Báo cáo thực hành công nghệ lên men II

Các cộng đồng vi sinh vật này đóng một vai trò quan trọng trongquá trình sản xuất rượu vang, vì chúng chuyển hóa đường từ nho và tạo ra toàn bộ cácchất chuyển hóa thứ cấp ảnh hưởng đến c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

CÔNG NGHỆ LÊN MEN II

Ngành học Chuyên ngành Nhóm thực hiện Niên khóa

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC : CÔNG NGHỆ SINH HỌC : NHÓM 2

: 2021 – 2025

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

CÔNG NGHỆ LÊN MEN II

NGUYỄN THỊ LAN ANH

VÕ THỊ MỘNG HUỲNHPHẠM NGUYỄN BẢO NHINGUYỄN VƯƠNG HUYỀN TRÂMTRỊNH THỊ HUYỀN TRÂM

TP Thủ Đức, 12/2023

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CÁC BẢNG v

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi

BÀI 1 LÊN MEN RƯỢU KHÔNG QUA CHƯNG CẤT 1

1.1 Mở đầu 1

1.1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.1.3 Nội dung thực hiện 1

2.1 Tổng quan tài liệu 2

2.1.1 Lên men rượu là gì? 2

2.1.2 Tổng quan về nho 2

2.1.3 Lên men rượu vang, rượu nho 3

3.1 Vật liệu và phương pháp 4

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 4

3.1.2 Vật liệu 4

3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 4

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ 4

3.1.2.3 Nguyên liệu 4

3.1.3 Phương pháp thực hiện 4

4.1 Kết quả và thảo luận 6

1.1.1 Đặt vấn đề 8

1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu 8

1.1.3 Nội dung thực hiện 8

2.1 Tổng quan tài liệu 9

2.1.1 Nấm men 9

2.1.1.1 Phân loại và nguồn gốc 9

2.1.1.2 Đặc điểm hình thái 9

2.1.1.3 Đặc điểm sinh học 9

2.1.1.4 Lợi ích của nấm men 10

2.1.1.5 Ứng dụng nấm men 10

2.1.2 Môi trường đổ đĩa (Hansen) 11

3.1 Vật liệu và phương pháp 12

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 12

3.1.2 Vật liệu 12

3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 12

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ 12

3.1.2.3 Hóa chất/vật liệu sử dụng 12

3.1.3 Phương pháp thực hiện 12

4.1 Kết quả và thảo luận 14

4.1.1 Kết quả 14

4.1.2 Thảo luận 15

BÀI 3 QUAN SÁT HÌNH THÁI NẤM MEN (YEAST) 16

1.1 Mở đầu 16

1.1.1 Đặt vấn đề 16

1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu 16

1.1.3 Nội dung thực hiện 16

2.1 Tổng quan tài liệu 17

2.1.1 Nấm men 17

2.1.1.1 Phân loại và nguồn gốc 17

2.1.1.2 Đặc điểm hình thái 17

2.1.1.3 Đặc điểm sinh học 17

2.1.1.4 Lợi ích của nấm men 18

2.1.1.5 Ứng dụng nấm men 18

3.1 Vật liệu và phương pháp 20

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 20

3.1.2 Vật liệu 20

3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 20

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ 20

3.1.2.3 Hóa chất/vật liệu sử dụng 20

3.1.3 Phương pháp thực hiện 20

3.1.3.1 Phân lập nấm men giữ nguồn 20

3.1.3.1 Phân lập nấm men giữ nguồn 21

4.1 Kết quả và thảo luận 22

4.1.1 Kết quả 22

4.1.2 Thảo luận 22

BÀI 4 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYME CELLULASE CỦA VI KHUẨN 23

1.1 Mở đầu 23

2.1.1 Tổng quan vi khuẩn Bacillus subtilis 24

2.1.1.1 Phân loại và nguồn gốc 24

2.1.1.2 Đặc điểm hình thái 24

2.1.1.3 Đặc điểm sinh học 24

3.1 Vật liệu và phương pháp 26

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 26

3.1.2 Vật liệu 26

3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 26

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ 26

3.1.2.3 Hóa chất/vật liệu sử dụng 26

3.1.3 Phương pháp thực hiện 26

4.1 Kết quả và thảo luận 28

4.1.1 Kết quả 28

4.1.2 Thảo luận 28

DANH SÁCH CÁC BẢNGBảng 2.2.1 Thành phần và cách pha môi trường Hansen 11

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.3.1 Chuẩn bị nho chín 4

Hình 1.3.2 Cân đường kính 5

Hình 1.3.2 Chuẩn bị ủ nho 5

Hình 1.4.1 Kết quả thu được của mẫu sau 7 ngày lên men không qua chưng cất 6

Hình 2.2.1 Saccharomyces cerevisiae 9

Hình 2.4.1 Pha loãng ở nồng độ 10-6 14

Hình 2.4.2 Pha loãng ở nồng độ 10-7 14

Hình 2.4.3 Pha loãng ở nồng độ 10-8 15

Hình 3.2.1 Saccharomyces cerevisiae 17

Hình 3.3.1 Các ống giữ nguồn nấm men 21

Hình 3.4.1 Hình thái của nấm men ở vật kính 40X 22

Hình 4.2.1 Bacillus subtilis 24

Hình 4.3.1 Vòng phân giải của vi khuẩn Bacillus 28

BÀI 1 LÊN MEN RƯỢU KHÔNG QUA CHƯNG CẤT

1.1 Mở đầu

1.1.1 Đặt vấn đề

Lên men rượu mà không qua chưng cất là quá trình tạo ra rượu mà không sửdụng chưng cất để tách riêng cồn từ hỗn hợp ban đầu Thay vào đó, trong quá trìnhnày, đường trong nước ép nho chuyển hóa thành cồn thông qua quá trình lên men do vikhuẩn men thực hiện Rượu sản xuất theo phương pháp lên men không qua chưng cấtthường có hương vị phong phú hơn và giữ lại nhiều đặc tính từ nguyên liệu gốc hơn sovới rượu sau khi qua quá trình chưng cất

Rượu vang là một loại đồ uống được sản xuất từ quá trình lên men nho Rượuvang đã tồn tại hàng ngàn năm và có vai trò quan trọng trong văn hóa và ẩm thực củanhiều quốc gia trên thế giới Rượu vang thường được thưởng thức trong các dịp đặcbiệt hoặc kết hợp với các món ăn để tăng thêm trải nghiệm ẩm thực Rượu vang đadạng về hương vị, màu sắc, và chất lượng Một số nghiên cứu cho thấy rằng tiêu thụrượu vang một cách có trách nhiệm có thể có lợi cho sức khỏe Theo những chuyêngia, nên uống 2 - 3 ly rượu vang mỗi ngày, đặc biệt là rượu vang đỏ vì nó có chứa cácchất chống oxy hóa nên sẽ bảo vệ được mạch máu và tim mạch của chúng ta Rượuvang không chỉ đóng vai trò như một loại đồ uống mà còn có sự ảnh hưởng lớn trongvăn hóa, kinh tế, và xã hội, làm nổi bật vai trò đa chiều và đa dạng của nó trong cuộcsống hàng ngày

1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Tiếp cận và hiểu rõ quá trình lên men rượu vang và các tác nhân xúc tác quá trìnhlên men

1.1.3 Nội dung thực hiện

Lên men rượu vang từ nho

2.1 Tổng quan tài liệu

2.1.1 Lên men rượu là gì?

Nho chứa một hệ vi sinh vật phức tạp, bao gồm nhiều loại nấm sợi, nấm men và

vi khuẩn có đặc điểm sinh lý và trao đổi chất khác nhau (Barata và cvt, 2012) Hệ visinh vật của nho có thể thay đổi do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như môitrường, vị trí địa lý, giống nho và việc áp dụng các chất phytochemical trên vườn nho(Pinto và ctv, 2014) Các cộng đồng vi sinh vật này đóng một vai trò quan trọng trongquá trình sản xuất rượu vang, vì chúng chuyển hóa đường từ nho và tạo ra toàn bộ cácchất chuyển hóa thứ cấp ảnh hưởng đến chất lượng thơm của rượu vang (Fleet, 2003).Rượu vang là kết quả của quá trình lên men rượu của hèm nho Quá trình lênmen rượu được thúc đẩy bởi nấm men và nó bao gồm sự chuyển đổi các loại đường cótrong nho như glucose và fructose trở thành ethanol và carbon dioxide Loài nấm men

Saccharomyces cerevisiae chịu trách nhiệm chính cho quá trình lên men rượu vang S cerevisiae được biết đến là loài chỉ chuyển hóa đường thông qua con đường lên men

khi nồng độ đường cao, trong điều kiện có hoặc không có oxy

2.1.2 Tổng quan về nho

Nghiên cứu sử dụng nho có nguồn gốc từ Ninh Thuận, Việt Nam nơi có khí hậukhô, gió mùa là điều kiện lý tưởng trong việc trồng nho, có độ ngọt và độ chua cânđối Đất đai nghèo dinh dưỡng và khí hậu khô nóng giúp tạo nên môt môi trường làcho nho Ninh Thuận phát triển với những đặc điểm hóa học và hương vị đặc trưng củavùng

Nho chứa nhiều đường, axit amin, vitamin kháng chất và các hợp chất sinh họcnhư resveratrol Nho được sử dụng trong nghiên cứu lên men rượu nho không quachưng cất là nho đỏ chứa nhiều polyphenol, resveratrol và các hợp chất có tác độngchống ô nhiễm và có lợi cho sức khỏe Nho chứa nhiều polyphenol và resveratrol, cáchợp chất chống oxi hóa giúp bảo vệ tế bào khỏi tác động của các gốc tự do và nguyênnhân gây lão hóa; resveratrol trong nho giúp có thể giúp cải thiện sức khỏe tim mạchbằng cách giảm mức cholesterol xấu, tăng mức cholesterol tốt và resveratrol còn có tácdụng chống ung thư thông qua việc ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư; nho cóthể hỗ trợ kiểm soát đường huyết, giảm rủi ro mắc bệnh tiểu đường và cải thiện quản

lý bệnh đối với những người đã mắc bệnh, ngoài ra hỗ trợ hệ tiêu hóa, cải thiện hệmiễn dịch, chống viêm, hỗ trợ sức khỏe não

2.1.3 Lên men rượu vang, rượu nho

Rượu vang bắt đầu từ việc lên men ethylic từ dịch quả nho Rượu vang sản xuất

từ nho theo phương pháp tự nhiên nhờ hệ vi sinh vật trên vỏ và thịt quả nho chín, chủ

yếu là S.ellipsoids Ngày nay khái niệm rượu vang được hiểu rộng hơn là loại rượu lên

men không qua chưng cất từ dịch các loại trái cây nói chung như táo, lê, chuối, mơ,

có hương vị thơm ngon của trái cây tự nhiên, nồng độ rượu nhẹ từ 15 – 20% là thứcuống giàu vitamin

Các loại vi sinh vật thường làm nhiễm bẩn và phá hoại rượu vang là vi khuẩnLactic Khi có mặt vi khuẩn Lactic trong dịch men phần lớn axit malic trong dịch trái

cây sẽ chuyển hóa thành axit lactic Các loại nấm men dại như Candida sp , có thể tạo

váng trên bề mặt rượu vang Do đó muốn thu được hiệu suất rượu cao thì phải tạo chomôi trường thật yếm khí, khi đó nấm men lấy năng lượng để tạo sinh khối bằng conđường oxi hóa axit pyruvic (là sản phẩm trung gian trước khi tạo thành rượu vang) đến

CO2 và H2O

3.1 Vật liệu và phương pháp

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian thực hiện nghiên cứu từ ngày 23/11/2023 đến ngày 21/12/2023

Địa điểm được thực hiện tại phòng Nấm ăn và Nấm dượu liệu Viện nghiên cứuCông nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ ChíMinh

3.1.2 Vật liệu

3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Mẫu lên men rượu nho trong phòng Nấm ăn và Nấm dược liệu Viện nghiên cứuCông nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ ChíMinh

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ

Thiết bị: cân phân tích, nồi hấp

Dụng cụ: dao, kéo, hộp nhựa sạch

Bước 2: cân đường kính với tỉ lệ 20% so với khối lượng đường

Hình 1.3.1 Chuẩn bị nho chín (a) Lựa chọn những quả nho đạt tiêu chuẩn; (b) Cẳt

từng quả nho thành đôi

b) a)

Bước 3: cho lần lượt một lớp nho, một lớp đường vào lọ nhựa cho đến khi hếtnguyên liệu Lên men hiếu khí 2 ngày, lên men yếm khí 4 ngày ở nhiệt độ phòng

Bước 4: ghi nhận kết quả sau một tuần ủ rượu nho

Hình 1.3.2 Cân đường kính (a) Chuẩn bị đường kính; (b) Cân 40g đường kính.

b) a)

a)

Hình 1.3.3 Chuẩn bị ủ nho (a) Nho và đường được cho vào hộp nhựa; (b) Đóng hộp

đem ủ

b)

4.1 Kết quả và thảo luận

4.1.1 Kết quả

Tiến hành quan sát kết quả, hiện tượng sau quá trình ủ 7 ngày kể từ thời gianthực hiện thí nghiệm (trong đó bao gồm quá trình lên men yếm khí ở nhiệt độ phòng)nhận thấy có sự thay đổi nhỏ về hình dáng và màu sắc của nho trong dụng cụ chứa,nho có màu sắc hơi đậm hơn so với mẫu ban đầu, có sự xuất hiện của dung dịch màutím đậm sau 7 ngày ủ Bên cạnh đó phần bề mặt trên của dung dịch xuất hiện lớp bọtkhí dày đặc

4.1.2 Thảo luận

Trong quá trình lên men rượu không qua chưng cất, ta thấy có sự xuất hiện củadịch màu tím và lớp bọt khí trên bề mặt dung dịch là do trong quá trình ủ đường sẽđược biến đổi thành rượu etylic, CO2 và giải phóng năng lượng Phương trình tổngquát của quá trình có thể viết như sau: C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 113,4 kJ Trong quá trình đó, hệ vi sinh vật trên vỏ và thịt quả nho chín hấp thu đường vàchất dinh dưỡng trên bên bề mặt của chúng Sau đó các chất khuếch tán qua màng bánthấm của tế bào vào trong tế bào nấm men Trong nguyên sinh chất của tế bào nấmmen, đường được chuyển hóa thành rượu và CO2 Rượu và CO2 tạo thành được thoát

ra ngoài khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường, tan vô hạn trong dịch Ethanol

Hình 1.4.1 Kết quả thu được của mẫu sau 7 ngày lên men không qua chưng cất.

được tạo ra bởi hoạt động của nấm men giúp tăng cường chiết xuất của anthocyanin vàtannine từ hạt và vỏ Các hợp chất polyphenol hòa tan tạo ra màu sắc của rượu

Qua đó thu được sản phẩm rượu nho nhờ quá trình lên men đường tạo rượu etylic

và CO2 với sự tham gia của hệ vi sinh vật trên vỏ và thịt quả nho

4.1.3 Kiến nghị

Cần tiến hành phân lập từ nguồn dịch rượu vừa lên men thu được để biết rõ hơn

về nấm men trong rượu Có thể tiến hành các thí nghiệm lên men không chưng cấtkhác để hiểu rõ hơn về quá trình và hệ vi sinh vật

BÀI 2 PHÂN LẬP NẤM MEN (YEAST)

1.1 Mở đầu

1.1.1 Đặt vấn đề

Nấm men đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống và hiện diện trong các quátrình chế biến thực phẩm Ngày nay, khi xã hội phát triển, mức sống con người đượcnâng cao thì nhu cầu về ăn uống của con người ngày càng được quan tâm và đòi hỏicác sản phẩm không những phong phú đa dạng mà còn phải có giá trị dinh dưỡng và

có tính dược liệu Thức uống trái cây có nhiều dạng khác nhau về tính chất sản phẩm

và công nghệ chế biến như nước trái cây tự nhiên Trong đó, rượu vang là loại thứcuống được ưa chuộng với hương vị thơm ngon và giàu dinh dưỡng Nghiên cứu phânlập nấm men góp phần làm phong phú thêm dòng sản phẩm rượu vang hiện nay, cảithiện đầu ra cho nguyên liệu, tăng hiệu quả kinh tế, góp phần đa dạng hóa rượu vang

và đem lại lợi nhuận cao cho người trồng nho

1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân lập nấm men nhằm tìm ra các chủng nấm men giúp ích cho quá trình lênmen nho hiệu quả hơn

1.1.3 Nội dung thực hiện

Nội dung 1: Pha loãng dịch nho

Nội dung 2: Cấy trải trên môi trường thạch Hansen ở nồng độ 10-6, 10-7, 10-8

2.1 Tổng quan tài liệu

2.1.1 Nấm men

2.1.1.1 Phân loại và nguồn gốc

Quá trình lên men rượu vang thường có mặt loài nấm men Saccharomyces

cerevisiae Theo hệ thống phân loại, nấm men Saccharomyces cerevisiae được phân

loại như sau:

Saccharomyces cerevisiae là một loại nấm men lưỡng hình (Osiewacz, 2002) có

thể khác nhau giữa dạng đơn bào và dạng tăng trưởng dạng sợi S cerevisiae là sinh

vật nhân thực có kích thước 5 – 10 m Tế bào nấm men có thể phát triển ở dạng đơnbội và lưỡng bội Các tế bào đơn bội biểu thị một vòng đời nguyên phân đơn giản màtrong điều kiện căng thẳng sẽ chết Các tế bào lưỡng bội, giống như các tế bào đơn bội,thể hiện vòng đời nguyên phân, nhưng trong điều kiện căng thẳng cao, chúng bước vàovòng đời giảm phân và tạo ra bốn bào tử đơn bội (Herskowitz, 1988) Thời gian nhânđôi của chúng là khoảng 90 phút (Friedman, 2011)

2.1.1.3 Đặc điểm sinh học

Phương thức sinh sản sinh dưỡng chủ yếu của nó là dạng nấm men hình elip bầu

dục duy nhất phân chia bằng cách nảy chồi (Casalone, 2005) Tuy nhiên, S cerevisiae

có khả năng chuyển đổi từ tăng trưởng đơn bào sang tăng trưởng dạng sợi với các tế

Hình 2.2.1 Saccharomyces cerevisiae.

độc tốc và có thể nuôi cấy trong quy mô lớn bằng các thùng lên men và dễ dàng thunhận sinh khối nấm men.

Trong quá trình lên men rượu vang, S cerevisiae tạo ra enzyme có khả năng khử

đường saccharose thành fructose và glucose; sau đó chuyển hóa đường thành rượuvang có mùi vị đặc trưng riêng biệt

2.1.1.4 Lợi ích của nấm men

Nấm men có vai trò quan trọng trong công nghệ lên men và sản xuất thực phẩmlên men, cải thiện chất lượng sản phẩm và hiệu suất quá trình lên men

Nấm men thực hiện quá trình lên men, trong đó chúng chuyển đổi thành nănglượng và sản xuất các sản phẩm như rượu và CO2 Tạo ra các sản phẩm hữu ích, nấmmen sản xuất axit hữu cơ và enzyme, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện vị vàmùi của các sản phẩm lên men Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, kiểm soát quátrình lên men đảm bảo sự đồng đều và hiệu suất cao Nấm men có thể tăng cường hiệusuất quá trình lên men bằng cách tạo điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn len men khác,đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của quy trình

Ngoài ra, nấm men có chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, vitamin B, khángchất như sắt và canxi giúp cải thiện dinh dưỡng và sức khỏe; còn chứa enzyme và chất

xơ giúp hỗ trợ quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng từ thức ăn Tăng cường

hệ miễn dịch, các thành phần trong nấm men có thể kích thích và củng cố hệ thốngmiễn dịch chống lại vi khuẩn và virus Nấm men chứa các hợp chất chống oxi hóa nhưcác loại polyphenol và flavonoid, giúp bảo vệ tế bào khỏi tác động của gốc tự do; cóthể kiểm soát huyết áp và mức cholesterol, hỗ trợ sức khỏe tim mạch

2.1.1.5 Ứng dụng nấm men

Nấm men có nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

Công nghệ lên men: Nấm men làm nền tảng cho nhiều quá trình lên men trongsản xuất bia, rượu và các sản phẩm lên men khác

Thực phẩm và dinh dưỡng: Nấm men được sử dụng làm thực phẩm chế biến trựctiếp hoặc nguyên liệu để tạo các sản phẩm như nấm hương, nước mắm và thậm chí làsản phẩm thay thế thịt

Y học: Nấm men được nghiên cứu cho các tính năng y tế bao gồm tác độngchống ung thư, hỗ trợ điều trị tiểu đường và cải thiện sức khỏe tâm thần

Chăm sóc da: Nấm men có thể được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc danhư kem dưỡng và mặt nạ nhờ vào khả năng chống oxi hóa và làm dịu da.

Môi trường và xử lý chất thải: Nấm men có khả năng phân hủy chất hữu cơ làmcho chúng trở thành công cụ quan trọng trong việc xử lý chất thải hữu cơ và phân trộnhữu cơ

Nông nghiệp: Nấm men có thể được dùng để cải thiện chất lượng đất và tăngcường đa dạng sinh học đồng thời có thể giúp kiểm soát sự phát triển của một số loại

ký sinh trùng thực vật

2.1.2 Môi trường đổ đĩa (Hansen)

Bảng 2.2.1.Thành phần và cách pha môi trường Hansen