Nghiên cứu quy trình sản xuất cao nấm men từ bã men bia

Như vậy, lượng protein có chất lượng cao của nấm men thải ra từ quá trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ.. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay các nhà máy bia vẫn chưa ứng dụng m

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-o0o -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT CAO

NẤM MEN TỪ BÃ MEN BIA

: ThS Nguyễn Thành Chung Sinh viên : Nguyễn Thị Hạnh

Hà Nội, 2016

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất đến toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Sinh Học, Viện Đại Học Mở Hà Nội đã trang bị cho em kiến thức, thiết bị, và hóa chất nghiên cứu để em có thể hoàn thành nghiên cứu này

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo – TS Tạ Thị Thu Thủy - người

đã định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện

đề tài

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Th.S Nguyễn Thành Chung cùng toàn thể các thầy cô giáo Phòng thí nghiệm Sinh Học Phân Tử - Khoa Công Nghệ Sinh Học, Viện Đại Học Mở Hà Nội, các anh chị kỹ thuật viên, cùng

toàn thể các bạn trong Phòng thí nghiệm Sinh Học Phân Tử đã tận tình giúp

đỡ, hướng dẫn, động viên em trong quá trình thực hiện đề tài này

Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân

đã động viên em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng, xong không thể tránh được những sai sót, nên em rất mong nhận được những góp ý của quý thầy - cô cũng như các bạn trong lĩnh vực nghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày20 tháng 05 năm 2016

Sinh viên Nguyễn Thị Hạnh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về bã men bia 3

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc 3

1.1.2 Cấu tạo của tế bào nấm men 4

1.1.3 Sản lượng bia của Việt Nam hiện nay 7

1.1.4 Thành phần hóa học của bã men bia 8

1.1.5 Các hướng tận dụng bã men bia 11

1.2 Tổng quan về cao nấm men 13

1.2.1 Thành phần hóa học của cao nấm men 13

1.2.2 Ứng dụng của cao nấm men 14

1.2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước 15

1.2.4 Tình hình nghiên cứu cao nấm men trên thế giới 18

1.3 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 19

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 19

1.3.2 Nội dung nghiên cứu 19

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Vật liệu, hóa chất, môi trường nuôi cấy vi sinh vật, dụng cụ và thiết bị 20

2.1.1 Vật liệu và môi trường nuôi cấy chủng vi sinh vật 20

2.1.2 Hóa chất và dụng cụ và thiết bị 20

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu 21

2.1.4 Nội dung nghiên cứu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.2.1 Phương pháp xử lí nguyên liệu 22

2.2.2 Phương pháp và điều kiện tự phân của nấm men 22

2.2.3 Các phương pháp phân tích hàm lượng protein, hàm lượng axit amin và hàm lượng chất khoáng có trong cao nấm men 23

2.2.4 Thử nghiệm ứng dụng cao nấm men làm thành phần trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật 26

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Kết quả xử lí nguyên liệu 29

3.1.1 Kết quả xác định tỉ lệ nước và bã men bia đến quá trình lọc 29

3.1.2 Kết quả xác định số lần rửa sinh khối nấm men bia 30

3.2 Lựa chọn thông số thích hợp cho quá trình tự phân nấm men 31

3.2.1 Khảo sát nhiệt diệt men trước khi tự phân 31

3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình tự phân của nấm men 31

3.2.3 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tự phân nấm men 32

3.4 Ứng dụng cao nấm men trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37

4.1 Kết luận 37

4.2 Kiến nghị 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

DANH MỤC BẢNG

1 Bảng 1.1: Theo Densikow M.T (1963), trung bình trong nấm men chưa ép chứa (%) 8

2 Bảng 1.2: Theo Uxtra (dẫn liệu từ Densikow M.T, 1963) chất khô của nấm men bia thành phần như sau (%) 9

3 Bảng 1.3: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô 9

4 Bảng 1.4: Hàm lượng các axit amin trong nấm men 10

5 Bảng 1.5: Thành phần axit amin trong cao nấm nem (%) 13

6 Bảng 1.6: Thành phần vitamin trong cao nấm men (pg/g) 14

12 Bảng 2.6: Thành phần của môi trường dịch chiết (100ml) 27

13 Bảng 3.1: Ảnh hưởng tỉ lệ nước đến quá trình lọc 29

14 Bảng 3.2: Kết quả xác tế bào thô thu được thông qua thể

16 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian diệt men

trước khi tự phân

31

17 Bảng 3.5: Hàm lượng protein của dịch chiết cao khảo sát theo nhiệt độ và thời gian 32

18 Bảng 3.6: Hàm lượng protein của dịch chiết cao khảo sát theo pH và thời gian 33

19 Bảng 3.7: Hiệu suất chuyển hóa của quá trình sản xuất cao nấm men từ bã bia 35

20 Bảng 3.8: So sánh sinh trưởng trên môi trường thay thế bằng cao nấm men sản xuất 36

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

3 Hình 2.1: Đường chuẩn cao nấm men 50mg/ml 24

4 Hình 2.2: hình ảnh sự thay đổi mẫu của bradford 25

5 Hình 3.1 Sơ đồ dự kiến quy trình chế biến cao nấm

6 Hình3.2: Khẩn lạc riêng rẽ của E.coli XL1 – blue

nuôi cấy trên 2 môi trường nồng độ pha loãng 10-6 35

7 Hình 3.3: Môi trường cơ bản nuôi cấy vi sinh vật

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Nấm men là nguồn thức ăn bổ sung có giá trị cao không cholesterol Hàm lượng protein trong nấm men đạt từ 40 - 60% (tính theo chất khô), trong thành phần protein có đầy đủ các axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế [1, 8, 13] Vitamin trong nấm men có hoạt tính cao hơn gấp

2 - 3 lần so với vitamin tổng hợp [1, 15] Nấm men còn cung cấp vitamin B, vitamin D và các chất khoáng [8, 13], [15] Thành phần khoáng trong nấm men rất đa dạng, có tỷ lệ phù hợp với nhu cầu và khả năng hấp thụ, chuyển hóa của cả người và động vật

Ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất bia và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản lượng bia tạo ra với số lượng lớn Ước tính trung bình cứ

1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó có chứa 700g protein [1, 7, 15] Năm 2005 sản lượng bia cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra Năm 2010 sản lượng bia của cả nước đạt 2,5 tỷ lít và nấm men thải ra là 30 triệu tấn [1, 15] Như vậy, lượng protein có chất lượng cao của nấm men thải ra từ quá trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay các nhà máy bia vẫn chưa ứng dụng men bia thải ra ngoài một cách hiệu quả, men thải ra từ các nhà máy được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi, khả năng khai thác các thành phần có giá trị sinh học trong men bia để tạo ra các sản phẩm ứng dụng cho người còn rất hạn chế Hơn nữa nếu không sử dụng triệt để thì nguồn bã men này còn là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Ở các nước đang phát triển nấm men được sử dụng tạo vị ngon tự nhiên trong ngành Thực phẩm và các chất dinh dưỡng cho việc nuôi vi khuẩn trong ngành Dược phẩm Đồng thời nấm men còn được sử dụng như một loại thực phẩm rất được người ăn chay ưa chuộng với giá trị dinh dưỡng cung cấp cao hơn nhiều loại thực phẩm khác

Cao 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 bã bia với giá trị xuất khẩu hàng trăm triệu USD Cao nấm men được chiết suất từ bã men bia còn là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh và thường dùng nuôi cấy các vi sinh vật sản xuất kháng sinh, dược phẩm, vitamin, axit hữu cơ và probiotic

Mặc khác việc nghiên cứu chế biến và sử dụng bã men bia còn rất ít và hiện nay ở Việt Nam chỉ sử dụng nấm men bia thải ra ở dạng tươi nên lượng

sử dụng không được nhiều Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên chúng tôi

quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu quy trình chế biến cao nấm men

từ bã men bia”

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về bã men bia

Bã men bia là một phế phẩm thu được trong quá trình sản xuất bia, nằm lại trong 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[5]

Bã men bia rất dễ xảy ra hiện tượng tự phân nên các nhà sản xuất thường tách nó ra khỏi dung dịch bia non để tránh gây mùi khó chịu cho bia Nấm men bia có màu kem lẫn các chấm nâu đen và được bảo quản ở nhiệt độ

từ 2oC đến 5oC, quá thời gian trên sẽ xảy ra hiện tượng tự phân [2]

Nấm men bia dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống

Sacchromyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất nitơ (các axit amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng qua màng tế bào Sau

đó, hàng loạt các phản ứng hóa sinh mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển

và lên men của nấm men được tiến hành Nấm men bia là loài hô hấp yếm khí tùy tiện Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng và phát triển tối ưu cho đa số các chủng này là 25 - 30oC và ngừng hoạt động ở nhiệt độ 40oC và tới 50 - 60oC thì nấm men bị chết [8, 10] Trong sản xuất bia người ta chia nấm men bia thành hai loại căn cứ vào tính chất thể hiện qua quá trình lên men bia: nấm men nổi và nấm men chìm

* Nấm men nổi

Nấm men thuộc loài Saccharomyces cerevisiae Loài này chỉ phát triển

để tạo quá trình lên men bia ở nhiêt độ tương đối cao ≥ 12 - 13oC Trong quá trình lên men, tế bào của chúng lơ lửng trong dịch lên men và tập trung ở trên

bề mặt dịch Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải có kỹ thuật lọc mới có sản phẩm bia trong suốt vì tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men ngay cả

cuối thời kỳ lên men phụ Vì nấm men nổi lơ lửng trong toàn bộ khối dịch lên men nên tế bào nấm men có điều kiện tiếp xúc rộng lớn với môi trường, tác động lên khắp mọi nơi, xúc tiến quá trình lên men mạnh mẽ Chính vì khả năng này mà nấm men nổi hay được sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia ngắn ngày (ở những cơ sở không có điều kiện lên men khuấy trộn) Men nổi

có enzym pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng trực tiếp glucose vào quá trình hô hấp, cho nên có khả năng sinh trưởng và lên men nhanh [10]

* Nấm men chìm

Nấm men chìm thuộc loài S.carlsbergensis chứa các gen MEL Các gen

này tạo ra enzym ngoại bào là α - galactosidaza (melibiaza) có khả năng chuyển hóa đường melibioza Loài này lên men ở nhiệt độ từ 7 - 15oC, khi kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị nên được tách khỏi bia bằng cách xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men

Tế bào nấm men có hình dạng 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 Tùy thuộc 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 [8]

Cấu tạo tế bào nấm men gồm có : thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất, nhân, ribosom, ty thể, không bào, hạt glycogen và volutin

Hình 1.1: Cấu tạo tế bào nấm men

1.1.2.1 Thành tế bào

Thành tế bào nấm men dày khảng 15-25 nm, có độ bền chắc, có nhiều lõ nhỏ li ti đường kính khoảng 3,6 nm để chất dinh dưỡng có thể đi qua Trong thành tế bào có chứa 10% protein (tính theo khối lượng chất khô), trong số đó

có một phần là các enzym Trên thành tế bào còn có một lượng lipit nhỏ [8, 10]

Thành tế bào được cấu tạo gồm có ba lớp: lớp trong cùng có cấu tạo từ

từ β - glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β - glucan hòa tan, lớp ngoài cùng được cấu tạo từ mannanphophoryl, ngoài ra còn có kitin Mannan

là hợp chất cao phân tử của D – manannoze, rất phân nhánh Thường manan liên kết với protein theo tỉ lệ 2:1 tạo thành hợp chất polymepeptidomanan có vai trò trong việc kết lắng của nấm men vì có khả năng gắn vớ ion Ca2+ nhờ nhóm photphoat hoặc nhóm cacboxyl Glucan là hợp chất cao phân tử của

D – glucoza có cấu trúc phân nhánh góp phần tạo nên độ cứng của thành tế bào Giữa lớp vỏ ngoài cùng và lớp giữa chứa các enzym: invertaza, phophataza, protease, β–glucosidaza Kitin là hợp chất cao phân tử của N- acetylglucosamin 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% [ 8, 10]

1.1.2.2 Màng 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 [8] 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 cạn bã (CO2, rượu, axit )

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 nội bào

1.1.2.4 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 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 16 đôi nhiễm sắc thể

1.1.2.5 Mạng lưới nội chất

Ở nấm men mạng lưới nội chất có chiều dày khoảng 40 – 50 µm [3, 10] 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 các chất bên trong tế bào nấm men

1.1.2.6 Không bào

Trong mỗi tế bào nấm men có một hoặc nhiều không bào [8] 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 [8, 4] Ngoài tác dụng của một kho dự trữ, không bào còn có chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào

1.1.2.7 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, 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 [8]

1.1.2.8 Bộ máy golgi

Bộ máy golgi có vai trò trong việc đào thải các sản phẩm dị hóa và có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp các bộ phận của thành tế bào

Ở Việt Nam, trong dòng thức uống có cồn bia được tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng So với các nước trong khu vực như Thái Lan, Singapore Việt Nam có GDP bình quân đầu người thấp hơn nhiều nhưng mức tiêu thụ bia lại cao hơn Năm 2011, Việt Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, Thái Lan 1,8 tỷ lít, Singapore 108 triệu lít [17]

Theo khảo sát của Vinaresearch (được tiến hành trong tháng 3/2012) về thói quen uống bia của Việt Nam, có 63,5% nam giới, gần gấp đôi nữ giới

Độ tuổi từ 25-34 có tỷ lệ uống nhiều nhất (48,6%), tiếp đến là tuổi từ 20-24 (34,9%), từ 35 tuổi trở lên (11,6%), uống ít bia là độ tuổi 18-19 (4,8%)

Kinh tế phát triển và dân số trẻ là điều kiện để phát triển ngành rượu bia Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/05/2009 của Bộ Công thương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Nam

đến năm 2015, tầm nhìn xa đến năm 2025 thì đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia, 80 triệu lít rượu công nghiệp Đến 2015 sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, 188 triệu lít rượu công nghiệp, đến năm 2025 sản lượng bia 6 tỷ lít và 440 triệu lít rượu [17]

Dự báo năm 2015, Việt Nam sẽ tiêu thụ khoảng 4 đến 4,4 tỷ lít bia, bình quân 45 đến 47 lít/người/năm, các nhà đầu tư sản xuất bia vẫn đang tăng tốc

để đáp ứng nhu cầu của thị trường Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, các nhà đầu tư kỳ vọng con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm trong thời gian tới [17]

Việt Nam có hơn 400 nhà máy bia Những tỉnh, thành phố tập trung năng lực sản xuất bia là TP HCM chiếm 23% tổng năng lực sản xuất, TP Hà Nội: 13,44%, TP Hải Phòng: 7,47%, Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%

Bã men bia chứa nhiều thành phần các chất, trong đó hàm lượng protein chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến là các chất hòa tan không chứa nitơ, thành phần

bã men chia được nhiều nghiên cứu xác định từ năm 1963, cụ thể được trình bày ở các bảng dưới đây

Bảng 1.1: Theo Densikow M.T (1963), trung bình trong nấm men chưa

Bảng 1.2: Theo Uxtra (dẫn liệu từ Densikow M.T, 1963) chất khô của nấm men bia thành phần như sau (%) [6]

Nấm men bia có nhiều vitamin và glutation hơn nấm men bánh mì Glutation là yếu tố điều chỉnh quá trình oxy hóa khử của hàng loạt các chất khác giúp cho việc bình thường hóa sự trao đổi chất trong cơ thể sống Do

đó, nấm men bia giúp bổ sung các chất dinh dưỡng có giá trị đặc biệt, thúc đẩy việc sử dụng các chất dinh dưỡng khác Dựa trên cơ sở đó khi cho nấm men bia vào khẩu phần thức ăn của gia cầm, lợn con và trâu bò non có tác dụng rất tốt [8, 12]

Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 - 70% vật chất khô của nấm men bia, 90% tổng lượng nitơ nằm trong protein thực sự Khoảng 10% tổng lượng nitơ đó của men bia thuộc về các axit amin (leucine, tyrosine ) Trong tro của nấm men bia chứa khoảng 50% H3PO4 , 30% K, cũng như Ca,

Mg và các chất khác Mặt khác, trong các chất hữa cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần có giá trị nhất Tính chất protein của nấm men gần giống như protein nguồn gốc động vật

Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 axit amin, trong đó có đủ các axit amin thiết yếu [20]

Trong nấm men bia cũng chứa lipit, trong đó có 23,1% lipit rắn (bão hòa hoặc no) và 76,1% lipit lỏng (chưa bão hòa hoặc chưa no) Lipit rắn gồm axit palmitic (61,3%) và axit stearic (38,3%) Trong thành phần lipit lỏng của nâm men bia có axit oleic, axit linolenic và axit linoleic Trong lipit của nâm men bia còn chứa các phosphatic - lecithins và xealin [8,10]

Chất khoáng chiếm 5 - 11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của nấm men, đặc biệt là phospho có thành phần phosphatide, nucleoprotein Ngoài ra, trong tế bào nấm men còn chứa các ion kali, magie, sắt, lưu huỳnh

và axit silicic [10]

Bảng 1.4: Hàm lượng các axit amin trong nấm men [7]

Các axit amin Men bia (%) Men bánh mì (%)

Men bia đã được ứng dụng trong trị liệu y học vào khoảng 400 trăm năm trước công nguyên tại Ai Cập cổ đại do bác sĩ Hippokretes tiến hành Như vậy ta có thể thấy được sử dụng men bia trong việc trị liệu đã có từ rất

xa xưa [5]

Tại Nhật Bản, vào năm 1930, lần đầu tiên bánh men bia cô đặc xuất hiện trên thị trường dưới dạng men khô Khi đó, men được cô đặc trong nhiệt độ không vượt quá 400C Hay nói cách khác, men khô lúc đó sẽ lên chuyển hóa

thành chất đường glucose và có khả năng chế biến rượu Tuy nhiên, sau đó người ta thấy rằng so với nấm men bia tươi hoặc men bia sấy khô dưới nhiệt

độ thấp, men bia được sấy ở nhiệt độ cao (trên 1000C ) cho hiệu quả cao hơn

về vitamin cũng như các axit amin và dần dần men bia được chế biến có dạng

cô đặc như ngày nay [18]

Sau đó, men bia được sản xuất với số lượng lớn càng ngày càng nhiều, ngành bia cũng phát triển, kéo theo công tác nghiên cứu ứng dụng men bia một cách có hiệu quả cũng phát triển theo và xuất hiện kỹ thuật chiết men bia

Những thập niên gần đây nấm men được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: sản xuất rượu, bia; sản xuất men bánh mỳ; sản xuất chế phẩm enzym; sản xuất protein đơn bào; sản xuất dược phẩm; sản xuất thực phẩm dinh dưỡng; sản xuất thức ăn gia súc 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 nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng có giá trị vào thức ăn cho người và gia súc [2] Những sản phẩm chế biến từ nấm men cũng được ứng dụng rộng rãi trong y dược do đó 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 [5] 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 ra ở trẻ nhỏ [10] Trong công nghiệp thực phẩm, nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia, rượu, để tăng cường mùi vị, giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm

Người ta cũng dùng nấm men để điều trị một số bệnh thiếu chất dinh dưỡng hoặc bệnh phá hoại cân bằng trao đổi chất trong cơ thể Đặc biệt nếu chiếu các tia tử ngoại vào nấm men sẽ thu được vitamin D - có tác dụng 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 10.000 - 20.000 IU vitamin D [4] Vào khoảng thế kỷ thứ XV, XVI mặc dù người ta nhận thấy rằng bia đục chưa qua lọc có tác dụng tốt đối với cơ thể con người, nhưng men bia vẫn không được sử dụng một cách rộng rãi Nguyên nhân có thể là do men

bia có dạng sánh lỏng, dễ bị thối hỏng và rất khó sử dụng Một phần có thể là

do trước đây chưa có kỹ thuật sấy khô men bia với khối lượng lớn

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 xuất nấm men [5] Đây 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

1.2 Tổng quan về cao nấm men

Theo Eurasyp, các thành phần chính của cao nấm men gồm: (tính theo vật chất khô), (men bánh mì) gồm có: Prorein chiếm 50 - 70%; Đạm amin: 3

- 5,2%; Carbohydrate tổng số: 4 - 13%; Lipit: tồn tại với hàm lượng thấp, muối có hoặc không có tùy vào mục đích sử dụng

Bảng 1.5: Thành phần vitamin trong cao nấm men ( pg/g) [18]

Bảng 1.6: Thành phần axit amin trong cao nấm nem (%) [18]

1.2.2.1 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 các nhóm chất: protein, chất béo, gluxit, vitamin, muối khoáng, các chất

gia vị, trong đó thành phần quan trọng là protein

1.2.2.2 Nguyên liệu trong nghành sản xuất gia vị

Trong thành phần của cao nấm men rất giàu các axit amin, nucleotit,

peptit, vitamin (đặc biệt là vitamin nhóm B) các hợp chất tạo hương [21] Vì vậy dùng làm chất tạo hương cho 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 [9] 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 các chất gia vị chế biến sẵn có nhiều tiện ích như tiết kiệm được thời gian, tái tạo năng lượng nhanh, không sợ béo phì

1.2.2.3 Bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật

Cao nấm men còn là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vì cao nấm men rất giàu đạm, vitamin và các hợp chất kích thích sinh trưởng Do đó nó được sử dụng như là một thành phần của môi trường nuôi cấy vi sinh và thường dùng nuôi cấy các vi sinh vật sản xuất kháng sinh, dược phẩm, vitamin, axit hữa cơ và probiotic

Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phục vụ cho

ngành Dược, nguyên liệu trong mỹ phẩm, sản phẩm dinh dưỡng cho thực vật

1.2.2.4 Làm thức ăn chăn nuôi

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 [15] Đây được coi như là nguồn thức ăn giàu đạm để bổ sung vào khẩu phần thức ăn cho chăn nuôi

Theo Food Chemical Codex định nghĩa: Cao nấm men là sản phẩm chứa các thành phần hòa tan của nấm men, mà chủ yếu là axit amin, đoạn peptit, carbonhydrate và muối Cao nấm men được tạo ra do quá trình thủy phân các chuỗi peptit nhờ các enzym của chính tế bào nấm men hay enzym thực phẩm được thêm vào

Như vậy cao nấm men là nội bào của tế bào nấm men Chúng gồm tế bào chất, nhân tế bào và các cơ quan tế bào và thường rất giàu axit amin, vitamin (vitamin B, Glutathione), cacbonhydrat và muối Chúng được sử dụng chủ yếu để tạo ra hương vị ngon miệng tự nhiên trong ngành Thực phẩm và các chất dinh dưỡng cho việc nuôi vi khuẩn trong ngành Dược phẩm Cao nấm men có nhiều dạng khác nhau như dạng sệt hoặt dạng bột Năm 1960, Kunikawa khám phá ra 5’GMP (Guanosine mono phosphate) có khả năng kích thích vị giác Vì nấm men chứa rất nhiều RNA,

mà RNA lại rất giàu 5’GMP, nên những nhà sản xuất cao nấm men đã bắt đầu nghiên cứu cách cắt RNA nấm men thành đoạn nucleotide có chứa 5’GMP Năm 1974, sản phẩm cao nấm men chứa 5’GMP thương mại đầu tiên đã được sản xuất với quy mô công nghiệp Ngày nay, cao nấm men chứa

2 loại nucleotide tạo mùi vị tự nhiên: 5’GMP, 5’IMP (Inosine mono phosphate) Cao nấm men với những nucleotide có rất nhiều ứng dụng trong thực phẩm, đặc biệt như là một số chất tạo hương vị trong súp, nước chấm, snack, và thực phẩm ăn liền Với tính năng làm tăng mùi vị nó giúp làm giảm lượng muối cần thiết trong lĩnh vực thực phẩm, điều này rất phù hợp với xu hướng sản xuất thực phẩm tốt cho sức khỏe ít natri hiện nay Hơn nữa cao nấm men chứa nucleotide tự nhiên còn có thể làm tăng hương vị và kích thích khẩu vị của những dạng thực phẩm ít béo

Bản chất của quá trình sản xuất cao nấm men chính là quá tình thủy phân nấm men bánh mì hay phế liệu nấm men bia thành một hỗn hợp các chất như axit amin, nucleotit, chuỗi peptit, protein, đường, vitamin và các hợp chất có hương vị thơm ngon Do đó, giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất cao nấm men chính là giai đoạn phá vỡ vách tế bào nấm men Ngày nay tế bào nấm men được phá vỡ bằng phương pháp hóa học, phương pháp sử dụng enzym hay cho nấm men tự phân trong môi trường nước

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