửa nấm men để tách hết tế bào chất và cặn mịn. Thiết bị rửa và xử lý nấm men: sử dụng thùng hình côn hai lớp vỏ. Khoảng không giữa hai vỏ là để chứa nước làm lạnh khối men. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 6 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Nấm men sau khi rây sạch cặn thô thì được bơm vào thùng, sau đó cho nước vô trùng có nhiệt độ 20C - 40C, khuấy đảo đều. Để yên 40 phút thì nấm men khỏe sẽ kết lắng còn nước đục ở phía trên bao gồm cặn mịn và tế bào chất. Nước đục sẽ được đổ ra ngoài và tiếp tục rửa lại, khoảng ba bốn lần thì nước rửa phía trên hết đục. Cho nước lạnh vào giữa hai lớp vỏ (0,5 0C) để bảo quản, khi nào cần lên men mẻ khác thì lấy ra. Sát trùng để diệt các vi sinh vật lạ. Bảo quản nấm men sạch, dùng để lên men các mẻ sau hoặc sử dụng vào các mục đích khác. 2.1.5 Sản lượng nấm men dư thừa trong công nghiệp sản xuất bia Theo ước tính, với một nhà máy sản xuất có công suất vừa (20 triệu lit/ năm) mỗi ngày cần phải lên men 70m3 dịch đường, phải có 70 - 80 kg men ước mỗi ngày. Để có lượng sinh khối lớn như vậy ta phải tái sử dụng nấm men sản xuất, tức là sinh khối thu được từ các mẻ lên men trước đó. Việc tái sử dụng nhiều thế hệ nấm men sản xuất sẽ dẫn đến hiện tượng chúng bị nhiễm tạp ở một mức độ nào đó, nếu tiếp tục lên men các mẻ sau sẽ là điều bất lợi do đó cần phải loại thải khi chúng bị thoái hóa. Trong phân xưởng lên men luôn có sự dư thừa nấm men sản xuất. Khi lên men 1 lit dịch đường thường nhận được 2 lit men. Sau khi rây, rửa sạch còn lại 1,5 lit. Sử dụng để lên men mẻ sau là 0,5 lit và còn lại là 1 lit dư thừa. Tận thu nấm men dư thừa là việc mang lại hiệu quả cao. Chúng là sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều protein, đường, chất béo, vitamin và nhiều cấu tử quan trọng khác. 2.2 Các phương pháp phá vỡ tế bào nấm men SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 7 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Có rất nhiều chất được tạo thành trong tế bào vi sinh vật có hoạt tính sinh học rất mạnh hoặc các chất có ý nghĩa rất lớn trong y học và trong công nghệ thực phẩm. Để nhận các sản phẩm này không thể áp dụng các phương pháp thông thường mà phải tách chúng ra khỏi tế bào. Mỗi loài vi sinh vật có cấu trúc hay tính chất của thành tế bào khác nhau, do đó phải sử dụng nhiều phương pháp phá vỡ tế bào để thu nhận các sản phẩm nội bào. Có 3 nhóm phương pháp phá vỡ tế bào vi sinh vật: 2.2.1 Phương pháp vật lý - Phương pháp lạnh đông nhanh và tăng nhiệt đột ngột. - Phương pháp nghiền (hạt nghiền: bead mills): huyền phù được khuấy chung với những hạt kim loại hay thủy tinh nhỏ (đường kính 0,2 - 1 mm), tế bào vi sinh vật sẽ bị phá vỡ bởi lực kéo của chất lỏng và sự va đập với các hạt. - Phương pháp sử dụng áp lực mạnh (freeze presses) huyền phù sau khi đông lạnh được đưa vào thiết bị áp lực cao, sự thay đổi về pha và thể tích làm phá vỡ màng tế bào. - Phương pháp tạo áp suất thẩm thấu cao. Áp suất cao sẽ tạo ra sự phá vỡ tế bào mà không gây ra những thay đổi vật chất bên trong tế bào. - Phương pháp sử dụng sóng siêu âm (ultrasonication) bằng cách xử lý vi sinh vật trong huyền phù với sóng siêu âm (> 18 kHz), làm bất hoạt và phá hủy tế bào vi sinh vật. 2.2.2 phương pháp hóa học Người ta thường sử dụng acid HCl để thủy phân. Acid có tác dụng thủy phân phức hệ glucan, protein và lipid gây hư hỏng mạng lưới cấu trúc của thành và màng tế bào, do đó các chất nội bào được chiết ra môi trường ngoài một cách dễ dàng. Phương pháp thủy phân bằng dung dịch acid đã được dùng rộng rãi với quy mô lớn. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 8 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Tuy nhiên cho acid quá nhiều có thể dẫn đến những thay đổi về bản chất hóa học hoặc tính chất vật lý của các sản phẩm có trong tế bào. 2.2.3 Phương pháp sinh học Phương pháp sinh học được sử dụng nhiều nhất là phương pháp enzym. Người ta dùng enzym tương ứng với cơ chất có trong thành tế bào, thủy phân cơ chất và như vậy thành tế bào sẽ bị phá vỡ. 2.2.3.1 Phương pháp tự phân Tự phân là quá trình tự xảy ra khi tế bào nấm men chết và vách tế bào không có khả năng tự vệ sẽ bị phá hủy bởi các enzym trong tế bào. Lúc này chất trong tế bào như: protein, nucleotic, cacbohydrate…cũng bị hệ thống enzym này tấn công và phân hủy. Quá trình tự phân của nấm men chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: nhiệt độ, pH, thời gian, nồng độ nấm men… - Nồng độ nấm men trong dung dịch: Nồng độ nấm men trong dung dịch thấp thì hiệu quả tự phân cao nhưng nếu quá loãng thì làm gia tăng giá thành sản phẩm do tốn nhiều hao phí cho quá trình làm khô. Nồng độ nấm men thích hợp từ 10% - 15%. - Nhiệt độ: Nhiệt độ tự phân tối ưu của nấm men bia là 45 0C (men bánh mỳ là 510C). Ở nhiệt độ 540C thì quá trình tự phân của men bia và men bánh mỳ đều không tốt do enzym bị biến tính ở nhiệt độ cao. Bảng 2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân Nhiệt độ (0C) 45 48 51 54 - Hiệu quả tự phân (%) Nấm men bánh mỳ Nấm men bia 47,5 49,6 48,6 49,2 50,3 47,3 41,1 39,4 Behalova-Beran, 1996 pH: nấm men có khả năng tự phân trong khoảng pH từ 4 - 6 nhưng thông thường nấm men tự phân tốt ở pH là 5,5. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 9 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí - Thời gian tự phân: quá trình tự phân kết thúc khi hiệu suất tự phân đạt 50%. 2.2.3.2 Phương pháp thủy phân bằng enzym Thủy phân thành tế bào bằng xúc tác enzym đặc hiệu lysozym là dùng tác nhân enzym đặc hiệu được thêm vào môi trường chứa tế bào nấm men, để phá vỡ thành phần peptido-glucan ở thành tế bào, từ đó có thể chiết xuất nhanh chóng phức hệ enzym thành tế bào, để tiếp tục phá vỡ cấu trúc tế bào. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chi phí giá thành cao cho việc sử dụng enzym. 2.3 Enzym 2.3.1 Giới thiệu chung về enzym Emzym là một yếu tố quan trọng của cuộc sống con người, động vật, thực vật và vi sinh vật. Trước đây khi nói về vai trò và ứng dụng của enzym trong lĩnh vực chế biến thực phẩm người ta còn nhiều hoài nghi về tính khả thi của chúng, nhưng trong hội nghị sinh hóa năm 1969 khi nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ứng dụng của enzym trong lĩnh vực chất tẩy rửa được báo cáo đã thúc đẩy mạnh công cuộc nghiên cứu enzym trong lĩnh vực này. Hoạt tính xúc tác cũng như tính chất của nhiều enzym đã được nghiên cứu và được sử dụng trong công nghiệp lên men như chế biến rượu vang, bia, bánh mỳ, nước chấm có nguồn gốc thực vật và động vật… việc ly trích enzym từ vi sinh vật đầu tiên đã được thực hiện thành công nhờ vào những hiểu biết về AND trong lĩnh vực di truyền. Hiện nay người ta đã xác định được khoảng 2000 enzym và nhiều loại khác đang được khám phá. 2.3.2 Nguồn thu nhận enzym Enzym có thể tìm thấy từ bất cứ vi sinh vật sống nào. Trong hơn 100 enzym sử dụng trong công nghiệp, hơn một nửa có từ nấm men, nấm mốc, hơn 1/3 là từ vi khuẩn, phần còn lại là từ động vật và thực vật. Enzym có nguồn gốc từ vi sinh vật được ưa chuộng hơn enzym từ động vật và thực vật vì những lý do sau: - Giá thành sản xuất rẻ hơn. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 10 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí - Hàm lượng enzym trong vi sinh vật rất cao, chiếm tới 80% - 90% thành phần protein của tế bào vi sinh vật và có thể kiểm soát được. - Nguồn nguyên liệu thô để nuôi cấy vi sinh vật có thành phần cố định và sẵn có. - Mô tế bào động vật và thực vật chứa nhiều thành phần độc hại hơn vi sinh vật, bao gồm những hợp chất phenolic, enzym kìm hãm nội sinh và protease. 2.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym 2.3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ: Trong các phản ứng hóa học, nhiệt độ càng tăng, tốc độ phản ứng xúc tác càng tăng. Trong các phản ứng sinh học, nhiệt độ càng tăng, khả năng xúc tác của enzym sẽ tăng. Nhưng khả năng tăng của tốc độ phản ứng có một giới hạn nhất định. Quá giới hạn nhiệt độ đó, phản ứng enzym sẽ giảm và giảm rất nhanh. 2.3.3.2 Ảnh hưởng của pH: nếu tăng hoặc giảm pH đến một giá trị nào đó, vận tốc phản ứng của enzym sẽ tăng dần và đạt đến giá trị cực đại và pH đó gọi là pH tối ưu cho hoạt động của enzym. Vượt qua giới hạn pH này, hoạt động của enzym sẽ giảm. Mỗi loại enzym có khoảng pH tối ưu và pH tối ưu. Dựa vào tính chất này người ta phân loại ra enzym acid, enzym trung tính, enzym kiềm. Trong chế biến thực phẩm, người ta chọn những enzym có pH tối ưu gần với pH của cơ chất vì việc điều chỉnh của pH cơ chất rất khó khăn và không thể làm thay đổi được đối với những sản phẩm như sữa, rượu bia, nước trái cây… (vì nó sẽ làm thay đổi tính chất của sản phẩm). 2.3.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ enzym Trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzym. Nếu nồng độ enzym quá thấp thì phản ứng rất khó xảy ra hoặc ức chế không hoạt động. Nhưng có trường hợp nồng độ enzym quá lớn, tốc độ phản ứng tăng chậm. Do nồng độ enzym quá lớn, chỉ sau thời gian rất ngắn thì vận tốc phản ứng đã không thay đổi theo thời gian. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 11 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Ngoài ra hoạt tính của enzym còn chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: - Nồng độ cơ chất. - Các chất hoạt hóa. - Các chất kiềm hãm. 2.3.4 Enzym protease 2.3.4.1 Giới thiệu về enzym protease Protease là loại enzym tham gia phân giải protein để tạo thành các peptit ngắn và cuối cùng tạo thành các acid amin và NH3. Enzym protease đầu tiên được nghiên cứu không phải là protease của vi sinh vật mà là protease của động vật. Từ những năm 1950 sau khi hoàn thiện phương pháp tinh sạch protein, thu được những chế phẩm protease tinh khiết hơn thì người ta mới bắt đầu nghiên cứu protease của vi sinh vật. Ngày nay các loại protease từ vi sinh vật đã được sản xuất nhiều và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. 2.3.4.2 Phân loại enzym protease Có nhiều cách phân loại enzym protease khác nhau: Tùy theo vùng hoạt động pH của enzym protease mà các protease tồn tại ở dạng protease acid, protease trung tính và protease kiềm. Dựa vào sự phân bố có thể chia protease thành hai nhóm: protease nội bào và protease ngoại bào. Dược vào nguồn thu nhận enzym có: - Protease động vật. - Protease thực vật. - Protease vi sinh vật. 2.3.4.3 Enzym protease của vi khuẩn Protease của vi khuẩn: vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp hai loại enzym: protease kiềm và protease trung tính. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 12 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Protease kiềm: được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis, hoạt động mạnh ở pH từ 7 - 11, được dùng nhiều trong công nghệ chất tẩy rửa. Protease trung tính: Enzym này hoạt động mạnh ở pH 6 - 9. Chúng được sản xuất từ Bacillus subtilis, Bacillus thermoproteolyticus và Streptomyces griseus. Trong thương mại, chúng được bán ở dạng bột, và được dùng nhiều trong thuộc da, sản xuất bia, sản xuất protein đậm đặc. Bảng 2.5: pH tối ưu của một số protease từ vi khuẩn Tên enzym Protease kiềm pH tối ưu pH bền Bacillus subtilis 7 - 11 7,5 - 9,5 - Thermolysin Bacillus 6-9 6-8 - pronaza thermoprotealyticus Subtiliziz Protease trung tính Nguồn Streptomyces griselus (Nguyễn Đức Lượng, 2002) Protease sử dụng trong thí nghiệm là Protease của viện nhiệt đới, đây là loại protease được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus, là loại protease trung tính, hoạt động ở nhiệt độ tối ưu 550C. 2.4 Các sản phẩm của nấm men bia 2.4.1 Bã men bia Tại nhật, khoảng 1000 tấn bã men bia được sấy khô sử dụng làm thuốc dạng viên hoặc dạng bột. Ngoài ra còn được sấy khô dùng làm nguyên liệu nuôi trồng, nguyên liệu chế biến thực phẩm bổ dưỡng… Ngoài các tác dụng vế thuốc hay dinh dưỡng nói trên, màng tế bào men bia được cấu tạo từ glucan và mannan có tác dụng như sợi thực vật, và với khả năng tăng cường miễn dịch nó còn có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thư. 2.4.2 Yeast extract (dịch chiết nấm men) 2.4.2.1 Giới thiệu SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 13 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí “Food Chemical Codex định nghĩa: Yeast extract (dịch chiết nấm men) là sản phẩm chứa những thành phần hòa tan của nấm men, mà chủ yếu là amino acid, đạm peptid, cacbohydrat và muối. Yeast extract (dịch chiết nấm men) được tạo ra do quá trình thủy phân các chuỗi peptid nhờ các enzym của chính tế bào nấm men hay enzym thực phẩm được thêm vào”. (Eurasyp). Tại Nhật, Yeast extract (dịch chiết nấm men) còn được gọi là Eskisu (dịch chiết nấm men hay men chiết xuất). Ứng dụng:  Chất phụ gia: Yeast extract (dịch chiết nấm men) được dùng làm gia vị tự nhiên để tăng thêm vị ngon của món ăn do tác dụng hiệu quả đặc trưng của nó: - Tạo hương vị đậm đà ngon miệng: đây là hiệu quả quan trọng nhất của loại men này nhờ vào các acid amin, chuỗi acid amin và các acid có liên quan khác. - Hương vị dịu, không gắt. - Giữ hương vị lâu dài. - Tạo ra những hương vị đa dạng và đặc biệt.  Thành phần bổ xung nuôi cấy vi sinh: Yeast extract (dịch chiết nấm men) chứa nhiều đạm, vitamin, các acid amin và những hợp chất kích thích sự tăng trưởng vi sinh vật. 2.4.2.2 Quy trình sản xuất Quy trình sản xuất men chiết xuất ở Nhật  Tự phân: là hiện tượng khi ta cho những tế bào còn sống và những tế bào đã chết nhưng con tươi nguyên của động thực vật sống vào một môi trường nhất định thì các thành phần bên trong tế bào sẽ tự tác dụng với acid và bị phân hủy thành các phân tử nhỏ li ti, các acid amin, chất đường… thấm qua thành tế bào và đi ra bên ngoài. Trong quá trình tự phân của nấm men bia có các yếu tố quan trọng: pH, nhiệt độ và thời gian. pH từ 4 - 6, nhiệt độ trên dưới 50 0C và thời gian 24 giờ là thích hợp nhất. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 14 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí  Phân ly và chiết xuất: kết thúc giai đoạn tự phân, dung dịch men có màu đục sẽ gồm những thành phần: - Chiết xuất hòa tan trong nước. - Chất không hòa tan chưa tiêu hóa hết. - Nước trong các chất không hòa tan. - Nước phân ly. Dung dịch tự phân là dung dịch có dạng như sữa gồm các hạt cực nhỏ và rất khó lọc. Do đó trước tiên người ta sẽ phân ly thể rắn và thể lỏng. Phần rắn: người ta đem sấy khô rồi dùng làm thức ăn kiêng hoặc để nguyên dạng dung dịch bổ sung vào thức ăn cho heo… Phần lỏng: dịch chiết xuất thô sẽ được đem đi thanh lọc.  Thanh lọc: nhằm loại bỏ những chất rắn không hòa tan nhỏ li ti có trong dịch chiết xuất thô.  Cô đặc, sản xuất men chiết xuất nồng độ cao và men chiết xuất dạng bột: Men chiết xuất sau khi thanh lọc cho vào thiết bị cô đặc. Dung dịch sau khi thanh lọc có nồng độ khoảng 6% -7% sẽ được cô đặc lên đến 50% - 60% như vậy đã có sản phẩm men chiết xuất có nồng độ cao. Khi cô đặc men chiết xuất lên đến nồng độ 30% - 40% ta cho vào máy sấy phun thu được sản phẩm dạng bột. 2.4.2.3 Sản phẩm Yeast extract (dịch chiết nấm men) trên thị trường Sau đây là hai dạng sản phẩm Yeast extract (dịch chiết nấm men) có ký hiệu là Yeast extract (dịch chiết nấm men) (19512) và Yeast extract (dịch chiết nấm men) (19712) (theo Organotechnie S.A.S). 1. Ultrafiltered Yeast extract (dịch chiết nấm men) (19712) Định nghĩa: là Yeast extract (dịch chiết nấm men) được sản xuất bằng cách tự phân nấm men Saccharomyces cerevisiae sau đó lọc và sấy phun. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 15 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Mô tả: là bột màu vàng, tan tốt trong nước. Chứa hỗn hợp: peptide, amino acid tự do, các bazơ purine và pyrimidine, các vitamin nhóm B. Sản phẩm này được đảm bảo hoàn toàn về độc tố Endotoxin. Công dụng: là nguồn đạm hữu cơ và những nhân tố tăng trưởng dùng trong nuôi cấy vi sinh và công nghiệp lên men. Bảng 2.6: những đặc tính sinh hóa của sản phẩm Những đặc tính sinh hóa Khả năng hòa tan trong nước (8%) pH (dung dịch 8%) Tổn thất khi sấy Nitơ tổng số (TN) Nitơ acid amin (AN) Hiệu suất 100AN/TN Bã quá trình tự phân Nồng độ Cl (muối) Hàm lượng Endotoxin Chỉ tiêu Hoàn toàn 6,3 - 7,3  6,0 % 10,7 % - 12,3 % 5,2 % - 6,8% 42 - 63  16,0%  1,0 % Nhỏ hơn 300 EU/g Bảng 2.7: Chỉ tiêu về vi sinh vật trong sản phẩm Vi sinh vật Chỉ tiêu Theo tài liệu Tổng số vi sinh vật hiếu khí  5000/g Eur.pharmacopoeia Coliform ISO 4832  10/g Escherichia coli 0/g Eur.pharmacopoeia Salmonella 0/25g NFV 08-052 Staphylcoccus aures 0/g Eur.pharmacopoeia Nấm men và mốc Eur.pharmacopoeia  100/g Bảng 2.8: Hàm lượng amino acid trong sản phẩm Amino acid Alanine Arginine Aspartic acid Cystine Acid glutamic Tổng số (g/ 100g) 4,1 2,8 6,0 0,6 11,0 SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền Tự do (g /100g) 3,8 1,5 1,8 0,1 6,8 Hiệu suất (%) 92,7 53,6 30,0 16,7 61,8 trang 16 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Glycine Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Proline Serine Theronine Tryptophan Tyrosine Valine 2,5 1,1 2,6 3,7 4,2 0,8 2,5 2,2 2,7 2,6 0,8 0,8 3,1 1,3 0,6 2,2 3,6 1,8 0,7 2,1 1,1 1,9 1,7 0,6 0,8 2,5 52,0 55,4 84,6 97,3 42,9 87,5 84,0 50,0 70,4 65,4 75,0 100 80,6 Đóng gói và lưu trữ: - Sản phẩm được chứa trong bọc plastic, mỗi bọc 5 kg. - Không sử dụng phải giữ kín ở nhiệt độ phòng và nơi khô ráo. - Sản phẩm rất dễ hút ẩm. - Hạn sử dụng tốt nhất 3 năm. Khuyến cáo về an toàn và sức khỏe: - Tránh sử dụng bột bị bẩn. - Không hít sản phẩm trực tiếp. 2. Ultrafiltered Yeast extract (dịch chiết nấm men) (19512) Định nghĩa: là Yeast extract (dịch chiết nấm men) được sản xuất bằng cách tự phân nấm men Saccharomyces cerevisiae. Mô tả: là bột màu vàng, tan tốt trong nước. Chứa hỗn hợp: peptide, amino acid tự do, các bazơ purine và pyrimidine, các vitamin nhóm B. Công dụng: là nguồn đạm hữu cơ và những nhân tố tăng trưởng dùng trong nuôi cấy vi sinh và công nghiệp lên men. Bảng 2.9: Những đặc tính sinh hóa của sản phẩm Những đặc tính sinh hóa Khả năng hòa tan trong nước (5%) SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền Chỉ tiêu Hoàn toàn trang 17 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí pH (dung dịch 5%) Tổn thất khi sấy Nitơ tổng số (TN) Nitơ acid amin (AN) Hiệu suất 100AN/TN Bã quá trình tự phân Nồng độ Cl (muối) 6,4 - 7,4  6,0 % 10 % - 11,8 % 4,8 % - 6,3 % 41 - 60  18,0%  1,0 % Những chỉ tiêu về vi sinh vật và hàm lượng các aminno acid tương tự như Yeast extract (dịch chiết nấm men) 19712. Đóng gói và dự trữ: - Sản phẩm được chứa trong thùng carton, bên trong có túi polyethylen, khối lượng mỗi thùng 25 kg. - Không sử dụng phải giữ kín ở nhiệt độ phòng và để nơi khô ráo. - Sản phẩm rất dễ hút ẩm. - Hạn sử dụng tốt nhất 3 năm. 2.4.3 Môi trường nuôi cấy vi sinh Một số môi trường nuôi cấy từ nấm men Nước chiết men: có thể dùng men bia dạng sữa, men bánh mỳ dạng ép, dạng khô để chế ra nước chiết men. Tiến hành: lấy 80g men dạng ép hay 50g dạng khô cho vào 1 lít nước, điều chỉnh pH đến 6,8 sau đó đun sôi 30 phút, chiết lấy nước trong, bỏ cặn, kiểm tra lại pH, lọc và thanh trùng. Từ nước chiết men ta pha thành môi trường thạch - nước chiết men.. Men tự phân và cao men: nguyên liệu là men bánh mỳ dạng ép hay khô, men bia ở dạng men sữa. Men cũng được hòa với nước (men ép tỷ lệ 1:4, men khô tỷ lệ 1:6, men sữa là 1:1) giữ ở 500C trong vòng 24 giờ. Chiết lấy phần nước trong, bỏ cặn, trung hòa và đun sôi. Từ dịch men tự phân ta có thể pha thành môi trường thạch - nước men đường (nước men được thêm 0,5% muối ăn, 1-2% glucose và 2% thạch), pH 6,8. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 18 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Thanh trùng ở 0,5 at trong 30 phút. Có thể thay glucose bằng 5% saccharose, pH 66,5. Dịch men tự phân có thể cô đặc thành cao men, đem dùng dần để pha môi trường với tư cách là nguồn nitơ hữu cơ (pepton, peptid, acid amin, nucleotic…) và các nguồn vitamin, đặc biệt vitamin nhóm B. Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu Địa điểm: Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm công ty dầu thực vật Bình An và phòng thí nghiệm khoa công nghệ thực phẩm trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM. Thời gian: từ tháng 02/2011 đến tháng 4/2011. 3.2 Phương pháp thí nghiệm 1.1. Vật liệu Vật liệu: Chúng tôi sử dụng dung dịch men bia của công ty bia Sài Gòn - Bình Dương, đây là phần bã men dư thừa trong quá trình sản xuất. Ẩm độ vật liệu: 85 %. SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền trang 19 ĐATN GVHD: Lê Quang Trí Tác nhân thủy phân: chúng tôi sử dụng protease của viện nhiệt đới để tiến hành thủy phân dung dịch bã men bia. Đây là loại enzym thô, dạng bột, là protease của vi khuẩn Bacillus, nhiệt độ thủy phân tối ưu là 55 0C, pH tối ưu là khoảng trung tính. Loại protease này có giá thành 70.000 đồng/ kg. Môi trường để tự phân và thủy phân là nước. Sử dụng nguồn nước sạch, nước dùng cho sinh hoạt. 3.2.2. Phương pháp tiến hành Chúng tôi tiến hành tự phân bã men bia trước, tìm hiểu các thông số tối ưu cho quá trình tự phân. Sau đó tiếp tục thủy phân phần dung dịch đã tự phân bằng enzym protease, và xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân. Sau đó đem sấy dung dịch sau thủy phân cho ra thành phẩm Yeast extract (dịch chiết nấm men) sản xuất, tiến hành kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng phân tích hóa học và tiến hành nuôi cấy vi sinh. Bã men 3.2.3 Quy trình thử nghiệm Qua tham khảo tài liệu, chúng tôi tiến hành sản xuất thử nghiệm theo quy trình sau: pH = 5,5 Tự phân (500C, 24h) ) Protease 10% Thủy phân (550C, 48h) 9 Lọc Vỏ tế bào Sấy Bao gói SVTH: Võ Thị Thanh Tuyền Sản phẩm trang 20
- Xem thêm -