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

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