Nghiên cứu cố định tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae) bằng Ca-alginate ứng dụng lên men ethanol từ dịch nước mía

Đề tài Nghiên cứu cố định tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae) bằng Ca-alginate ứng dụng lên men ethanol từ dịch nước mía cho thấy các tế bào nấm men cố định đạt hiệu quả lên men rượu ở dịch nước mía cao hơn gấp 2,6 lần về sản lượng cũng như 1,4 lần về nồng độ ethanol so với lên men rượu từ các tế bào nấm men tự do. Mời các bạn cùng tham khảo!

NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH TẾ BÀO NẤM MEN (SACCHAROMYCES CEREVISIAE) BẰNG CA-ALGINATE ỨNG DỤNG LÊN MEN ETHANOL TỪ DỊCH NƯỚC MÍA Nguyễn Bằng Phi1 Viện Phát Triển Ứng Dụng TĨM TẮT Cơng nghệ cố định tế bào từ lâu nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ ngành công nghiệp liên quan đến thực phẩm nhiên liệu sinh học Trong nghiên cứu này, tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae cố định theo phương pháp nhốt hạt gel Ca-alginate, sau tiến hành lên men tạo ethanol với dịch nước mía tiệt trùng nhằm đánh giá hiệu tế bào cố định đến trình lên men Kết nghiên cứu cho thấy tế bào nấm men cố định đạt hiệu lên men rượu dịch nước mía cao gấp 2,6 lần sản lượng 1,4 lần nồng độ ethanol so với lên men rượu từ tế bào nấm men tự Kết cho thấy hoạt lực cao tế bào cố định Ca-alginate lên men rượu từ dịch nước mía, cịn hoạt tính sau lần lên men Từ khóa: Ca-Alginate, dịch nước mía, ethanol, lên men, tế bào cố định ĐẶT VẤN ĐỀ Rượu đồ uống có chứa ethanol từ lâu loại đồ uống yêu thích tồn giới Nhiều loại hình sản xuất lên men rượu truyền thống công nghiệp trì, phát triển mở rộng Cùng với đó việc ứng dụng khoa học - công nghệ để cải tiến nâng cao hiệu q trình lên men ln chủ đề nghiên cứu hấp dẫn kể hàn lâm ứng dụng Bên cạnh việc cải thiện chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae chủng Spathaspora passalidarum, Scheffersomyces stipites (Nakanishi nnk., 2017) thay đổi chất việc cố định tế bào kỹ thuật cho thấy hiệu cao việc lên men ethanol Cố định tế bào định nghĩa việc bao bọc, lưu trữ hay gắn tế bào nấm men lên chất mang thông qua nhiều phương pháp nhốt gel, hấp phụ, liên kết ion hay liên kết ngun tử mà khơng ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học tế bào (Bayrock Michael Ingledew, 2001; Hương nnk., 2012) Việc cố định giúp làm tăng mật độ tế bào nấm men diện tích hạt xác định, hạn chế ảnh hưởng tác nhân gây độc di chuyển tự tế bào trình lên men, qua đó nâng cao hiệu trình lên men đồng thời lượng tế bào cố định tái sử dụng cho lần sau với hoạt tính ổn định Hiện nay, phương pháp cố định áp dụng phổ biến rộng rãi bọc tế bào cố định gel Ca-alginate k-carrageenan vốn polyme tự nhiên, không gây độc cho tế bào dễ tạo gel (Mater nnk., 1995) Mía loại thực vật có khả chuyển hóa xạ mặt trời thành sinh khối cao với tổng hàm lượng đường lên men chiếm khoảng 12-17% với 90% saccarose 10% glucose fructose (Zabed nnk., 2014) Đây loại chất cho sản xuất ethanol Brazil (Ghosh nnk., 2003) 205 Tại Việt Nam, diện tích mía nước 298.200 với suất mía bình quân đạt 63,9 tấn/ha (Phong nnk., 2019) Dịch nước mía loại chất có khả lên men rượu với hàm lượng đường khử cao điều kiện tối ưu có thể sinh lượng ethanol đạt 10,58% Do đó, việc ứng dụng tế bào nấm men cố định việc lên men ethanol với nguồn dịch ép mía hứa hẹn kỹ thuật giúp nâng cao suất tạo ethanol tạo thêm giá trị gia tăng cho nơng sản mía Việt Nam PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Nghiên cứu thực với dòng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisae (Công ty AB Mauri Việt Nam) dịch ép mía mua tiệm ép nước mía địa bàn Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp cố định tế bào nấm men Tế bào nấm men cố định theo phương pháp Yu nnk., 2007 sau: 0,5g Nấm men nhân giống mơi trường có chứa 60 g/l glucose, g/l (NH4)2SO4, 0,5 g/l Mg2SO4.7H2O, 0,6 g/l K2HPO4, g/l cao nấm men nhiệt độ phòng Sau đó, tiến hành ly tâm thu sinh khối nấm men rửa nhanh dung dịch nước muối sinh lý 0,85% 10 giây Sinh khối tế bào sau đó khuấy hỗn hợp gel Na-Alginate 2% đến sinh khối tan hoàn toàn qua dung dịch CaCl2 2% vòng 30 phút Các hạt gel chứa tế bào cố định thu hồi bảo quản lạnh dung dịch CaCl2 0,5% 2.2.2 Phương pháp lên men 100ml dịch ép mía sau xử lí tách cặn khử trùng cho vào bình lên men 500ml Bổ sung vào bình lên men lượng nấm men theo nghiệm thức: 0,5g nấm men; 0,5g nấm men + 5g hạt tế bào cố định; 10g hạt tế bào cố định Quá trình lên men diễn nhiệt độ từ 28-30 0C ngày Tiến hành chưng cất để xác định đánh giá hiệu lên men thông qua sản lượng nồng độ ethanol thu 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu thu thập xử lý thống kê phần mềm Graphpad Prism phiên 8.636 (Graphpad software, Inc., San Diego, CA) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết phân tích sau lên men cho thấy có khác biệt hiệu suất lên men rượu từ dịch nước mía nấm men tự nấm men cố định gel Ca-alginate Sản lượng rượu thu sau chưng cất dịch lên men từ nấm men tự đạt 4,33 ml tế bào cố định 11,37 ml, hiệu lên men tăng gấp 2,6 lần so với lên men nấm men tự Sự khác biệt thể kết hợp nấm men tự tế bào cố định làm cho hiệu cố định tăng gấp 2,9 lần so với dùng tế bào riêng lẻ (Hình 1, Bảng 1) Tuy nhiên khơng có khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê nấm men cố định với kết hợp hai loại nấm men cố định tự kết hợp làm cho hiệu lên men tăng thêm 11 % so với tế bào cố định 206 ✱✱✱✱ Sản lượng rượu 20 Nấm men ✱✱✱ ns Tế bào c ố định n ấm men 15 Tế bào c ố định 10 h in d co ao T e b ao co d in T e h b N am n am m m en en Hình Kết phân tích khác biệt sản lượng rượu sau lên men (ns: không ý nghĩa; ***: p