chủ đề nấm men trong sản xuất bia

Riêng melibiose ch lên, men đỉ ược khi có enzymemelibioza.. N m men chìm lên men chìm có kh năng th yử ấ ả ủphân hoàn toàn rafinose có enzyme invectaza và melibioza... Các ch t kích thíc

1 Gi i thi u ớ ệ

Ngày nay trên th gi i có r t nhi u lo i bia, hế ớ ấ ề ạ ương v đ c tr ng c a m i lo i biaị ặ ư ủ ỗ ạ

ph thu c vào nhi u y u t , trong đó men bia đóng vai trò r t quan tr ng Menụ ộ ề ế ố ấ ọbia là các vi sinh v t có tác d ng lên men đậ ụ ường Các gi ng men bia c th đố ụ ể ược

l a ch n đ s n xu t các lo i bia khác nhau, nh ng có hai gi ng chính là men aleự ọ ể ả ấ ạ ư ố

(Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces uvarum), v i nhi uớ ề

gi ng khác n a tùy theo lo i bia nào đố ữ ạ ược s n xu t Men bia sẽ chuy n hóaả ấ ể

đường thu đượ ừ ạc t h t ngũ c c và t o ra c n và cacbon đioxít (COố ạ ồ 2)

Nhi u lo i n m men có kh năng lên men rề ạ ấ ả ượu, t lâu ngừ ười ta đã bi t s d ngế ử ụ

n m men đ s n xu t rấ ể ả ấ ượu bia N m men sinh sôi nhanh, t bào l i ch a nhi uấ ế ạ ứ ềvitamin, axit amin không thay th hàm lế ượng protein chi m t i 50% tr ng lế ớ ọ ượngkhô c a t bào, nên nhi u lo i n m men còn đủ ế ề ạ ấ ượ ử ục s d ng đ s n xu t protein.ể ả ấNgày nay, cùng v i vi c phát tri n chung c a kỹ thu t lên men, vi c c i ti nớ ệ ể ủ ậ ệ ả ếtrang thi t b và ch ng n m men đã có nh hế ị ủ ấ ả ưởng l n đ n quá trình s n xu tớ ế ả ấ

n m men.ấ

2 Sinh lý n m men ấ

N m men là lo i vi sinh v t đ n bào, có kh năng s ng trong môi trấ ạ ậ ơ ả ố ường dinh

dưỡng có ch a đứ ường, nit , photpho và các ch t h u c , vô c khác Chúng là cácơ ấ ữ ơ ơ

vi sinh v t d dậ ị ưỡng có kh năng s ng trong c đi u ki n hi u khí và y m khí.ả ố ả ề ệ ế ế

2.1 Thành ph n hóa h c c a n m men ầ ọ ủ ấ

T bào n m men ch a đ n 80% là nế ấ ứ ế ước B i v y, trong n m men bia t l gi aở ậ ấ ỉ ệ ữ

tr ng lọ ượng ướt và tr ng lọ ượng khô là 4:1 Nguyên t ch y u là cacbon, chi mố ủ ế ế

<50% ch t khô Các nguyên t chính khác nh oxy (30-35%), nit (75%), hydroấ ố ư ơ(5%) và photpho (1%) Hàm lượng ch t khoáng t ng s kho ng 5-10% ch t khôấ ổ ố ả ấ

c a t bào Trong t bào còn bao g m r t nhi u v t các thành ph n khác nhủ ế ế ồ ấ ề ế ầ ưnhôm, canxi, đ ng, crôm, s t, chì, natri, kali, l u huỳnh, magie, niken…ồ ắ ư

Các nhóm thành ph n chính g m các nhóm cao phân t , đó là các protein (40-ầ ồ ử45% ch t khô), cacbohydrat (30-35%), axit nucleic (6-8%) và lipit (4-5%) Thànhấ

ph n chính xác c a các nhóm cao phân t trong m i ch ng n m men khác nhauầ ủ ử ỗ ủ ấ

do đi u ki n nuôi c y, pha phát tri n.ề ệ ấ ể

2.2 Hình dáng và kích th ướ c

N m men có nhi u hình d ng khác nhau: hình c u hình tr ng ho c ovan N uấ ề ạ ầ ứ ặ ếmôi trường nuôi c y n m men không đ ch t dinh dấ ấ ủ ấ ưỡng (đ c bi t không đặ ệ ủnit ) và thông khí quá m nh thì t bào n m men thơ ạ ế ấ ường b kéo dài ra.ị

Kích thước t bào n m men cũng r t khác nhau, đi u đó ph thu c vào cácế ấ ấ ề ụ ộ

ch ng n m men và đi u ki n nuôi c y, thủ ấ ề ệ ấ ường là (2,5-4,5µm) x (10,5-20µm), thểtích t bào chi m kho ng t 50 -500 µmế ế ả ừ 3 S khác nhau v hình dáng cho phépự ềphân bi t và phân lo i n m men T l gi a b m t bên ngoài và th tích c a nóệ ạ ấ ỷ ệ ữ ề ặ ể ủ

Hình 1: Cấu tạo tế bào nấm men

Hình 2: Mặt cắt nhân tế bào nấm men

bào và các s n ph m trao đ i T l này càng l n thì đ ho t đ ng s ng c a tả ẩ ổ ỷ ệ ớ ộ ạ ộ ố ủ ếbào càng m nh.ạ

Môi trường s ng cũng có nh hố ả ưởng r t l n đ n hình dáng và kích thấ ớ ế ướ ếc t bào

Vì v y, khi xác đ nh gi ng loài, cũng nh hình dáng và kích thậ ị ố ư ước n m men ngấ ười

ta ph i nuôi c y trên môi trả ấ ường n đ nh, nhi t đ 28-30ổ ị ở ệ ộ 0C Ngoài ra, kích

thước n m men còn ph thu c vào tu i hay th i kì phát tri n c a t bào, càngấ ụ ộ ổ ờ ể ủ ế

tr t bào có kích thẻ ế ước càng bé so v i các t bào th h trên M i th hớ ế ế ệ ỗ ế ệ

thường có kích thước khác nhau 1µm

2.3 C u t o t bào n m men ấ ạ ế ấ

Các t bào n m men có c u t o ph c t p, các t bào n m men khác nhau thì cóế ấ ấ ạ ứ ạ ế ấ

c u t o và thành ph n hóa h c khác nhau Nh ng nhìn chung chúng đ u đấ ạ ầ ọ ư ề ược

c u t o t các c quan sau:ấ ạ ừ ơ

2.3.1 Thành t bào ế

Thành t bào đế ược bao b c xung quanh tọ ế

bào, có đ b n ch c cao, chi u dài là 150-ộ ề ắ ề

250nm Trên thành t bào có nh ng l nhế ữ ỗ ỏ

li ti v i đớ ường kính kho ng 3,6nm đ nả ể ước,

đường các ch t dinh dấ ưỡng c n thi t cho tầ ế ế

bào có th đi qua để ược Thành t bào chi mế ế

kho ng 20% t ng kh i lả ổ ố ượng ch t khô c aấ ủ

t bào.ế

Các t bào đã th c hi n quá trình sinh s nế ự ệ ả

n y ch i sẽ có v t s o tròn trên thành tả ồ ế ẹ ế

bào, đó chính là n i t bào con tách ra kh iơ ế ỏ

t bào m Vùng s o ch i giàu ch t chitin.ế ẹ ẹ ồ ấ

Trên thành t bào con cũng có v t s o ch iế ế ẹ ồ

tương ng v i t bào m , đó là v trí n yứ ớ ế ẹ ị ả

ch i sau này Ch i không ph i n y lên tồ ồ ả ả ừ

m t v trí b t kì trên thành t bào mà ộ ị ấ ế ở

nh ng v trí đ c bi t ữ ị ặ ệ

Thành t bào có kho ng 90% là cacbohydrat, ph n còn l i là protein trong s cácế ả ầ ạ ốcacbohydrat, glucan là nhi u nh t, chúng chi m 30-50% t ng lề ấ ế ổ ượng ch t khôấ

c a thành Các glucan s p x p thành các c u trúc hình s i nh , dài, chúng liên kủ ắ ế ấ ợ ỏ ế

v i nhau b ng liên k t -1,3 và -1,6 H u h t cacbohydrat còn l i làớ ằ ế β β ầ ế ạmannoprotein

Vùng nhân bên trong c a thành t bào g m các chu i g c manno liên k t -1,6ủ ế ồ ổ ố ế α

g n v i m t chu i ng n v trí -1,2 và -1.3 Vùng này g n v i m t chu i phíaắ ớ ộ ổ ắ ở ị α α ắ ớ ộ ổngoài g m 100-150 g c mannose Ph n này cũng g m m t tr c chính mannoseồ ố ầ ồ ộ ụliên k t -1,6 v i chu i bên liên ti p -1,2 Các chu i bên g m mannobiose (Mế α ớ ỗ ế α ỗ ồ 2-

1M), mannotriose (M2- 1M2-1M), mannotriose (M2- 1M3-1M) và mannotetraose (M2

-1M2-1M3-1M) Thành ph n chính xác các chu i tùy thu c ch ng n m men M t vàiầ ỗ ộ ủ ấ ộchu i bên có các liên k t photphodieste và các liên k t này mang đi n tích âm v iỗ ế ế ệ ớ

v t bào Các chu i bên mannose là các vùng nh n, g n k t khi n m men k tỏ ế ỗ ậ ắ ế ấ ế

l ng Đ u kia c a vùng nhân t bào trong thành t bào g n v i 2 g c N-acetylắ ầ ủ ế ế ắ ố ốglucosamin M t trong hai g c này g n v i m t phân t protein t i m t n a axitộ ố ắ ớ ộ ử ạ ộ ửcacboxylic c a m t g c axit aspactic Liên k t v i protein t i các nhóm hydroxylủ ộ ố ế ớ ạ

c a serin và threonin là các chu i g c mannose -1,2 và -1.3.ủ ỗ ố α α

Chitin bao g m m t polyme gi i h n c a các phân t N-acetyl glucosamin liênồ ộ ớ ạ ủ ử

k t b i các nhóm -1,4 Nó chi m dế ở β ế ưới 50% tr ng lọ ượng khô c a thành t bàoủ ế

trong S.cerevisiae H u h t chitin đ u n m gi a các s o ch i, ch có m t ph nầ ế ề ằ ở ữ ẹ ồ ỉ ộ ầ

nh phân b ph n khác trên thành t bào ỏ ố ở ầ ế

Thành ph n cacbonhydrat th 4 và cũng là thành ph n nh nh t trong thành tầ ứ ầ ỏ ấ ếbào là glycogen Đó là m t acid hòa tan và khác bi t v i các ki m hòa tan có ch cộ ệ ớ ề ứnăng làm ch t d tr Glycogen là m t phân đo n axit hòa tan và có các liên k tấ ự ữ ộ ạ ế-1,3 glucan t i các chu i bên -1,6 glucan Ph n l n các protein trong thành t

bào đ u k t h p v i mannose M t s các protein là các ch t nh n b m t, cònề ế ợ ớ ộ ố ấ ậ ề ặ

m t s l i là các enzym Các enzym này th c hi n các quá trình sinh t ng h p vàộ ố ạ ự ệ ổ ợtrao đ i ch t đ u tiên m t vài ch t dinh dổ ấ ầ ộ ấ ưỡng cho thành t bào.ế

C u trúc phân t l n c a thành t bào v n ch a đấ ử ớ ủ ế ẫ ư ược xác đ nh chính xác Các s iị ợglucan n m ch y u các thành bên trong Ngằ ủ ế ở ười ta cho r ng các phân đo nằ ạglucan được g n k t b i m i liên k t -1,3 d t nên m t m ng lắ ế ở ố ế β ệ ộ ạ ướ ợi s i bên trong

t o ra m t đ b n và đ đàn h i c a thành t bào Các glucan liên k t -1,6 hìnhạ ộ ộ ề ộ ồ ủ ế ế βthành m t m i n i k t gi a m ng s i và các c u t mannoprotein, glycogen vàộ ố ố ế ữ ạ ợ ấ ửchitin Các mannoprotein ch y u n m ngoài thành, đây chúng t o nên m tủ ế ằ ở ở ạ ộ

l p ngang liên k t đ ng hóa tr v i các glucan Ph m vi l p gi a cácớ ế ồ ị ớ ạ ớ ữmannoprotein xác đ nh kích thị ước phân t có th đi qua thành t bào Nhómử ể ếmannoprotein th hai g n v i màng plasma và nhô ra kho ng không bao qua l pứ ắ ớ ả ớglucan Các mannoprotein liên quan đ n s k t l ng và s k t dính sinh lý Phânế ự ế ắ ự ế

đo n chitin không n m n i s o ch i thì đạ ằ ở ơ ẹ ồ ược phân b kh p thành t bào.ố ắ ếChitin là ch t nh n đ c t gây ch t bao b c t bào n m men.ấ ậ ộ ố ế ọ ế ấ

Nhi m v c a thành t bào là b o v t bào trệ ụ ủ ế ả ệ ế ước các tác đ ng bên ngoài, kh ngộ ố

ch các quá trình trao đ i ch t và áp su t th m th u trong và ngoài t bào.ế ổ ấ ấ ẩ ấ ở ếChính thành t bào quy t đ nh hình dáng t bào T bào tr thì thành có đ đànế ế ị ế ế ẻ ộ

th y dấ ưới kính hi n vi Đ c bi t, thành t bào sẽ r t dày n u ch u tác đ ng x uể ặ ệ ế ấ ế ị ộ ấ

t bên ngoài nh : nhi t đ bên ngoài tăng cao quá m c n m men có th ch uừ ư ệ ộ ứ ấ ể ị

đ ng, thi u ch t dinh dự ế ấ ưỡng, đ axit hay n ng đ các ch t đ c trong môi trộ ồ ộ ấ ộ ườngcao Khi t bào già, v có đ đàn h i cao, kém, giòn và d v Thành t bào quy tế ỏ ộ ồ ễ ỡ ế ế

đ nh s tị ự ương tác gi a t bào v i môi trữ ế ớ ường bên ngoài

V t bào r t d b phá v b i các tác nhân c h c (teo nguyên sinh ch t), lý h cỏ ế ấ ễ ị ỡ ở ơ ọ ấ ọ(nhi t đ cao, tia R ngen, tia t ngo i, tia c c tím), hóa h c (môi trệ ộ ơ ử ạ ự ọ ường quá axit

ho c quá ki m sẽ phá v và ăn mòn v t bào), sinh lý h c (nhi m vi sinh v t l ,ặ ề ỡ ỏ ế ọ ễ ậ ạnhi m vi sinh v t trong quá trình nuôi c y, các vi sinh v t này ti t ra enzyme cóễ ậ ấ ậ ế

kh năng phân h y t bào).ả ủ ế

Trong su t quá trình lên men, m t s thành ph n c a d ch đố ộ ố ầ ủ ị ường nh các lipitư

k t l ng và iso- -axit c a houblon bao thành t bào Hàm lế ắ α ủ ế ượng iso- -axit c aα ủhoublon c n ph i đầ ả ược đi u ch nh do có m t lề ỉ ộ ượng sinh kh i th t thoát theoố ấsinh kh i n m men Tác đ ng c a các thành ph n c n đ i v i thành t bào n mố ấ ộ ủ ầ ặ ố ớ ế ấmen r t khó đánh giá Khi các thành ph n trong d ch đấ ầ ị ường bao b c sẽ vô hi uọ ệhóa các vùng nh n liên quan t i kh năng k t l ng c a n m men, h n n a, sậ ớ ả ế ắ ủ ấ ơ ữ ựbao b c c a các c n làm thay đ i toàn b di n tích b m t t bào liên quan t iọ ủ ặ ổ ộ ệ ề ặ ế ớ

vi c l c bia Ngệ ọ ười ta đã nghiên c u cho th ch (l y bong bóng cá) vào bia ch aứ ạ ấ ở ư

l c đ tăng kh năng k t l ng c a n m men C u t ho t hóa trong th ch làọ ể ả ế ắ ủ ấ ấ ử ạ ạcollagen protein tích đi n dệ ương, nó bao b c các t bào n m men mang đi n tíchọ ế ấ ệ

nh d ch lên men.ư ị

Thành ph n photphat trên thành t bào còn là m t y u t chính xác đ nh tínhầ ế ộ ế ố ị

ch t khác c a b m t t bào, đó là đi n th zeta Thông s này đấ ủ ề ặ ế ệ ế ố ược dung đo

di n tích b m t n m men Ngoài photphat, thông s này còn ch u nh hệ ề ặ ấ ố ị ả ưởng pHmôi trường Đi n th zeta gi m xu ng (âm) trong su t và cu i quá trình lên men,ệ ế ả ố ố ố

nh v y l c đ y tĩnh đi n gi a các t bào riêng bi t gi m do đó hình thành cácư ậ ự ẩ ệ ữ ế ệ ả

kh i n m men k t bông.ố ấ ế

2.3.2 Không gian chu ch t ấ

Đây là không gian gi a thành t bào và màng nguyên sinh ch t M c dù đó khôngữ ế ấ ặ

ph i là m t c quan c th , nh ng m i ch t dinh dả ộ ơ ụ ể ư ọ ấ ưỡng đi vào hay các s n ph mả ẩtrao đ i ch t đi ra kh i t bào đ u ph i đi qua đây có ch a m t s enzym nhổ ấ ỏ ế ề ả Ở ứ ộ ố ưinvertase, photphatase, melibiase và nhi u các protein bao b c n a Đây là cácề ọ ữ

s n ph m ngo i bào, chúng đi ra ngoài màng nguyên sinh ch t nh ng b gi l iả ẩ ạ ấ ư ị ữ ạ

b i kích thở ước quá l n không qua đớ ược thành t bào Các enzym đây đế ở ượ ửc s

d ng đ th y phân các ch t dinh dụ ể ủ ấ ưỡng không đ ng hóa đồ ượ ạc t o ra l i thợ ế

c nh tranh v i các sinh v t ti t ra các enzym ngo i bào Hàm lạ ớ ậ ế ạ ượng protein trong

kho ng không này đ đ t o nên ch t l u d ng gel Nh v y, kho ng không cũngả ủ ể ạ ấ ư ạ ư ậ ả

có ch c năng làm l p b o v gi a thành t bào và màng nguyên sinh ch t.ứ ớ ả ệ ữ ế ấ

2.3.3 Màng nguyên sinh ch t (màng t bào ch t) ấ ế ấ

Màng nguyên sinh ch t bao quanh t bào ch t và là l p rào c n bên trong gi aấ ế ấ ớ ả ữthành t bào và kho ng không gian chu ch t Màng t bào ch t c a n m menế ả ấ ế ấ ủ ấ

tương t c a các t bào nhân chu n eukaryotit khác Thành ph n chính là cácự ủ ế ẩ ầlipit và các protein Có nhi u lo i protein khác nhau, nh ng ch c năng chínhề ạ ư ứkhông ph i t o c u trúc Chúng g m các enzym th c hi n các quá trình t ng h pả ạ ấ ồ ự ệ ổ ợtrên thành t bào, các quá trình này xúc tác các ch t dinh dế ấ ưỡng th m qua thànhấ

t bào, ATPaza thì có ch c năng duy trì l c chuy n đ ng proton và các ch t nh nế ứ ự ể ộ ấ ậthông tin t t bào Các ch t béo trong t bào ch y u là photpholipit,ừ ế ấ ế ủ ếphotphatidyionisitol, photphatidylserin, photphatidylcholin vàphotphatidyletanolamin Ngoài ra còn có m t lộ ượng nh các sterol mà h u h t ỏ ầ ế ở

d ng egosterol.ạ

C u trúc c a màng nguyên sinh ch t c a t bào t i nay v n ch a đấ ủ ấ ủ ế ớ ẫ ư ược xác đ nhịchính xác Theo Singer và Nicholson, 1972, mô t màng nguyên sinh ch t g m 2ả ấ ồ

l p photpholipit, trong đó có các nhóm k nớ ỵ ước và hướng đ i di n nhau, còn m tố ệ ặ

k nỵ ước hướng ra ngoài môi trường dung d ch trong kho ng không và t bàoị ả ế

ch t Các protein và sterol n m gi a hai l p photpholipit này Các sterol ch a cácấ ằ ữ ớ ứnhóm hydroxyl có đi n c c và m t khung k nệ ự ộ ỵ ước Khung này cho phép chúng tự

đ nh hị ướng theo m t ph ng vuông góc gi a các chu i k nặ ẳ ữ ỗ ỵ ước và cácphotpholipit

Ch c năng chính c a màng nguyên sinh ch t là s đi u ch nh s th m qua t bàoứ ủ ấ ự ề ỉ ự ấ ế

c a các ch t dinh dủ ấ ưỡng Màng có tính ch t th m th u ch n l c: ch cho các ch tấ ẩ ấ ọ ọ ỉ ấ

c n thi t và có l i cho t bào (nh các lo i đầ ế ợ ế ư ạ ường đ n gi n, nit , photpho và cácơ ả ơ

ch t vi lấ ượng khác), đ ng th i th i ra ngoài các ch t c n bã (COồ ờ ả ấ ặ 2, rượu, axit,…)

Nó là m t khuôn c u trúc cho phép sinh ra các gradient proton và ion c n thi tộ ấ ầ ếcho vi c sinh năng lệ ượng c a r t nhi u ph n ng h p thu M t ch c năng quanủ ấ ề ả ứ ấ ộ ứ

tr ng khác là phát hi n và ph n ng v i các kích thích bên ngoài Các ch t nh nọ ệ ả ứ ớ ấ ậthông tin t t bào n m nh ng v trí phù h p trên màng t bào ch t Màng từ ế ằ ở ữ ị ợ ế ấ ếbào ch t còn có nh ng vùng ch a các enzym liên quan đ n các chu trình t ngấ ữ ứ ế ổ

h p khác nhau c a t bào, phân b các vùng này phù h p v i c u trúc không gianợ ủ ế ố ợ ớ ấ

ho c y u h n Các enzym c a m t s chu trình trao đ i ch t chính phân b l nặ ế ơ ủ ộ ố ổ ấ ố ẫnhau trong s các t bào ch t, ví d sinh t ng h p axit béo và th y phânố ế ấ ụ ổ ợ ủglycogen Các enzym th y phân glycogen đủ ược cho là d ng hòa tan b i d ch chi tạ ở ị ế

t bào, ngế ười ta đã nh n th y có các enzym này sau khi ly tâm lo i b các ch tậ ấ ạ ỏ ấ

bào ch t, mà chúng s p x p theo c u hình không gian tr giúp cho ho t đ ng cóấ ắ ế ấ ợ ạ ộtrình t , có kh năng n i l ng các liên k t v i màng bên trong t bào.ự ả ớ ỏ ế ớ ế

T bào ch t có ch a r t nhi u th vùi Glycogen tích t dế ấ ứ ấ ề ể ụ ưới các đi u ki n thíchề ệ

h p và có trong t bào ch t d ng các h t nh mà có th nhu m màu tím i t.ợ ở ế ấ ở ạ ạ ỏ ể ộ ốCác phân t lipit tr nên có th nhìn th y trong t bào ch t trong quá trình sinhử ở ể ấ ế ấ

trưởng hi u khí khi đế ược cung c p đ y đ cacbon Các phân t có nhânấ ầ ủ ửtriacylglyxerol và các este steryl k nỵ ước được bao quanh b i màng ch aở ứphotpholipit và protein Các h t lipit là n i d tr t m th i mà t đó các sterol cóạ ơ ự ữ ạ ờ ừ

th chuy n t i các màng đang phát tri n và rút các triacylglyxerol khi c n thi t.ể ể ớ ể ầ ế

2.3.5 Ty l p th ạ ể

Ty l p th có c u t o đa hình (d ng s i, d ng h t, d ng phân nhánh) v i sạ ể ấ ạ ạ ợ ạ ạ ạ ớ ố

lượng 2 – 24 phân b đ u trong t bào Ch c năng chính c a chúng là th c hi nố ề ế ứ ủ ự ệcác quá trình liên quan t i cung c p năng lớ ấ ượng cho t bào Các ph n ng oxyế ả ứhóa x y ra trong ty l p th , năng lả ạ ể ượng gi i phóng ra chuy n đ n ATP là ch t thuả ể ế ấnăng lượng Bên c nh quá trình này, trong ty l p th còn x y ra các quá trìnhạ ạ ể ả

t ng h p các ch t c n thi t cho t bào.ổ ợ ấ ầ ế ế

2.3.6 Nhân t bào ế

Nhân ch a r t nhi u các v t li u gen c a t bào Nó có d ng hình c u, ovan,ứ ấ ề ậ ệ ủ ế ạ ầ

đường kính 1 -2 m và được bao b c b i m t màng kép, trên b m t c a m tọ ở ộ ề ặ ủ ộmàng nhân có m t s l Trong nhân có ch a AND, ARN nucleoprotit và các gen,ộ ố ỗ ứ

do đó nhân đóng vai trò quan tr ng trong s n sinh di truy n l i d u hi u cho cácọ ả ề ạ ấ ệ

đ i sau.ờ

T bào pha tĩnh, nhân thế ường n m g n không bào C u trúc bên trong và bênằ ầ ấngoài nhân thay đ i trong su t chu kỳ s ng c a t bào Trong kỳ gian phân, h chổ ố ố ủ ế ạnhân hình lưỡ ềi li m có th nhìn th y, n m sát màng nhân H ch nhân là n i ch aể ấ ằ ạ ơ ứrRNA sao chép, m t s gian đo n ban đ u c a mRNA ộ ố ạ ầ ủ

t bào tr , nhân to tròn, càng già nhân càng teo đi Trong th i gian sinh s n,

nhân thường n m gi a ch i và không bào Sau khi phân chia b ng cách kéo dài raằ ữ ồ ằ

và th t gi a l i, nhân c a t bào m sẽ di chuy n v phía đ i di n v i t bàoắ ở ữ ạ ủ ế ẹ ễ ề ố ệ ớ ế

m i.ớ

2.3.7 Không bào

Không bào có d ng hình tròn, đạ ược bao b c b i m t màng r t m ng và ch a cácọ ở ộ ấ ỏ ứ

d ch bào Tr các ch t đi n phân trong nị ừ ấ ệ ước (nh Naư +, K+, Ca2+, Mg2+, Cl−, SO42−,PO43−…) trong không gian còn ch a các protit, h t m , cacbon d ng keo và hứ ạ ỡ ở ạ ệ

th ng enzym Trong không bào x y ra các quá trình oxy hóa kh r t m nh và cácố ả ử ấ ạquá trình th y phân đủ ược th c hi n nh các enzym có trong đó Đi m đ t bi tự ệ ờ ể ặ ệ

nh t c a không bào trong t bào n m men là volutin Không bào nhìn th y rõấ ủ ế ấ ấ

h n các t bào già.ơ ở ế

2.3.8 H t volutin ạ

H t volutin tích t trong không bào dạ ụ ướ ại d ng keo hay h t Nó là n i d tr nit ,ạ ơ ự ữ ơphotpho, s n xu t axit nucleic S lả ấ ố ượng volutin ph thu c vào s có m t c aụ ộ ự ặ ủ

photpho trong môi trường dinh dưỡng và có liên quan đ n quá trình phát tri n,ế ểsinh s n cũng nh tích lũy năng lả ư ượng c a t bào T bào kh e thủ ế ế ỏ ường có t 1-5ừ

h t volutin; t bào y u thì lạ ế ế ượng này gi m đi r t nhi u Nhi u nhà khoa h c đãả ấ ề ề ọ

ch ng minh đứ ược r ng volutin là ngu n th c ăn giàu có và là n i d tr năngằ ồ ứ ơ ự ữ

lượng đ c bi t c a t bào.ặ ệ ủ ế

2.3.9 Ribosome

Các ribosome là các c quan t bào ch t có ch a hàm lơ ế ấ ứ ượng RNA cao và m t sộ ốprotein Vai trò c a chúng là t p h p các protein t các axit amino đã ho t hóaủ ậ ợ ừ ạthành chu i tỗ ương ng v i mã có trong các phân t c a RNA truy n tin Cácứ ớ ử ủ ềribosome được tìm th y trong kh p t bào ch t ho c d ng t do ho c k t h pấ ắ ế ấ ặ ở ạ ự ặ ế ợ

v i các màng mitochondria phía ngoài, các màng lớ ướ ội n i ch t và v nhân phíaấ ỏngoài S lố ượng ribosome c a t bào ph thu c vào đi u ki n nuôi c y và giaiủ ế ụ ộ ề ệ ấ

đo n phát tri n Trong h t ribosome thạ ể ạ ường x y ra các quá trình t ng h pả ổ ợprotit H t này gi ng nh “nhà máy đ m” c a t bào Thông thạ ố ư ạ ủ ế ường, cácribosome t p h p v i nhau thành m t m ch g m các RNA truy n tin trong m tậ ợ ớ ộ ạ ồ ề ộ

c u trúc g i là các polysom.ấ ọ

2.3.10 H t lipit ạ

H t lipit đạ ược tích t do chuy n hóa các saccarit ho c đụ ễ ặ ươ ổc t ng h p trong môiợ

trường giàu lipit trong môi trỞ ường nguyên ch t, các h t lipit n m d ng cácấ ạ ằ ở ạ

h t nh li ti T bào càng già thì các h t lipit càng to Thông thạ ỏ ế ạ ường, t l h t lipitỷ ệ ạchi m 1-2% tr ng lế ọ ượng khô c a t bào Tuy nhiên, m t s ch ng lo i có khủ ế ộ ố ủ ạ ảnăng tích lũy ch t béo t các axit béo có trong môi trấ ừ ường và đ t t i 40-50%ạ ớ

tr ng lọ ượng khô c a t bào.ủ ế

2.3.11 B u mô (ch i) ầ ồ

B u mô là v trí t o ra t bào m i Khi các t bào phát tri n t i m c nh t đ nh,ầ ị ạ ế ớ ế ể ớ ứ ấ ị

b u mô cũng l n d n và phát tri n thành ch i Các ch t dinh dầ ớ ầ ể ồ ấ ưỡng chuy n vàoể

b u mô, ch i phát tri n đ y đ t o thành ch i con có kích thầ ồ ể ầ ủ ạ ồ ước, thành ph nầhoàn toàn gi ng t bào m Ch i có th tách ra đ t o thành t bào m i ho c n iố ế ẹ ồ ể ể ạ ế ớ ặ ố

ti p t o thành ch i.ế ạ ồ

Trong n m men, bên c nh các c u t c đ nh nh đã nêu trên, ta còn g p m tấ ạ ấ ử ố ị ư ở ặ ộ

s các h t d tr nh h t glycogen Khi nuôi c y di u ki n hi u khí, glycogenố ạ ự ữ ư ạ ấ ở ề ệ ếtrong n m men không đấ ượ ạc t o thành ho c d ng r t nh , n u nuôi c y đi uặ ở ạ ấ ỏ ế ấ ở ề

ki n y m khí thì nó là t h p c a các h t.ệ ế ổ ợ ủ ạ

2.3.12 Gluxit d tr ự ữ

H t glycogen là n i d tr tinh b t trong nguyên sinh ch t c a t bào n m men.ạ ơ ự ữ ộ ấ ủ ế ấKhi môi trường giàu ch t dinh dấ ưỡng nhi u h t glycogen đề ạ ược hình thành(lượng glycogen có th đ t t i 23% tr ng lể ạ ớ ọ ượng c a t bào n m men) Khi môiủ ế ấ

trường nghèo ch t dinh dấ ưỡng, n m men s dung h t glycogen d tr đ cungấ ử ạ ự ữ ể

c p năng lấ ượng cho quá trình trao đ i ch t.ổ ấ

M t ph n t nh polysaccarit v t bào bao g m glucan, citin và mannan.ộ ầ ử ỏ ở ỏ ế ồ

2.4 Các ch t dinh d ấ ưỡ ng cho n m men ấ

Trong công nghi p vi sinh, môi trệ ường nuôi c y t t nh t là môi trấ ố ấ ường cho hi uệ

su t thu h i s n ph m cao nh t, trong th i gian ng n và giá thành th p nh t đ iấ ồ ả ẩ ấ ờ ắ ấ ấ ố

v i m i ch ng vi sinh v t.ớ ỗ ủ ậ

Ngu n th c ăn ch y u c a n m men là các ch t h u c d ng h p thu và cácồ ứ ủ ế ủ ấ ấ ữ ơ ở ạ ấ

ch t vô c Ngoài ra, đ n m men phát tri n bình thấ ơ ể ấ ể ường c n m t lầ ộ ượng nh cácỏ

y u t vi lế ố ượng và các ch t kích thích Ngu n th c ăn cho n m men r t đa d ng,ấ ồ ứ ấ ấ ạ

do đó c n nghiên c u riêng t ng ngu n.ầ ứ ừ ồ

2.4.1 N ướ c

Nướ ấ ầc r t c n thi t cho ho t đ ng s ng c a n m men Không có nế ạ ộ ố ủ ấ ước không thể

có quá trình đ ng hóa th c ăn và quá trình trao đ i ch t bên trong t bào.ồ ứ ổ ấ ế

Đường disaccarit quan tr ng c n quan tâm t i là saccharose, lactose, melibiose.ọ ầ ớ

N m men đ ng hóa lên men r t t t maltose và saccharose, đ ng hóa hoàn toànấ ồ ấ ố ồ

ho c m t ph n đặ ộ ầ ường lactose Riêng melibiose ch lên, men đỉ ược khi có enzymemelibioza

N m men n i (lên men n i) ch lên men 1/3 rafinose sau khi phân gi i ra m tấ ổ ổ ỉ ả ộphân t fructose và metibiose N m men chìm (lên men chìm) có kh năng th yử ấ ả ủphân hoàn toàn rafinose có enzyme invectaza và melibioza

Các polisacarit c n đầ ược th y phân hoàn toàn b ng axit ho c enzym thì n mủ ằ ặ ấmen m i có th s d ng đớ ể ử ụ ược

d ng l n nh t là 20-35mg nit /10ụ ớ ấ ơ 9 t bào Ngu n nit đế ồ ơ ược coi là t t nh t vàố ấ

đ ng hóa hoàn toàn là ure:ồ

NH2-CO- NH2 + H2O = 2NH3 + CO2

N m men có th t t ng h p các axit amin Tuy nhiên, n u cho các axit amin vàoấ ể ự ổ ợ ếmôi trường thì quá trình sinh s n và phát tri n c a t bào sẽ nhanh h n N mả ể ủ ế ơ ấmen đ ng hóa các axit amin b ng cách amin hóa (tách NHồ ằ 3 ra kh i các ch t), doỏ ấ

đó các ngu n nit khác nhau sẽ có nh hồ ơ ả ưởng r t ít t i hàm lấ ớ ượng axit amintrong t bào n m men.ế ấ

B ng 1: ả Trình t s d ng c a các aicd amin c a n m men bia ự ử ụ ủ ủ ấ

Prolin

“Ngu n: ồ Khoa h c công ngh Malt và biaọ ệ ”

N m men b t đ u ho t đ ng b ng vi c s d ng các axit amin c a nhóm A Chấ ắ ầ ạ ộ ằ ệ ử ụ ủ ỉkhi nào các axit amin c a nhóm A đã đủ ượ ử ục s d ng h t thì n m men m i chuy nế ấ ớ ểsang h p th các axit amin c a nhóm B Các axit amin c a nhóm C và D h u nhấ ụ ủ ủ ầ ưkhông đượ ử ục s d ng trong quá trình lên men chìm cũng nh trong lên men n i.ư ổ

2.4.4 Các ch t khoáng ấ

Trong dinh dưỡng c n ph i có m t lầ ả ộ ượng nh t đ nh các ch t khoáng đ b oấ ị ấ ể ả

đ m cho các t bào phát tri n N u trong môi trả ế ể ế ường t ng h p thì các ch tổ ợ ấkhoáng sau đây c n thi t cho n m men:ầ ế ấ

Photpho r t c n thi t cho quá trình t ng h p các thành ph n nguyên sinh ch tấ ầ ế ổ ợ ầ ấ

và có trong thành ph n c a nhi u coenzym, dùng đ photpho hóa cácầ ủ ề ểhydrocacbon trong quá trình oxy hóa Photpho còn tham gia vào nh ng ph n ngữ ả ứ

v n chuy n năng lậ ể ượng Nó được cung c p dấ ưới d ng mu i kali và natri N uạ ố ế

lượng photpho ít thì t ng h p protein gi m và t ng h p lipit tăng.ổ ợ ả ổ ợ

Kali và natri chi m 1/5 – 3/4 hàm lế ượng ch t tro N u thi u K ho c Na trong môiấ ế ế ặ

trường c y thì quá trình phát tri n sẽ ch m l i.ấ ể ậ ạ

Magie có kh năng thúc đ y quá trình sinh s n và t ng h p riboflavin Hàmả ẩ ả ổ ợ

lượng Mg trong t bào n m men là 0,3 – 0,4%.ế ấ

Kẽm tuy có r t ít trong môi trấ ường nh ng đóng vai trò c c kỳ là quan tr ng Như ự ọ ờ

có kẽm, các quá trình oxy x y ra hoàn toàn và kh năng đ ng hóa glucose tăng.ả ả ồ

2.4.5 Các ch t kích thích sinh tr ấ ưở ng

Thường là các vitamin và các axit amin Các lo i vi sinh v t khác nhau có nhu c uạ ậ ầ

v vitamin r t khác nhau Đa s các ch ng n m men đang giai đo n nhân gi ngề ấ ố ủ ấ ở ạ ố

c n isositol, canxi pantothenat, thiamin và đ c bi t là biotin.ầ ặ ệ

T bào s d ng các ch t này đ t o t bào ch t N ng đ c a vitamin có th nhế ử ụ ấ ể ạ ế ấ ồ ộ ủ ể ả

hưởng đ n quá trình sinh trế ưởng và phát tri n là 0,01-1,10mg/l Các vitaminểquan tr ng nh Bọ ư 1, B3, B6, B7.

2.5 S h p ph ch t dinh d ự ấ ụ ấ ưỡ ng c a t bào n m men ủ ế ấ

Trong đi u ki n nuôi c y thu n l i thì t bào n m men sinh s n và phát tri n,ề ệ ấ ậ ợ ế ấ ả ểsinh kh i tăng nhanh Đi u này có đố ề ược khi các ch t dinh dấ ưỡng t môi trừ ườngnuôi c y đấ ược th m vào t bào theo các đ nh lu t th m th u b ng cách khuy chấ ế ị ậ ẩ ấ ằ ếtán Hướng di chuy n c a các ch t dinh dể ủ ấ ưỡng hòa tan trong nước được xác đ nhịtheo t ng ch t ph thu c vào s chênh l nh n ng đ c a ch t đó gi a môiừ ấ ụ ộ ự ệ ồ ộ ủ ấ ữ

trường và t bào ế

Qúa trình khuy ch tán v n chuy n th công đế ậ ể ủ ược th c hi n nh sau: khi n ngự ệ ư ồ

đ các ch t trong t bào cao làm áp su t th m th u trong t bào cao h n c aộ ấ ế ấ ẩ ấ ế ơ ủmôi trường thì nước sẽ d n vào liên t c đ làm cân b ng n ng đ , song đ tránhẫ ụ ể ằ ồ ộ ể

hi n tệ ượng phá hu t bào thì t bào ph i đ y ion Naỷ ế ế ả ẩ + ra ngoài Ion Na+ là ch tấduy nh t di chuy n vào t bào theo c ch b đ ng và ch đ ng Khi thâm nh pấ ể ế ơ ế ị ộ ủ ộ ậvào t bào n m men, nó kéo theo c saccarose và các axit ngay c khi không có sế ấ ả ả ựchênh l nh n ng đ các ch t này Nh v y, ch nh ng c ch t đệ ồ ộ ấ ư ậ ỉ ữ ơ ấ ược v n chuy nậ ểvào trong t bào m i tham gia quá trình trao đ i ch t.ế ớ ổ ấ

2.6 Các enzym th y phân gluxit đ n gi n chính trong t bào n m men ủ ơ a ế ấ

S.cerevisiae

Trong t bào n m men có ch a m t s enzym quan tr ng có tác d ng xúc tácế ấ ứ ộ ố ọ ụchuy n hóa các gluxit đ n gi n Vì v y tùy theo n m men thu c chiể ơ ả ậ ấ ộSaccharomyces dùng trong công ngh s n xu t bia mà t l c ch t và các thànhệ ả ấ ỉ ệ ơ ấ

ph n c a gluxit đầ ủ ược chuy n ph thu c nhi u vào thành ph n và t l các lo iể ụ ộ ề ầ ỉ ệ ạenzym k trên.ể

B ng 2: ả M t s enzym quan tr ng trong ộ ố ọ n m ấ men

Glucoamylase (amyloglucosidase) Tinh b t, dextrin, -glucositộ α

Maltase ( -glucosidase)α Maltose, saccarose, maltotriose, -ρ

nitrophenyl- -glucosit, melezittoseαIsomaltose (Oligo 1,6-glucosidase) Isomaltoza saccaroza, α-

methylglucosit, ρ-nitrophenyl- -αglucosit

Invertaza ( -fructofuranoza)β Saccarose, raffinose

Melibioza ( -galactosidase)α Melibiase, raffinose -nitrophenyl- -ρ α

glucositZimase H enzym chuy n hoá đệ ề ường đ n giànơ

S khác nhau gi a n m men n i và n m men chìm là kh năng lên men các lo iự ữ ấ ổ ấ ả ạ

đường trisaccarit Ví d raffinose Trong n m men chìm có enzym có th s d ngụ ấ ể ử ụhoàn toàn đường raffinose trong khi đó n m men n i ch s d ng đấ ổ ỉ ử ụ ược 1/3

đường saccarose

Ngoài ra chúng còn khác nhau v kh năng hô h p, kh năng trao đ i ch t khiề ả ấ ả ổ ấlên men và kh năng hình thành bào t Quá trình trao đ i ch t c a n m menả ử ổ ấ ủ ấchìm ch y u x y ra trong quá trình lên men, còn n m men n i x y ra m nhủ ế ả ấ ổ ả ạtrong quá trình hô h p, vì v y sinh kh i n m men n i thu đấ ậ ố ấ ổ ược nhi u h n n mề ơ ấmen chìm N m men chìm có n ng đ enzym th p h n n m men n i Kh năngấ ồ ộ ấ ơ ấ ổ ả

t o bào t c a n m men chìm lâu h n và h n ch h n n m men n i.ạ ử ủ ấ ơ ạ ế ơ ấ ổ

3.3 S khác nhau v công ngh lên men ự ề ệ

Tên g i n m men n i hay n m men chìm xu t phát t quan sát quá trình lênọ ấ ổ ấ ấ ừmen N m men n i n i lên b m t d ch trong và cu i quá trình lên men chính,ấ ổ ổ ề ặ ị ốtrong khi đó n m men chìm l ng xu ng đáy thi t b khi k t thúc men chính.ấ ắ ố ế ị ế

Dehydrogenase CO2 + CH3CHOAlcoholde-hydrogenaseCH3CH2OH

N m men chìm còn chia ra 2 lo i tùy thu c kh năng k t l ng c a nó là n m menấ ạ ộ ả ế ắ ủ ấ

b i và n m men k t bông N m men b i là n m men phân ly m n trong d ch lênụ ấ ế ấ ụ ấ ị ịmen và l ng t t đ n khi k t thúc lên men chính N m men k t bông là lo iắ ừ ừ ế ế ấ ế ạ

n m men có th k t dính v i nhau trong th i gian ng n khi k t thúc lên menấ ể ế ớ ờ ắ ếchính và t o thành kh i k t bông l n nên l ng nhanh xu ng đáy thi t b Còn loàiạ ố ế ớ ắ ố ế ị

n m men n i không có kh năng này.ấ ổ ả

N m men chìm k t bông r t nhanh trong kh năng lên men h t đấ ế ấ ả ế ường không

b ng n m men b i và n m men n i.ằ ấ ụ ấ ổ

Ngoài ra nhi t đ lên men c a m i ch ng cũng khác nhau N m men chìm có thệ ộ ủ ỗ ủ ấ ểlên men 4–12ở 0C, n m men n i là 14–25ấ ổ 0C

H u h t các ch ng n m men đ u nh y c m v i môi trầ ế ủ ấ ề ạ ả ớ ường có n ng đ axit cao,ồ ộ

ví d nh axit pyruvic gi i phóng theo con đụ ư ả ường EMP Do v y, trong quá trìnhậ

ti n hóa, t b n thân chúng đã hình thành m t c ch “gi i đ c axit” b ng cáchế ự ả ộ ơ ế ả ộ ằchuy n hóa axit pyruvic thành rể ượu etylic và CO2, r i c hai ch t này là NADHồ ả ấ

đượ ạc t o thành trong quá trình glucolytic l i b oxy hóa thành d ng NADạ ị ạ +, ch tấnày l i xu t hi n trong quá trình chuy n hóa glucose ti p theo B ng cách này,ạ ấ ệ ể ế ằ

n m men có th ti p t c phát tri n và chuy n hóa thành đấ ể ế ụ ể ể ường, ph n ng t oả ứ ạthành rượu etylic có th vi t nh sau:ể ế ư

CH3COCOOH

Acid pyruvic còn đóng vai trò trung gian cho nhi u quá trình chuy n hóa các ch tề ể ấquan tr ng khác nh este, cacbonyl và các rọ ư ượu b c cao.ậ

Trong nh ng năm v a qua, nhi u khái ni m v các gi ng khác nhau đ đữ ừ ề ệ ề ố ể ượ ửc s

d ng đ phân lo i n m men m t cách có h th ng M c dù đã thu đụ ể ạ ấ ộ ệ ố ặ ược nh ngữ

ti n b đáng k , đ c bi t là có s tr giúp c a sinh h c phân t nh ng còn xaế ộ ể ặ ệ ự ợ ủ ọ ử ư

m i đ t đớ ạ ược h th ng phân lo i hoàn thi n Do v y, c n thi t ph i có m tệ ố ạ ệ ậ ầ ế ả ộ

phương pháp xác đ nh đáng tin c y đ ph c v cho nhi u m c đích khác nhau,ị ậ ể ụ ụ ề ụtrong đó s tuy n ch n các vi sinh v t thích h p cho các quá trình lên men côngự ể ọ ậ ợnghi p, nh quá trình lên men bia…ệ ư

T i các trung tâm l u gi n m men, ngạ ư ữ ấ ười ta quan tâm nhi u đ n c p đ ch ngề ế ấ ộ ủ

và đã có ít nh t 1000 ch ng n m men khác nhau thu c loài S.cerevisiae đã xácấ ủ ấ ộ

đ nh Chúng bao g m các ch ng n m men bia, rị ồ ủ ấ ượu vang, rượu c n và n m menồ ấbánh mì… Khó khăn g p ph i khi ti n hành phân lo i các gi ng n m men, nh ngặ ả ế ạ ố ấ ữ

y u t mà theo h là không quan tr ng, nh ng th c t v i nhà s n xu t chúngế ố ọ ọ ư ự ế ớ ả ấ

l i có t m quan tr ng r t l n v m t kỹ thu t Hi n nay, n m men bia có hai loàiạ ầ ọ ấ ớ ề ặ ậ ệ ấchính đó là n m men chìm và S.carlsbergensis và n m men n i S.cerevisiae ngoàiấ ấ ồcác đ c đi m nêu trên, gi a chúng có nhi u đ c đi m sinh hóa khác nhau d a vàoặ ể ữ ề ặ ể ựnăng l c lên men đự ường disacarit melibiose c a chúng loài S.carlsbergensis cóủ Ở

ch a các gen MEL Các gen này t o ra enzyme ngo i bào là -galactosidataứ ạ ạ α(melibiase) có kh năng chuy n hóa đả ể ường melibiase Cũng có th d a vào nhi tể ự ệ

đ đ phân bi t s khác nhau rõ r t gi a chúng do n m men n i có th phátộ ể ệ ự ệ ữ ấ ổ ểtri n 37ể ở 0C, còn n m men chìm không có kh năng phát tri n nhi t đ này.ấ ả ể ở ệ ộ