Nghiên cứu tận dụng phế thải bia sau quá trình lên men làm thức ăn chăn nuôi luận văn ths khoa học môi trường và bảo vệ môi trường 60 85 02 pdf

Thành phần dinh dưỡng của nấm men Người ta chia các hợp chất trong tế bào nấm men ra thành nước và các chất khô gồm: protein, gluxit, lipit, tro, vitamin, nguyên tố vi lượng và một số c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-& -

Phạm Quỳnh Trang

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ THẢI BIA SAU QUÁ TRÌNH LÊN

MEN LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-& -

Phạm Quỳnh Trang

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ THẢI BIA SAU QUÁ TRÌNH

LÊN MEN LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI

MÃ SỐ: 60 85 02 CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN MẠNH KHẢI

Hà Nội – 2012

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 6

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ THẢI BIA - 6

1.1.1 Tổng quan về nấm men bia 6

1.1.2 Thành phần dinh dưỡng của nấm men 9

1.1.3 Tổng quan về ngành sản xuất bia và sử dụng nguồn sinh khối nấm men bia dư thừa trên thế giới 13

1.1.4 Tổng quan về sản xuất bia và sử dụng nguồn sinh khối nấm men bia dư thừa ở Việt Nam 20

1.1.5 Tổng quan về các phương pháp tận thu sinh khối nấm men bia sau quá trình lên men để làm thức ăn gia súc……… 22

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU PHỤC VỤ CHO NGÀNH SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI - 29

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - 36

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 36

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH - 36

2.2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu……… 36

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 37

2.2.3 Xử lý bã nấm men bia 37

2.2.4 Phương pháp vi sinh 37

2.2.5 Phương pháp lý học 38

2.2.6 Phương pháp phân tích hóa lý 38

2.2.7 Thử nghiệm hiệu quả dinh dưỡng trên gà 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA BÃ NẤM MEN BIA - 43

3.2 TIỀN XỬ LÝ BÃ NẤM MEN BIA - 43

3.2.1 Nghiên cứu điều kiện lọc bã nấm men bia 44

3.2.2 Nghiên cứu phương thức rửa sinh khối nấm men bia 45

3.2.3 Nghiên cứu phương pháp tách đắng trong bã nấm men bia 46

3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độc khuấy đến hiệu quả tách đắng 52

3.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu quả tách đắng 50

3.2.6 Điều kiện nhiệt độ và thời gian cho quá trình rửa đắng và lắng sinh khối nấm men bia 55

3.2.7 Kết quả chất lượng bã nấm men sau quá trình tiền xử lý 56

3.2.8 Kết quả đánh giá chất lượng của bã nấm men bia sau khi sấy 58

3.3 NGHIÊN CỨU THAY THẾ DINH DƢỠNG TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI - 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC 68

DANH MỤC BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ

Bảng 1.1 Lượng bia tiêu thụ theo các vùng của thế giới năm 2008 và 2009… 14 Bảng 1.2 Thị trường các sản phẩm gia vị tự nhiên tại Nhật Bản[11]………… 15 Bảng 1.3 Một số sản phẩm nấm men bia thương mại sử dụng trong chăn nuôi19 Bảng 1.4 Sản lượng và mức tiêu thụ bình quân đầu người trong năm 2005 và

2010 ở Việt Nam……… 20 Bảng 1.5 Nhu cầu dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng của lợn (90% vật chất

khô) (Nutrient Requirements of Swine,the National Research Council (NRC),

1998)……… 32 Bảng 3.1 Đặc điểm của sinh khối nấm men sau quá trình lên men chính…… 43 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của quá trình lọc đến chất lượng của bã nấm men bia….44 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước sử dụng cho quá trình lọc bã nấm men bia……… 45 Bảng 3.4 Ảnh hưởng số lần rửa men đến chất lượng của nấm men………… 46 Bảng 3.5 Các phương pháp xử lý vị đắng của sinh khối nấm men bia……… 50 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch NaOH 0,1N: sinh khối nấm men… 49 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của cường độ khuấy đến hiệu quả tách đắng trong quá trình xử lý sinh khối nấm men bia bằng NaOH 0,1N……… 52 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu quả tách đắng và tỷ lệ

tế bào sống của nấm men bia……… 53 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình rửa và lắng men.56 Bảng 3.10 Thành phần hóa học của bã nấm men trước khi lọc ……… 57 Bảng 3.11 Thành phần hóa học của bã nấm men sau khi lọc, rửa đắng………… 57 Bảng 3.12 Thành phần hóa học của bã nấm men sấy hầm ……… 59 Bảng 3.13 Kết quả phân tích thành phần hóa học của bột bã nấm men bia không được tách đắng của công ty cổ phần thức ăn chăn nuôi miền Bắc……… 59 Bảng 3.14 Bảng so sánh kết quả phân tích thành phần hóa học của bã nấm men bia đã qua quá trình tách đắng và không qua quá trình tách đắng ……… 60 Bảng 3.15 Công thức thức ăn cho gà……… 59

Bảng 3.16 Kết quả đánh giá trọng lượng của gà sau 2 tháng cho ăn 2 loại thức

ăn khác nhau……… 61

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ thành phần hóa học của bã nấm men sau khi lọc ………… 58 Biểu đồ 3.2 : Biểu đồ tốc độ tăng trưởng của gà ăn hai loại thức ăn khác nhau 62

Sơ đồ 1.1 Các tạp chất trong sinh khối nấm men bia (Paul, 2006]………23

Sơ đồ 2.1 Buồng đếm Thoma………37

Sơ đồ 3.1: Các thành phần nhựa chính của hoa huoblon ……… 47

Sơ đồ 3.2 Qui trình công nghệ tách đắng và thu nhận sinh khối nấm men bia 55

MỞ ĐẦU

Nấm men là một nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao và không cholesterol Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 – 60%, với axit amin không thay thế gần giống protein của động vật [5,10,15] Hệ số hấp phụ của protein này cũng rất cao Hàm lượng vitamin trong nấm men với hoạt tính cao hơn gấp 2 – 3 lần so với vitamin tổng hợp [,15] Nấm men còn cung cấp vitamin

B tự nhiên phong phú, chứa nhiều enzym kích tố có ảnh hưởng tốt tới quá trình trao đổi chất, nhưng không gây độc hại cho cơ thể [5,10,] Thành phần khoáng trong nấm men rất đa dạng với tỷ lệ phù hợp với nhu cầu và khả năng hấp thu, chuyển hóa của cả người và động vật

Ở Việt Nam, nấm men bia thu được từ các nhà máy bia rất lớn Ước tính trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó chứa khoảng 700g protein [4,15] Năm 2005 sản lượng bia của cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra Đến năm 2010 sản lượng bia của

cả nước đạt 2,5 tỷ lít và nấm men thải ra là 30 triệu tấn [15] Như vậy, lượng protein có chất lượng cao từ nấm men thải ra của quá trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ Tuy nhiên, nấm men thải ra từ các nhà máy bia chỉ một phần nhỏ được bán cho các hộ chăn nuôi gia súc sử dụng làm thức ăn trực tiếp, còn lại được thải ra ngoài môi trường gây ô nhiễm môi trường Trong khi đó, ngành thức ăn chăn nuôi phải nhập khẩu hàng triệu tấn khô đậu tương

và các nguyên liệu giàu đạm khác (chiếm 60 – 70% nhu cầu của ngành), riêng khô đậu tương năm 2006 đã nhập 1,7 triệu tấn [13]

Việc nghiên cứu chế biến và sử dụng bột nấm men còn rất ít và hiện nay ở Việt Nam chỉ sử dụng nấm men bia thải ở dạng tươi nên lượng sử dụng không được nhiều, chỉ thường sử dụng làm thức ăn gia súc mà khả năng tiêu hóa không cao [13] Việc bảo quản khó khăn của phụ phẩm này là cản trở chính cho việc sử

dụng Xuất phát từ tình hình thực tế trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tận dụng phế thải bia sau quá trình lên men làm thức ăn chăn nuôi”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ THẢI BIA

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 CO2 là nguồn phế liệu có thể tái sử dụng để tăng chất lượng bia thì bã malt, mầm malt và nấm men bia là nguồn phế liệu có ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm và thức

ăn gia súc cả về số lượng và giá trị dinh dưỡng

Bã nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất, 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

1.1.1 Tổng quan về nấm men bia

a Đặc tính

 Đặc điểm hình thái

Tế bào nấm men có hình dạng và kích thước đa dạng, phụ thuộc vào

giống, loài Tế bào nấm men thường có hình ovan hoặc hình cầu, khi nấm men già có hình ovan dài hoặc hình sợi [5] Tùy vào chủng nấm men mà tế bào có kích thước khác nhau So với các vi sinh vật khác tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7µm và chiều dài từ 8 – 12µm [5]

 Đặc điểm cấu tạo

Tế bào nấm men là tế bào có nhân thật được cấu tạo từ các thành

phần chủ yếu sau:

- Thành tế bào [5,7]

Thành tế bào nấm men dày khoảng 15 – 25nm, có độ bền chắc, có nhiều lỗ nhỏ li ti đường kính khoảng 3,6nm để chất dinh dưỡng có thể đi qua Trong thành tế bào có chứa 10% protein (tính theo khối lượng chất khô), trong số protein này có một phần là các enzym Trên thành tế bào còn thấy một lượng lipit nhỏ

Thành tế bào được cấu tạo gồm có ba lớp: Lớp trong cùng có cấu tạo từ β – Glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β – Glucan hòa tan, lớp ngoài cùng được cấu tạo từ mannanphosphoryl, ngoài ra còn có kitin

Mannan là hợp chất cao phân tử của D – mananoza, rất phân nhánh Thường mannan liên kết với protein theo tỷ lệ 2:1 tạo thành hợp chất polyme peptidomannan – có vai trò trong việc kết lắng của nấm men vì có khả năng gắn với ion Ca2+

nhờ nhóm phosphat hoặc nhóm cacboxyl của nó

Glucan là hợp chất cao phân tử của D – glucoza có cấu trúc phân nhánh góp phần tạo nên độ cứng cho thành tế bào Giữa lớp ngoài cùng và lớp giữa có chứa các enzym: invertaza, phosphataza, β – glucosidaza, proteaza…

Kitin là hợp chất cao phân tử của N – acetylglucosamin thường tập trung

ở phía bầu mô, rất bền vững, không bị phá hủy nên có tác dụng bảo vệ chồi khi chồi còn non Hàm lượng của chúng trong tế bào khoảng 1%

- Màng nguyên sinh chất

Màng nguyên sinh chất nằm sát tế bào, chiều dày không quá 0,1nm, thành phần chủ yếu là: protein, phospholipit, enzym permeaza [5] Đây là một màng bán thấm điều chỉnh sự thấm qua tế bào các chất dinh dưỡng cần thiết và có lợi cho tế bào (đường đơn giản, nitrogen, phosphorous…) đồng thời thải ra ngoài các chất cặn bã (CO2, rượu, axit…)

- Nguyên sinh chất

Nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo chủ yếu từ protein, hydratcacbon, lipit, chất khoáng, nước và các hợp chất khác nữa [5] Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết [5] Nguyên sinh chất thường có màu xám và

có thể thay đổi trong quá trình sinh trưởng, phát triển của nấm men Lúc tế bào còn non, nguyên sinh chất tương đối đồng nhất, càng về già nguyên sinh chất càng không đồng nhất do xuất hiện nhiều không bào, các giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipoit [5]

Nguyên sinh chất có nhiệm vụ hòa tan các chất dinh dưỡng và liên kết các

cơ quan với nhau, là nơi xảy ra các phản ứng sinh hóa nội bào

- Nhân

Tế bào nấm men có nhân thật, nhân thường có hình bầu dục hoặc hình cầu Nhân tế bào nấm men được bao bọc bởi một vỏ có có hai màng: Màng phía trong có tác dụng giới hạn nhân, màng phía ngoài liên hệ mật thiết với mạng lưới nội chất Trong nhân chứa AND, ARN và 16 đôi nhiễm sắc thể [5]

- Mạng lưới nội chất

Ở nấm men mạng lưới nội chất có chiều dày khoảng 40 – 50 µm [6,7] Trên

bề mặt của chúng có định vị nhiều loại enzym khác nhau Mạng lưới nội chất có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và đồng hóa thức ăn ở tế bào nấm men

- Không bào

Trong mỗi tế bào nấm men có một hoặc nhiều không bào [5] Không bào

có tính thẩm thấu cao, là nơi tích lũy các sản phẩm trao đổi chất trung gian, các enzym thủy phân, enzym oxy hóa – khử, các polyphosphat, lipit, các hợp chất trung gian của tế bào có phân tử lượng thấp và các ion kim loại [5,6] Ngoài tác dụng của một kho dự trữ, không bào còn có chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào

- Ty thể

Ty thể được xem như nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động

Ty thể chứa nhiều enzym khác nhau như: oxydaza, xytocromoxydaza, peroxydaza, phosphataza… [7] Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70% protein, trong số protein này có khoảng 25 – 75% ở dạng protein cấu trúc [5]

Với hàm lượng cao về protein cùng những chất có giá trị như: vitamin và các chất khoáng, nấm men đóng vai trò quan trọng như là một nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng có giá trị vào thức ăn cho người và cho gia súc [10] Những sản phẩm chế biến từ nấm men cũng được ứng dụng rộng rãi trong y dược do nó

có thể tăng cường sức khỏe cho con người, tăng khả năng chịu đựng và chống

đỡ các bệnh truyền nhiễm, giảm sự mệt nhọc khi làm việc quá sức [7] Ngoài ra nấm men là một nguồn cung cấp protein đáng kể cho sản phẩm bột dinh dưỡng trẻ em, góp phần khắc phục tình trạng thiếu protein và năng lượng trường diễn ở trẻ nhỏ [11]

Trong công nghiệp thực phẩm, nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia, rượu, nấm men bánh mỳ để tăng cường mùi vị, giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm

Người ta cũng dùng nấm men để để điều trị một số bệnh thiếu chất dinh dưỡng hoặc bệnh phá hoại cân bằng trao đổi chất ở trong cơ thể Đặc biệt nếu chiếu các tia tử ngoại vào nấm men người ta sẽ thu được vitamin D – dùng để ngăn chặn bệnh còi xương ở trẻ em Một số phân tích cho biết trong mỗi gam nấm men khô đã chiếu tia tử ngoại thường chứa đến 10.000 – 20.000 IU vitamin

D [6]

Nấm men còn được dùng để sản xuất các chế phẩm trong công nghiệp dược

và hóa chất như: vitamin, enzym, axit nucleic, glutation, các dịch protein hòa tan, các dịch nước chiết của nấm men… [7] Đây là là những chế phẩm có vai trò quan trọng, không những phục vụ cho mục đích nâng cao sức khỏe của con người mà còn là nguồn nguyên liệu thiết yếu trong ngành công nghệ sinh học

1.1.2 Thành phần dinh dưỡng của nấm men

Người ta chia các hợp chất trong tế bào nấm men ra thành nước và các chất khô gồm: protein, gluxit, lipit, tro, vitamin, nguyên tố vi lượng và một số chất có hoạt tính sinh học

a Protein

Protein là thành phần quan trọng nhất của tế bào nấm men, chiếm chủ yếu trong phần chất khô của tế bào, thường là 40 – 60% trọng lượng chất khô, gồm

protein đơn giản và protein phức tạp (lipoprotein và nucleprotein) [10,12] Protein ở hầu hết các bộ phận của tế bào nấm men trong đó tập trung chủ yếu ở vách tế bào và ở màng nguyên sinh chất của tế bào (chiếm 10% trọng lượng khô của vách tế bào và 50% trọng lượng khô của màng nguyên sinh chất) [5,7] Về tính chất, protein của nấm men gần giống protein nguồn gốc động vật, có chứa khoảng 20 loại axit amin, trong đó có đủ các loại axit amin không thay thế với thành phần cân đối hơn so với lúa mì, kém ít hơn so với sữa bột, bột cá và các sản phẩm động vật nói chung [5,10,12]

b Gluxit

Gluxit chiếm 10 – 30% chất khô tế bào nấm men, trong đó 2 – 3% là riboza, còn lại phần lớn là các polysaccarit thường gặp như: glucogen, trehaloza, mana, glucan, kitin, xenluloza, hemixenluloza và D – mananoza [11] Manan, glucan là hai thành phần hóa học chủ yếu của vách tế bào, ngoài ra còn có kitin

là thành phần hidratcacbon lớn thứ ba trong thành tế bào và là một polyme của

N, acetyl – glucosamin [5,7]

c Lipit

Lipit rất phụ thuộc vào thành phần môi trường thức ăn và loài nấm men Có khoảng 1 – 3% lipit ở dạng trung tính như: các este phức tạp của glyceryl, lipit, phospholipit, steroit, và các axit béo bậc cao [11]

Lipit trong tế bào ở dạng tự do hay kết hợp Chúng đóng vai trò quan trọng

vì trong nguyên sinh chất chúng liên kết với nhau tạo thành hệ sợi mixel hay kết hợp với protein tạo thành lipoprotein, cơ sở chính để xây dựng nên tế bào

d Vitamin

Nấm men rất giàu vitamin, chủ yếu là vitamin nhóm B và vitamin nhóm D Trong 1g chất khô của nấm men chứa khoảng: 300μg vitamin B1, 40μg vitamin B2, 50μg vitamin B6, 600μg vitamin PP, 80μg axit pantotenic, 25μg axit foleic,1μg biotin và 500μg inozit [2] Ngoài ra trong nấm men còn có vitamin E

và nhiều hợp chất khác Tất cả các chất hoạt tính sinh học này được chứa trong nấm men với một tỉ lệ hết sức hài hòa, chính vì thế mà tác dụng của chúng đến

trạng thái sinh lý của các cơ thể sống là rất rõ nét

e Enzym

Tế bào nấm men chứa một tập hợp các enzym rất phong phú, đa dạng như enzym dehydrogenaza, phosphoglycerat kinaza, alcohol dehydrogenaza [5] Các enzym này thường nằm trong một bộ phận nào đó của tế bào như ty thể, nhân, vách tế bào hay hòa tan trong nguyên sinh chất Enzym trong tế bào gồm hai loại chính: enzym nội bào và enzym ngoại bào Enzym nội bào làm tăng các phản ứng hóa học của các quá trình hô hấp lên men và các phản ứng dẫn đến tạo thành nguyên sinh chất của tế bào Enzym ngoại bào chuẩn bị thức ăn trong môi trường xung quanh, chuyển các hợp chất không hòa tan thành các chất hòa tan

Bảng 1.1 Lƣợng bia tiêu thụ theo các vùng của thế giới

(Nguồn: Theo số liệu của Viện nghiên cứu Lối sống và Thực phẩm Kirin )

Như vậy, trong khi sản xuất bia ở các nước Châu Âu có chiều hướng giảm thì sản lượng bia của các nước Châu Á lại tăng nhanh Tính đến năm 2009, tổng sản lượng bia thế giới 181 tỷ lít, phá vỡ kỉ lục trong 25 năm qua [18]

Với mức tăng trưởng này của ngành công nghiệp sản xuất bia thì lượng nấm men dư thừa thải ra ngày một nhiều Khi lên men 1 hectolit dịch đường thường nhận được khoảng 2 lít men đặc bẩn Sau khi rây và rửa sạch, lượng đó còn lại là 1,5 lít Tuy nhiên, chỉ có 0,5 lít trong đó được dùng để lên men mẻ sau,

1 lít còn lại là dư thừa Nếu công suất của một nhà máy bia là 10 triệu lít/năm thì hàng ngày lượng sinh khối đặc dư thừa sẽ là từ 300 – 350 lít [2] Tận thu được lượng phế liệu đó không những góp phần làm giảm sự ô nhiễm môi trường mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao

Việc tận dụng nguồn sinh khối nấm men bia đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm chú ý đến Trong đó Nhật Bản là nước sản xuất và sử dụng nhiều nhất nấm men bia và các sản phẩm có chứa bột nấm men bia Tại đây, bột nấm men được xếp vào nhóm các loại sản phẩm gia vị tự nhiên Mức tiêu thụ bột nấm men chiết suất so với các loại gia vị khác được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.2 Thị trường các sản phẩm gia vị tự nhiên tại Nhật Bản[11]

Sản xuất (tấn/năm)

Số lượng bán (tỷ yên)

Sản xuất (tấn/năm)

Số lượng bán (tỷ yên)

Trong công nghiệp thực phẩm, tại Nhật cũng như nhiều nước khác, sinh khối nấm men được sản xuất thành xì dầu, được bổ sung vào các sản phẩm mỳ ống, bánh mì, bánh nướng làm tăng hàm lượng protein trong sản phẩm Đặc biệt

ở Nhật, các sản phẩm tăng lực như viên đạm được sản xuất và tiêu thụ nhiều Sử dụng viên đạm để nấu các bữa ăn nhanh hay sử dụng như các chất gia vị được chế biến sẵn có nhiều tiện ích như tiết kiệm được thời gian, tái tạo năng lượng nhanh, không sợ béo phì…

Nấm men khô bổ sung vào thức ăn có thể ở dạng hoạt động (active) hoặc dạng bất hoạt (nonactive) tùy theo mục đích sử dụng Men bia khô là dạng

không hoạt động bao gồm những tế bào nấm men chết, không có khả năng lên men và thường được bổ sung vào thức ăn của lợn và gia cầm với tỷ lệ 2 – 5% để cung cấp protein, lysine và vitamin nhóm B cho động vật nuôi Còn nấm men khô dạng hoạt động là những tế bào nấm men sống có vai trò như những probiotic giúp tăng cường sức khỏe hệ tiêu hóa cho vật nuôi Ngoài ra, một dạng chế phẩm nữa từ nấm men cũng được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi đó là

chiết xuất polysaccharide từ thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae,

có khả năng thu hút và loại thải ra ngoài phần lớn các vi khuẩn đường ruột có

hại như E.coli, Salmonella, các độc tố nấm như Alflatoxin

Theo nghiên cứu của LeMiuex (2010), các thí nghiệm đã được tiến hành để đánh giá ảnh hưởng của men bia khô như một nguồn protein trong khẩu phần của lợn con trước và sau cai sữa đến hiệu suất tăng trưởng Trong thí nghiệm 1, lợn nái và lợn nái non được cung cấp khẩu phần giống với lợn nái đang nuôi con Các lứa lợn con 5 ngày tuổi được chia thành 3 nhóm với chế độ ăn như sau:

1 - chỉ bú mẹ; 2 - ăn khẩu phần đối chứng và 3 - ăn khẩu phần đối chứng bổ sung thêm 4% men bia khô để thay thế bột đậu tương cho đến khi lợn đạt tuổi cai sữa là 21 ngày Vào giai đoạn cai sữa, những con lợn cùng lứa tiếp tục được chia thành 2 lô: ăn khẩu phần đối chứng và ăn khẩu phần đối chứng có bổ sung 4% men bia khô tạo thành 6 lô thí nghiệm Các số liệu thu được cho thấy lợn con ăn men bia khô trong suốt giai đoạn theo mẹ và giai đoạn cai sữa có giá trị ADG (tăng trọng) cao hơn so với lợn con chỉ ăn men bia khô trong giai đoạn trước cai sữa (P<0,09) Như vậy, men bia khô có tác dụng tốt đến hiệu suất tăng trưởng của lợn con theo mẹ, nhưng cần phải cho lợn tiếp xúc sớm với men bia khô trong giai đoạn theo mẹ để đạt được hiệu quả cao

Một nghiên cứu khác của Jurgens được tiến hành gần đây vào năm 2012, ba mươi lợn nái lai chéo và con của chúng được xác định ảnh hưởng của việc bổ sung men khô (dạng active) vào khẩu phẩn ăn cùng với bột đậu tương và ngô đến hiệu suất sinh sản và sinh trưởng Khả năng sinh sản của lợn cái mang thai

93 ngày đến giai đoạn cho con bú 21 ngày và các thành phần của sữa đã được đánh giá Hiệu suất tăng trưởng của lợn được tính từ khi sinh ra đến 28 ngày sau

cai sữa Hàm lượng men khô hoạt hóa bổ sung vào khẩu phần ăn là 0; 0,1 hoặc 0,2% cho lợn nái mang thai, 0, 0,15 hoặc 0,3% cho lợn nái đang cho con bú là 0; 0,2 hoặc 4% cho lợn trong thời kỳ tập ăn (một tuần trước và sau cai sữa) và 0; 0,125 hoặc 0,25% trong 3 tuần cuối của giai đoạn bú Nguồn nấm men bao gồm

các tế bào nấm men sống của chủng Saccharomyces cerevisiae chứa hơn 15x109

tế bào sống/g Trọng lượng của lợn nái tại thời điển mang thai 93 ngày và cho con bú 21 ngày không có sự khác nhau (P>0,10) giữa các nhóm thí nghiệm Sữa của lợn nái ăn men khô hoạt hóa có hàm lượng cao hơn của chất khô tổng số (P<0,05), protein thô (P<0,10) và gama globulin (P<0,06) so với sữa của lợn nái

ăn khẩu phần ăn đối chứng Bổ sung men khô hoạt hóa vào khẩu phần của lợn nái và lợn giúp nâng cao khả năng tăng trưởng của lợn sau cai sữa và hiệu suất

sử dụng thức ăn Đồng thời, bổ sung men khô hoạt hóa vào khẩu phần ăn của lợn nái đang cho con bú còn tăng hàm lượng gama globulin trong sữa lợn nái tại thời điểm 21 ngày Như vậy, năng suất của lợn sau cai sữa có thể được nâng cao bằng cách bổ sung men bia khô vào chế độ ăn của lợn nái nuôi con và lợn con sau cai sữa

- Nấm men được bổ sung vào thức ăn gia súc như một giải pháp thay thế thuốc kháng sinh Trong chăn nuôi lợn, cai sữa là giai đoạn khủng hoảng đối với lợn con vì thức ăn được chuyển từ dạng lỏng sang dạng khô Sự chuyển đổi này

có thể ảnh hưởng đến sự hệ vi sinh vật đường tiêu hóa của lợn Kết quả là giảm

số lượng các vi sinh vật có lợi kéo theo giảm năng suất Phương pháp phổ biến nhất để hạn chế những vi khuẩn có hại là sử dụng các chất kháng khuẩn [23] Tuy nhiên, bổ sung kháng sinh vào thức ăn chăn nuôi dẫn đến dư lượng thuốc trong sản phẩm thịt quá cao so mức cho phép đồng thời kích thích sự phát triển của thể thực khuẩn có khả năng kháng kháng sinh Trước những tác động xấu của kháng sinh, thế giới đã và đang từng bước bãi bỏ, nghiêm cấm việc bổ sung kháng sinh cho gia súc nói chung và lợn nói riêng Để giải quyết vấn đề này, sử dụng nấm men là một giải pháp hiệu quả để thay thế các chất kháng sinh trong thức ăn bởi vì nấm men còn có chứa các mannan oligosaccharide (MOS), có thể

hạn chế sự phát triển của các vi khuẩn gây hại trong đường tiêu hóa của lợn và gia cầm

Chiếm khoảng 75% trọng lượng khô, thành tế bào nấm men cấu tạo chủ yếu từ các polysaccharide Chúng thực hiện nhiều chức năng của tế bào, từ vận chuyển các phân tử miễn dịch đặc hiệu, các phân tử chỉ thị giúp tế bào nhận ra nhau và tương tác với môi trường xung quanh đến các chất xương để tạo ra hình

thái ổn định của các tế bào Trong nấm men Saccharomyces cerevisiae, có hai

loại polysacharide chiếm tới 90% trọng lượng khô của thành tế bào bao gồm alpha – D - manna và beta – D- glucan Chúng có những tính chất quan trọng là tương tác với hệ thống miễn dịch của vật chủ Sự điều tiết của miễn dịch niêm mạc là nhờ vào liên kết của hai polysaccharide này với các thụ thể đặc hiệu của

tế bào miễn dịch đem lại tác dụng tốt cho sức khỏe động vật và khả năng ngăn ngừa bệnh tật Các polysaccharid của thành tế bào nấm men ở dạng thương phẩm được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi có khả năng giữ chặt nhung mao của

vi khuẩn gây bệnh do vậy ngăn chúng bám vào niêm mạc biểu mô Bởi vì bám vào niêm mạc biểu mô giai đoạn xâm nhập đầu tiên của vi khuẩn, việc khóa các thụ thể có thể ngăn cản hoặc hạn chế nhiễm bệnh Nấm men cũng có thể hấp thụ các chất độc do đó giảm bớt ảnh hưởng độc hại hoặc làm trung gian loại bỏ chất độc ra khỏi các cơ quan (Kogan, 2007)

Nhờ vào những ưu điểm của nấm men, hiện nay trên thị trường các sản phẩm thức ăn chăn nuôi có bổ sung chế phẩm nấm men đã được sản xuất ở qui

mô lớn và phân phối rộng rãi Trung Quốc là thị trường cung cấp bột nấm men bia khô nhiều nhất với hơn 30 nhà sản xuất với sản lượng hàng vài trăm nghìn tấn/năm Các quốc gia khác như Mỹ, Chi Lê, Braxin cũng sản xuất và sử dụng rất nhiều các sản phẩm thực phẩm giàu dinh dưỡng này cho chăn nuôi Bảng 1.3 trình bày một số sản phẩm nấm men bia khô thương mại sử dụng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi

Bảng 1.3 Một số sản phẩm nấm men bia thương mại sử dụng

trong chăn nuôi

Pekin Brewrs

Dried yeast 43 -P

Williams Bio Products - USA

Protein: 45,0%

Độ ẩm:  6,0%

Cung cấp đạm và nâng cao hiệu quả thức ăn chăn nuôi Pekin Brewrs

Dried yeast 62 -P

Williams Bio Products - USA

Brewr’s Yeast Desro(Desarrollo

De Proteinas S.A)

năng thu hút và loại thải ra ngoài phần lớn các vi khuẩn đường ruột có hại

Salmonella, các độc

Aflatoxin

Brewers yeast

powder

Hebei, China (Mainland)

Bổ sung hàm lượng cao protein trong thức ăn gia súc

≥20%

Độ ẩm: ≤2.0%

Tăng cường hệ miễn dịch cho động vật nuôi và tăng khả năng chống chịu với

vi khuẩn, virut và các thể thực khuẩn khác

1.1.4 Tổng quan về sản xuất bia và sử dụng nguồn sinh khối nấm men bia dư thừa ở Việt Nam

Những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất bia ở Việt Nam cũng đã

có những bước phát triển mạnh mẽ Năm 2009, sản lượng bia tăng 24,3% so với năm 2008 [18] Căn cứ vào mức tăng dân số, ngành rượu bia nước giải khát dự kiến trong những năm tới, nhu cầu về bia ở nước ta còn tăng [1] Mức tiêu thụ bình quân đầu người và tổng sản lượng bia ở Việt Nam trong chiến lược phát triển của ngành được thể hiện ở bảng 1.3

Bảng 1.4 Sản lượng và mức tiêu thụ bình quân đầu người

trong năm 2005 và 2010 ở Việt Nam

Với mức tăng trưởng như vậy, sản lượng bia sẽ là những con số khổng lồ, không chỉ phục vụ thị trường trong nước mà còn xuất khẩu ra nước ngoài Như vậy, có một lượng lớn sinh khối nấm men bia dư thừa được tạo ra Một phần lượng nấm men này được bán cùng với các phế phẩm bã bia khác cho các hộ gia đình chăn nuôi làm thức ăn thô cho tôm cá và các loại gia súc gia cầm Vì làm thức ăn ở dạng tươi, khó bảo quản và vận chuyển nên chỉ một lượng nhỏ được

sử dụng Phần lớn lượng sinh khối nấm men này được nhà sản xuất cho thủy phân trong môi trường axit rồi xả ra ngoài môi trường Nấm men thải ra ngoài môi trường sẽ làm ô nhiễm môi trường đất và nước, gây lãng phí nguồn dinh dưỡng quý giá

Theo thống kê của Bộ Kế hoạch - đầu tư, bốn tháng đầu năm 2012 các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam ước tính đạt 15% năm Năm 2011, Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nước

và tiếp tục tăng về số lượng Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên

20 triệu lít/năm và 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm Do vậy, khối lượng nấm men bia thu được từ các nhà máy bia tại Việt Nam là rất lớn Ước tính trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó chứa khoảng 700g protein Sản lượng bia tiêu thụ của cả nước năm 2003 đạt 1,29 tỷ lít, năm 2004 đạt 1,37 lít, năm 2010 đạt 2,7 tỷ lít, và năm 2011 đạt gần 3 tỷ lít tương đương với 4.500 tấn sinh khối nấm men được thải ra Tuy nhiên, chỉ có một lượng nhỏ được sử dụng cho quá trình tái sản xuất Trong khi đó, ngành thực ăn chăn nuôi phải nhập khẩu hàng triệu tấn khô đậu tương, các nguyên liệu giàu đạm khác (chiếm 60-70% nhu cầu protein của ngành), riêng khô đậu tương năm 2006 đã nhập 1,7 triệu tấn Do vậy, để giải quyết vấn đề nguồn nguyên liệu đồng thời giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường thì sử dụng nấm men trong sản xuất thức ăn chăn nuôi cần được nghiên cứu và phát triển

Tuy nhiên, cho đến nay, việc nghiên cứu và ứng dụng nấm men bia trong chăn nuôi ở trong nước còn rất hạn chế Một số nhà chăn nuôi qui mô hộ gia đình thường lấy bã nấm men bia từ các nhà máy bia để trộn với rau, cám hoặc

các loại thức ăn khác nhưng sản lượng sử dụng không nhiều do nấm men bia có hạn chế là có vị đắng do thành phần alpha axít đắng (isohumulones) gây ra Mặt khác, sản lượng bã nấm men bia thải ra từ các nhà máy bia cũng không ổn định, phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết nên việc bảo quản nấm men tươi cũng gặp khó khăn Chính vì vậy, việc chế biến nấm men bia thành dạng khô, dễ sử dụng, giàu dinh dưỡng là việc làm rất cần thiết

Năm 2003, đề tài “Nghiên cứu sử dụng nấm men bia và nấm men đỏ trong công nghiệp chế biến thực phẩm và thức ăn gia súc” của Viện Công nghiệp thực

phẩm đã xây dựng công thức bổ sung chế phẩm nấm men bia (hàm lượng protein 46,88%) vào thức ăn cho lợn con sau cai sữa Sản phẩm thức ăn cho lợn con có bổ sung 3% bột nấm men được thử nghiệm tại trang trại lợn huyện Đan Phượng Kết quả cho thấy hệ số chuyển hóa thức ăn của lợn sử dụng thức ăn bổ sung nấm men đạt khoảng 1,75 – 1,8kg thức ăn/kg thịt, gần bằng sản phẩm Cargill (Mỹ), một loại sản phẩm có uy tín trên thị trường Đồng thời, sử dụng sản phẩm thí nghiệm cũng giúp giảm giá thành sản xuất do nó có giá thấp hơn khoảng 4,4 – 11% so với các sản phẩm liên doanh [Trương Thị Hòa và cộng sự, 2004]

Cũng liên quan đến việc sản xuất và ứng dụng bột nấm men bia làm thức

ăn chăn nuôi, các nhà nghiên cứu ở Viện Công nghiệp Thực phẩm cũng đã sản xuất sản phẩm và thử nghiệm cho chăn nuôi lợn tại một nhà máy bia tư nhân ở Vinh Tuy nhiên, việc nghiên cứu tạo sản phẩm Bột nấm men khô mới chỉ dừng lại ở qui mô phòng thí nghiệm mà chưa phát triển được thành qui mô lớn ứng dụng cho sản xuất

1.1.5 Tổng quan về các phương pháp tận thu sinh khối nấm men bia sau quá trình lên men để làm thức ăn gia súc

Sinh khối nấm men bia được thu nhận sau giai đoạn lên men chính của quá trình sản xuất bia Tại đây, khoảng 5% nấm men được sử dụng lại cho quá trình tái sản xuất nhưng 95% sinh khối nấm men còn lại sử dụng cho chế biến thực phẩm hoặc cho chế biến thức ăn gia súc Do nấm men tăng trưởng trong

môi trường dịch đường sử dụng cho sản xuất bia nên ngoài các tế bào nấm men

bia thuần khiết, trong sinh khối còn lẫn nhiều tạp chất (sơ đồ 1.1.)

Sơ đồ 1.1 Các tạp chất trong sinh khối nấm men bia (Paul, 2006]

Protein thô

Cặn

Tạp chất

Tế bào Nấm

Chất rắn Không tan

Cacbonhydrat hòa tan

Protein ,axit amin

Đắng của hoa Houblon

Muối Hữu cơ

Chất rắn hòa tan

Chất rắn tổng số

bay hơi

Nấm men bia ít khi được sử dụng ở dạng tươi vì nó rất mau hỏng và có thể gây tiêu chảy cho lợn Có nhiều cách để sử dụng sinh khối nấm men, đơn giản nhất là sử dụng các tế bào nấm men sấy khô nguyên vẹn hay phá hủy tế bào

để loại bỏ những thành phần không cần thiết Nấm men sau khi sấy khô có độ

ẩm 8 – 10% được dùng làm thức ăn chăn nuôi

1.1.5.1 Tổng quan về tình hình sản xuất bột nấm men bia khô

a Giới thiệu về bột nấm men sấy khô

Nấm men bia dinh dưỡng là những nấm men chết còn lại sau quá trình lên men bia, rất giàu protein và vitamin Lúc này bã nấm men còn chứa rất nhiều nước và tạp chất Ta đem bã nấm men đi lọc, ép, ly lâm để tách nước và tách các tạp chất khác… Sau đó ta thu được bã nấm men ở dạng liên kết (dạng sệt) Từ đây, ta đem đi sấy và thu được bột nấm men khô Đóng gói và bảo quản sản phẩm ở điều kiện thích hợp

Bã nấm men có thể được sấy bằng phương pháp sấy phun, sấy hồng ngoại hay sấy khay trong tủ sấy… và cho dù được sấy bằng phương pháp nào thì cũng đều cho sản phẩm cuối cùng là bột nấm men Bột nấm men thu được, được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: làm thức ăn bổ sung trong chăn nuôi, làm thực phẩm dinh dưỡng cho người, gia vị, dược phẩm và các chế phẩm sinh học quan trọng khác…

Ta có thể bổ sung thêm các thành phần như: muối NaCl, khoáng (Ca, P, K,

Mg, Fe, Zn,…) vào bột nấm men để tăng thời gian bảo quản cũng hoàn thiện giá trị dinh dưỡng của bột nấm men còn thiếu

Hiện nay, bột nấm men được đánh giá là một sản phẩm sinh học cực kỳ hữu dụng Trong thành phần chứa khoảng 50 – 60% protein tính theo chất khô và các vitamin B1, B2, B3, B6, PP… (trong đó vitamin B1 là nhiều hơn cả), tiền vitamin D2, đầy đủ khoáng [5] Protein của nấm men gần giống với protein có nguồn gốc động vật, chứa khoảng 20 loại axit amin, trong đó có đầy đủ axit amin không thay thế [5, 10] Thành phần các axit amin của nấm men cân đối hơn so với lúa mì, kém chút ít so với sữa bột và bột cá [10] Như vậy, nó không những thay thế được các sản phẩm protein của động vật giúp tránh bệnh béo phì, máu

nhiễm mỡ, các bệnh nhiễm từ gia súc, gia cầm như: bệnh cúm H5N1, lợn tai xanh, bò điên… mà nó còn làm thức ăn cho các loại vật nuôi khác với giá thành

rẻ, đem lại hiệu quả kinh tế cao, giải quyết vấn đề thiếu hụt protein hiện nay Bột nấm men còn được dùng làm nguyên liệu cho các ngành sản xuất bột nêm, nước sốt, chất tạo hương, ngành dược, là chế phẩm diệt sâu bọ, côn trùng…

b Tình hình sản xuất bột nấm men sấy khô trên thế giới

Bột nấm men là một mặt hàng thương mại quan trọng trên thị trường quốc

tế Trên thế giới hiện nay có khoảng 20 nước tận thu nguồn sinh khối nấm men bia và giá trị hàng hoá xuất khẩu hàng năm hàng trăm triệu USD [9] Trong đó phải kể đến Nhật, Đức, Braxin, Đan Mạch… Riêng ở Nhật Bản, từ những năm

30 của thế kỉ XX, người ta đã sản xuất bánh men khô từ nấm men bia dư thừa bằng phương pháp sấy Sau đó, sản xuất các sản phẩm từ men bia ngày càng phát triển cả về sản lượng cũng như chất lượng [9,11]

Sản xuất protein nấm men được tiến hành từ đầu thế kỉ XX ở Đức, với

phương pháp nuôi candida untilis trên rỉ đường [5] Trong chiến tranh thế giới

thứ nhất, một lượng sinh khối nấm men khổng lồ được sản xuất ở Đức để cung cấp nguồn protein trong điều kiện đất nước bị bao vây về kinh tế [11] Năm

1930, Đức lại mở rộng sản xuất sinh khối nấm men, năng suất là 15 000 tấn/năm, trên cơ sở nuôi trên dịch kiềm sunfit, dịch thải của công nghiệp xenluloza, làm thực phẩm phục vụ trong quân đội và dân thường, chủ yếu là nấu canh và làm xúc xích [12]

Ở Mỹ, năm 1946 mới tổ chức sản xuất sinh khối nấm men và đến nay nhiều nước trên thế giới đã tổ chức sản xuất loại sản phẩm này, dùng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi và có thể tách làm tinh sạch protein dùng trong dinh dưỡng cho người – làm thức ăn nhân tạo hoặc bổ sung vào các nguồn chế biến thực phẩm [5]

Vào năm 1968, ở Liên Xô (cũ) đã xây dựng được nhà máy sản xuất protein của nấm men từ paraffin đầu tiên trên thế giới với công suất 12 000 tấn/năm [10] Sau đó có hàng loạt nhà máy dùng nguyên liệu là hydratcacbon

để sản xuất protein với công suất rất lớn: ở Nhật có nhà máy sản xuất nấm men

từ dầu mỏ với công suất 120 000 – 150 000 tấn men khô/năm, ở Ý có hai nhà máy sản xuất nấm men với công suất 100 000 tấn/năm… [10]

Đến nay đã có rất nhiều cải tiến trong việc sản xuất bột nấm men cùng với

sự ra đời của các nhà máy khác trên thế giới Có thể kể tên một số nhà máy sản xuất bột nấm men chính như: công ty Grains (Anh), Fould – Spinger (Pháp), Gist – Brocades (Newzealand), Nestlé (Thụy Sỹ), công ty hóa chất Stauffer, công ty Universal Foods (Mỹ) với các sản phẩm có tên thương mại là: Amberex, Barmene, Gistex, Maggi, Tureen, Yeatex và Zyest [24,25]

Trên thế giới người ta thường sấy nấm men theo hai phương pháp: sấy cán men thành màng mỏng và sấy phun Sấy màng mỏng thường dùng trong các

xí nghiệp nhỏ công suất không cao hơn 1T/h [5] Sấy màng mỏng hay sấy trống gồm có hai dãy ống trụ hình trống, dưới mỗi dãy là các máng Huyền phù men được đưa vào dãy máng bám vào trống thành màng mỏng khi hai trống xoay tròn ngược chiều nhau (6 – 8 vòng/phút) Hơi nóng được đưa vào bên trong trống và phần dưới trụ trống ngập vào huyền phù men( mỗi vòng ngập khoảng 8 – 10 giây), như vậy men được sấy đến độ ẩm không quá 10% Phía trên trống lắp một lưỡi dao mỏng để gạt men khô [5] Men khô đưa đi đóng bao Sấy phun gồm một buồng sấy hình trụ đầu dưới hình nón Phần bên trong trên đỉnh buồng sấy lắp hệ thống phun Khí nóng hỗn hợp với không khí theo ống ở trung tâm buồng phía dưới đĩa phun làm nóng buồng sấy Nhiệt của khí nóng đưa vào buồng sấy tới 280 – 300oC, ở cửa ra của buồng sấy là 85 – 95oC [5] Huyền phù qua sấy chỉ khoảng vài giây Nấm men được đưa nóng lên không quá 95o

C làm cho chất lượng của các chất trong nấm men như protein, vitamin, màu sắc, cấu trúc được hoàn thiện cũng như tiêu hóa tốt hơn

c Tình hình sản xuất bột nấm men sấy khô ở Việt Nam

Bã nấm men được tiến hành nghiên cứu và sử dụng ở Việt Nam từ vài năm trở lại đây, song song với sự phát triển của ngành thực phẩm đồ uống Và hiện nay trở thành một sản phẩm được quan tâm mang lại hiệu quả kinh tế cao Trong vòng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp đồ uống của Việt Nam nói chung và công nghệ sản xuất bã men nói riêng đã và đang có những bước tiến

vượt bậc Sản lượng bia của nước ta không ngừng tăng Năm 2010, sản lượng bia là 3,0 tỷ lít tương ứng với 30 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra [15] Nước

ta tiến hành nghiên cứu thành công rất nhiều đề tài về tận dụng nguồn bã men bia để sản xuất thức ăn gia súc Năm 2003, tác giả Phạm Thu Hà, Nguyễn Thị Thu Vinh tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tận dụng nguồn nấm men bia

dư thừa để sản xuất men chiết suất làm gia vị thực phẩm” [9] Năm 2008 Viện Chăn Nuôi đã nghiên cứu thành công đề tài: “Chế biến nấm men từ phế phụ phẩm sản xuất bia làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi” [15] Sản phẩm sấy phun

ở dạng bột có chất lượng cao, hàm lượng protein 47 – 48% với sự có mặt đầy đủ của các axit amin không thay thế [13,15] Năm 2009, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm Hà Nội (Sở KH&CN Hà Nội) đã nghiên cứu thành công đề tài (mã số DL/09 – 2006 – 2): “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy phun để thiết kế chế tạo thiết bị sản xuất bột đậu nành uống liền và bột nấm men giàu protein và khoáng chất”, do Nguyễn Phương chủ trì [14] Sau sấy phun thu được sản phẩm bột nấm men có hàm lượng protein 47,5% và khoáng chất 6% [14] Bột nấm men được phối trộn với bột canh tạo ra một loại bột nêm có

độ ngọt đạm cho gia vị Bước đầu tạo ra bột nấm men giàu protein và khoáng chất có chất lượng cao từ bã nấm men bia sử dụng làm thức ăn cho người Tuy nhiên, cho đến nay thì vẫn chưa có nghiên cứu nào được ứng dụng tại các nhà máy bia để làm nguyên liệu cho sản xuất thức ăn gia súc phục vụ trong ngành chăn nuôi

Những thành tựu đạt được trong nghiên cứu là rất đáng kể nhưng bên cạnh đó vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế cần khắc phục để tạo bước tiến mạnh mẽ trong thời gian tới Đó là ngành chưa có một quy hoạch phát triển toàn diện Hiện tượng các cơ sở thu mua bã nấm men tự phát phát triển mạnh, ta không kiểm soát được vùng nguyên liệu lấy sinh khối nấm men, khó xác định được nguồn gốc và không lấy được lòng tin của nhà sản xuất bia để họ bán lại lượng nấm men dư thừa Các phương pháp xử lý bã nấm men, hay cách sử dụng nguồn nguyên liệu quý này cũng chưa hợp lý, hơn 90% là dùng tươi, làm giảm giá trị

và lãng phí Công nghiệp chế biến vừa yếu vừa thiếu, quy mô sản xuất nhỏ lẻ,

chưa áp dụng được vào sản xuất trên quy mô công nghiệp… Những nguyên nhân đó đã khiến ngành sản xuất bột nấm men không đủ mạnh để cạnh tranh với các ngành sản xuất bột dinh dưỡng tương tự như bã đậu tương, khô dầu, cám gạo… và cũng không đủ mạnh để cạnh tranh với các sản phẩm cùng loại của các nước trên thế giới

Ngành sản xuất bột nấm men ở Việt Nam cần thực hiện một số giải pháp

để đẩy mạnh sự phát triển của ngành đầy tiềm năng này Ví dụ như mở rộng quy

mô sản xuất thực phẩm đồ uống, đặc biệt là tăng sản lượng bia Quy hoạch phát triển ngành một cách toàn diện Có nhiều dự án đầu tư để phát triển ngành Nâng cao chất lượng bã nấm men Đầu tư hơn nữa vào khâu chế biến để tạo sự đa dạng về mặt hàng xuất khẩu Đẩy mạnh tiêu thụ trong nước, mở rộng thị trường…

Khó khăn còn nhiều nhưng ngành sản xuất bột nấm men sẽ từng bước tháo gỡ, hứa hẹn mang lại nguồn doanh thu lớn cho quốc gia và cho nhà sản xuất, giải quyết được vấn đề thiếu hụt protein hiện nay và vấn đề ô nhiễm môi

trường

1.1.5.2 Một số ứng dụng của bột nấm men bia sấy khô

a Làm thức ăn chăn nuôi

Trịnh Vinh Hiển – Viện chăn nuôi đã nghiên cứu thành công chế biến nấm men thải của quá trình sản xuất bia ở Việt Nam thành dạng bột có chất lượng cao, hàm lượng protein 47 – 48% với sự có mặt đầy đủ của các loại axit amin không thay thế [13] Coi đây là nguồn thức ăn giàu đạm để bổ sung vào khẩu phần thức ăn cho chăn nuôi

b Chế biến làm thực phẩm bổ sung protein và vitamin

Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống, tăng cường sinh trưởng và phát triển Thức ăn, ngoài nước còn gồm những nhóm chất: protein, chất béo, gluxit, vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phần quý hiếm nhất là protein

Từ những năm 1997 – 1998, Viện Công nghiệp Thực phẩm đã nghiên cứu thành công sản phẩm bột dinh dưỡng cho trẻ em được sản xuất từ sinh khối nấm

men bia S.carlbergesis được tách từ xưởng thực nghiệm của viện Sản phẩm có

hàm lượng protein cao 46,27 – 56,67% với đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết

và quan trọng như các axit amin không thay thế, vitamin, khoáng chất [11] Năm

2009, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm Hà Nội (Sở KH&CN Hà Nội) đã nghiên cứu thành công đề tài (mã số DL/09 – 2006 – 2):

“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy phun để thiết kế chế tạo thiết bị sản xuất bột đậu nành uống liền và bột nấm men giàu protein và khoáng chất” Sản phẩm tạo ra được phối trộn với bột canh tạo ra một loại bột nêm có độ ngọt đạm cho gia vị [14]

Tại Nhật cũng như nhiều nước khác, sinh khối nấm men được sản xuất thành xì dầu, được bổ sung vào các sản phẩm mỳ ống, bánh mì, bánh nướng làm tăng hàm lượng protein trong sản phẩm

c Nguyên liệu trong ngành sản xuất gia vị

Trong thành phần của bột nấm men rất giàu các axit amin, nucleotit, peptit, vitamin (đặc biệt là vitamin nhóm B) và các hợp chất tạo hương [21] Vì vậy dùng làm chất tạo hương trong một số sản phẩm thực phẩm như súp, nước thịt, thức ăn nhanh và các sản phẩm chế biến từ thịt Trên thị trường, sản phẩm nấm men thủy phân được xếp vào nhóm protein thủy phân thực vật (HVP) – đó

là một phụ gia được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp gia vị sau mì chính [16] Đặc biệt ở Nhật, các sản phẩm tăng lực như viên đạm được sản xuất và tiêu thụ nhiều Sử dụng viên đạm để nấu các bữa ăn nhanh hay sử dụng như các chất gia vị được chế biến sẵn có nhiều tiện ích như tiêt kiệm được thời gian, tái tạo năng lượng nhanh, không sợ béo phì…

Ngoài ra bột nấm men còn là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật, phục vụ cho ngành dược cũng như các ngành khác

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU PHỤC VỤ CHO NGÀNH SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Từ trước đến nay, chăn nuôi luôn có vai trò quan trọng đối với nền nông nghiệp nước ta, giá trị chăn nuôi chiếm tỷ trọng khá, trên 27% cơ cấu của toàn ngành và tăng trưởng mỗi năm (giai đoạn 2001 - 2009) đạt 7-8% Theo Tổng cục Thống kê, năm 2010, tổng số đầu lợn đạt 27,3 triệu con, số lượng gia cầm hơn 300 triệu con, sản lượng thịt đạt 615 nghìn tấn Đàn bò trong cả nước đạt gần 6 triệu con, bò sữa 128 nghìn con và đàn trâu là 2,9 triệu con Tổng sản phẩm chăn nuôi trong nước đạt 4.006 nghìn tấn thịt, 306 nghìn tấn sữa tươi và 5,87 tỷ quả trứng Kết thúc năm 2011, sản lượng và giá trị ngành chăn nuôi đều tăng hơn so với năm 2010 Cụ thể, thịt hơi các loại đạt 4,3 triệu tấn, tăng 7,7%; trứng gia cầm đạt 6,5 tỷ quả, tăng gần 11%; sữa tươi đạt 340 ngàn tấn, tăng 11%, đóng góp lớn vào việc ổn định giá thực phẩm trong nước và cho xuất khẩu Xu hướng chăn nuôi trang trại, quy mô công nghiệp, công nghệ cao đang được quan tâm phát triển, trong khi đó chăn nuôi nông hộ giảm dần Do vậy, nhu cầu về thức ăn chăn nuôi sẽ còn tăng cao hơn nữa do sự chuyển đổi phương thức chăn nuôi truyền thống sang phương thức công nghiệp

 Nhu cầu dinh dưỡng của động vật nuôi

Nhu cầu protein và axit amin

Protein theo tiếng Hilap “Proteu” có nghĩa là đầu tiên Trong lĩnh vực dinh dưỡng thức ăn, có thể hiểu nó là chất quan trọng đầu tiên Sự thiếu hụt protein gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng và sinh sản của vật nuôi, Hiện nay, tiêu chuẩn của protein trong thức ăn là protein thô hoặc protein tiêu hóa

Protein thô

Protein thô được hiểu bao gồm các vật chất chứa nitơ Nó chứa hợp chất phi protein và hợp chất N-protein Ở lợn chỉ có N-protein mới có giá trị, còn hầu hết các chất N-phi protein như cá loại muối ure, sunphat amon, bicacbonat amon không được lợn, gia cầm tiêu hóa Riêng loại động vật nhai lại tiêu hóa được các hợp chất N-phi protein nhờ hệ vi sinh từ dạ dày cỏ

N-Protein tiêu hóa

Không phải toàn bộ lượng protein thô trong thức ăn được gia súc tiêu hóa hoàn toàn, mà một phần không được tiêu hóa và bị thải ra ngoài Protein tiêu hóa

được xác định theo tỷ lệ tiêu hóa Tỷ lệ tiêu hóa của protein thức ăn càng cao thì giá trị sử dụng của thức ăn càng lớn Tỷ lệ tiêu hóa protein thức ăn từ nguồn gốc động vật lớn hơn nguồn gốc thực vật

Để tạo ra protein tích lũy ích cho cơ thể, nguồn protein thô thức ăn cung cấp cho gia súc phải được cân đối đầy đủ tỷ lệ và số lượng axít amin thiết yếu,

có như vậy protein mới được gia súc tiêu hóa hấp thụ triệt để

Giá trị sinh học của protein

Khi protein thức ăn cung cấp đầy đủ các axit amin cần thiết để tạo nên protein của cơ thể được gọi là protein có giá trị sinh học đầy đủ Protein không chứa đầy đủ các loại axit amin không thay thế gọi là protein không có giá trị sinh học đầy đủ Nếu thiếu 1 axit amin thiết yếu nào đó thì khả năng sử dụng protein đó của gia súc bị giảm theo tỷ lệ thuận của nó Vì vậy việc đánh giá chất lượng protein trước nhất là dựa vào sự phân chia thành phần axit amin trong đó Giá trị sinh học protein phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thức ăn, độ tuổi, nhiệt độ môi trường, cân bằng khẩu phần giữa năng lượng và protein, cân đối giữa các axit amin thiết yếu Nói chung, giá trị sinh học protein thức ăn động vật cao hơn thức ăn thực vật

Axít amin

Khái niệm: Axit amin là những nguyên liệu cơ bản tạo nên phân tử protein

phức tạp và là hợp chất hữu cơ gồm hai nhóm chức cacboxyl-COOH và nhóm amin-NH2 Hiện nay đã phát hiện trong các sản phẩm sinh học có trên 100 loại axit amin Thức ăn cho lợn thường chứa khoảng 20 axit amin chính, trong đó có

10 axit amin không thay thế được

Sự thiếu hụt và dư thừa axit amin ở vật nuôi có ảnh hưởng không tốt và gây hao tổn dinh dưỡng Cụ thể, lợn sẽ có triệu chứng lâm sàng đặc trưng khi thiếu axit amin Đó là sức ăn của lợn kém, chậm lớn, không có hiệu quả Lợn có thể chịu đựng khi ăn lượng protein cao mà ít bị bệnh tật ngoài trừ tiêu chảy nhẹ Tuy nhiên, nếu ăn quá nhiều protein là không kinh tế, gây ô nhiễm môi trường do lượng protein thải ra nhiều Lợn ăn quá nhiều một lượng axit amin riêng lẻ có

thể gây ra nhiều triệu chứng xấu như ngộ độc, gây độc tính đối kháng hay gây mất cân bằng axit amin

Bảng 1.5 Nhu cầu dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng của lợn (90% vật

chất khô) (Nutrient Requirements of Swine,the National Research Council

(NRC), 1998)

Thành phần

(%)

Trọng lượng (Kg) 2,7 – 4,5 4,5 - 9 9 - 20 20 - 50 50 - 81 81 - 120

khoảng 1,6 triệu tấn ngô, tăng 350.000 tấn so với năm 2009 Các loại nguyên liệu thức ăn giàu đạm khác như đậu tương, khô dầu phải nhập 90-95%; Premix khoáng, vitamin, các chất tạo màu, tạo mùi phải nhập khẩu 95-98% Do vậy, ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi của nước ta phụ thuộc lớn vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu dẫn đến giá cả có nhiều biến động, giá thức ăn luôn cao hơn 10-15% so với các nước trong khu vực nên tính cạnh tranh không cao

Khả năng cung cấp và giá thức ăn là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến hiệu quả chăn nuôi Đối với chăn nuôi lợn, thức ăn chiếm từ 55 – 70% giá thành sản phẩm thịt lợn Trong quá trình phát triển, thức ăn quyết định sức tăng trưởng của lợn con cai sữa sớm Thức ăn phối trộn tốt sẽ cải thiện sức ăn của lợn con Một điểm rất quan trọng trong phối trộn thức ăn là phải nâng cao mức độ các dinh dưỡng của công thức bằng cách sử dụng các chất đạm, chất béo tốt cho tiêu hóa Việc gia tăng mức độ tiêu hóa của thức ăn sẽ tăng lượng tiêu thụ của lợn con

Đó là lý do cần phải sử dụng nguồn chất bột đường dễ tiêu hóa chẳng hạn như hạt ngũ cốc xử lý nấu chín, sữa bột, bột huyết tương sấy khô Tuy nhiên, một điểm bất lợi là các nguyên liệu này thường đắt tiền Đây cũng áp lực đối với các nhà sản xuất thức ăn để giải quyết vấn đề hạ giá thành Thành phần hóa học của một số nguyên liệu thường sử dụng để chế biến thức ăn cho lợn được trình bày trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Thành phần hóa học của một số nguyên liệu thường làm thức ăn cho lợn (Tiểu ban dinh dưỡng vật nuôi, 2003)

STT Nguyên

liệu

Vật chất khô (%)

Protein thô (%)

Chất béo thô (%)

Axit linoleic (%)

Canxi (%)

Photpho (%)

Độ dễ tiêu hóa của P

ngành công nghiệp sản xuất bia và có giá thành rất thấp nhưng nó có thể thay thế đến 80% protein động vật, đồng thời bổ sung canxi cho khẩu phần ăn động vật nuôi Ngoài ra, nấm men bia còn rất phong phú các vitamin nhóm B và các chất

vi khoáng Sử dụng nguồn phụ phẩm này không gây tác hại cho sức khỏe vật nuôi và con người Thành phần dinh dưỡng của nấm men bia cũng phù hợp làm thức ăn chăn nuôi với chi phí nguyên liệu thấp, không cần thêm chi phí khi sử dụng