Nghiên cứu thu nhận sinh khối nấm men rhodotorula trên môi trường lên men bán rắn, tạo chế phẩm thức ăn cho gia cầm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐÌNH THỊNH NGHIÊN CỨU THU NHẬN SINH KHỐI NẤM MEN RHODOTORULA TRÊN MÔI TRƯỜNG LÊN MEN BÁN RẮN, TẠO CHẾ PHẨM THỨC ĂN CHO GIA CẦM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM & ĐỒ UỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Cán chấm nhận xét 1: GS TS DƯƠNG THANH LIÊM Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN HỮU PHÚC Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày 20 tháng 08 năm 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -oOo - Tp HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐÌNH THỊNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28/05/1982 Nơi sinh : Tp HCM Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM & ĐỒ UỐNG Khóa (Năm trúng tuyển): K2006 TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU THU NHẬN SINH KHỐI NẤM MEN RHODOTORULA TRÊN MÔI TRƯỜNG LÊN MEN BÁN RẮN, TẠO CHẾ PHẨM THỨC ĂN CHO GIA CẦM” NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Trên sở giống nấm men Rhodotorula phân lập từ lúa lấy huyện Tân An, Long An; nghiên cứu tạo bột canh trường giàu beta-carotene enzyme phatase để sử dụng làm chế phẩm thức ăn cho gia cầm giúp hấp thu tốt photpho chất dinh dưỡng Nhiệm vụ cụ thể: ¾ Tối ưu điều kiện nuôi cấy nấm men Rhodotorula mơi trường bán rắn ¾ Khảo sát thay đổi thành phần theo thời gian nuôi cấy ¾ Tạo chế phẩm bột màu từ canh trường nuôi cấy bán rắn ¾ Thử nghiệm hiệu chế phẩm chuột NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM: 30/06/2008 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO -1Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày phát triển, kéo theo phát triển ngành khoa học kỹ thuật Công nghệ sinh học trở thành ngành quan tâm hàng đầu giới nói chung Việt Nam nói riêng Cơng nghệ sinh học phát triển nhanh chóng tương tự ngành cơng nghệ thơng tin, tạo cách mạng sinh học ngành nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, làm thay đổi phương thức sản xuất ngành y dược, vật liệu mới, lượng khai khoáng bảo vệ môi trường Việc tận dụng phế phẩm nguồn nguyên liệu rẻ tiền để tạo sản phẩm có chất lượng cao, giảm nguy nhiễm môi trường, mang lại hiệu kinh tế cho xã hội Vitamin A có vai trị quan trọng đời sống người vật nuôi Nguồn nguyên liệu thực vật vi sinh vật xem nguồn cung cấp dồi sắc tố carotenoid nói chung tiền vitamin A nói riêng Enzyme phytase, loại enzyme cần thiết việc hấp thu dưỡng chất P có mặt nhiều thực vật vi sinh vật Các vật nuôi tôm, cá, gà, heo,… thức ăn cần bổ sung carotenoid thiên nhiên enzyme phytase Chúng cần cho phát triển, tăng trọng, tăng hệ miễn dịch chống lại nhiều bệnh tật, cho lượng thịt, trứng, sữa cao chất lượng Nhiều cơng trình nghiên cứu nhà khoa học giới xác định lồi nấm men đỏ thuộc giống Rhodotorula có khả sinh tổng hợp carotenoid enzyme phytase nên chúng dùng làm đối tượng để sản xuất carotenoid tự nhiên từ vi sinh vật Từ vấn đề đề cập trên, Đề tài “Nghiên cứu thu nhận sinh khối nấm men Rhodotorula môi trường lên men bán rắn, tạo chế phẩm CBHD: PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỊNH -2Lời mở đầu thức ăn cho gia cầm” thực nhằm mục đích nghiên cứu ứng dụng việc ni cấy nấm men Rhodotorula môi trường gạo dùng chăn nuôi để tạo chế phẩm thức ăn giàu giá trị dinh dưỡng đặc biệt có thêm sắc tố betacarotene (carotenoid) enzyme phytase cần thiết cho phát triển vật ni góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đề tài thực với mong muốn góp phần vào đa dạng hóa sản phẩm thức ăn dùng chăn nuôi, nâng cao giá trị dinh dưỡng, cải thiện nâng suất chất lượng vật nuôi gia cầm MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trên sở giống nấm men Rhodotorula, tiến hành nuôi cấy môi trường bán rắn sử dụng phụ phẩm phế liệu nhà máy nông nghiệp thực phẩm gạo, bã đậu nành,…để tạo chế phẩm dạng bột từ canh trường ni cấy mà sử dụng trực tiếp làm sở để tạo sản phẩm thức ăn cho gia cầm vật ni nhằm mục đích tăng cường dưỡng chất, phịng ngừa bệnh thiếu vitamin A tăng khả hấp thu P thể gia cầm vật nuôi NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong phạm vi luận văn này, nghiên cứu vấn đề sau: ¾ Tối ưu điều kiện nuôi cấy nấm men Rhodotorula mơi trường bán rắn ¾ Khảo sát thay đổi thành phần theo thời gian nuôi cấy ¾ Tạo chế phẩm bột màu từ canh trường nuôi cấy bán rắn ¾ Thử nghiệm hiệu chế phẩm chuột CBHD: PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỊNH NGHIÊN CỨU THU NHẬN SINH KHỐI NẤM MEN RHODOTORULA TRÊN MÔI TRƯỜNG LÊN MEN BÁN RẮN, TẠO CHẾ PHẨM THỨC ĂN CHO GIA CẦM TÓM TẮT Mục đích nghiên cứu tối ưu thơng số q trình ni cấy bán rắn nấm men Rhodotorula Bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm Box Hunter, chúng tơi thành cơng tìm thơng số tối ưu q trình: Nồng độ khống (µg/100g chất): N = 3500; P = 1000; S = 700 Và thông số ban đầu pH = 5,5; độ ẩm = 60% mật độ cấy giống = 7,265x107 CFU/g chất Sau trình tối ưu, chúng tơi tiến hành sấy tồn canh trường nhiệt độ 40 – 450C khoảng 24 nghiền, thu chế phẩm bột canh trường nấm men Rhodotorula có độ ẩm 12,63% với thành phần (% chất khô) sau: ™ Protein : 22,08%; ™ Lipit : 38,25%; ™ Tinh bột : 8,75%; ™ Xơ tổng : 13,46%; ™ Tro tổng : 4,27%; ™ Hoạt tính phytase : 87,00 UI/g chế phẩm khơ; ™ Và beta-carotene : 181,22 µg/g chế phẩm khô Chế phẩm canh trường thử trực tiếp chuột Khi so sánh hai loại thức ăn, kết khảo sát khả tăng trọng, hàm lượng hemoglobin, số tế bào hồng cầu bạch cầu, hàm lượng canxi photpho chuột; cho thấy thức ăn bổ sung chế phẩm bột canh trường có tương đồng tốt so với thức ăn kiểm chứng Viện Pasteur Đặc biệt tăng lên có ý nghĩa hàm lượng P xương cho thấy khả hấp thu tốt P thức ăn có bổ sung chế phẩm, bật lên hiệu hoạt tính enzyme phytase làm tăng hấp thụ P dưỡng chất khác thể chuột thử nghiệm RESEARCH ON COLLECTING BIOMASS OF THE RHODOTORULA YEAST FROM THE CULTURE OF STATE-SOLID FERMENTATION, PRODUCING THE POWDERED FEEDS (THE βCR POWDER) ABSTRACT The purpose of this research is to optimize parameters in the culture of the solid-state fermentation of the Rhodotorula yeast Using Box and Hunter experimental design, we have succeeded in finding the optimal parameters: Mineral contents (µg/100g substances): N: 3500; P: 1000; S: 700 And initial parameters: pH: 5.5; the culture’s moisture: 60%; the yeast density: 7.625x107 CFU/g substances After drying at 40 – 450C in about 24 hours and grinding, we have produced the powdered feeds (the β – carotene riched powder: βCR powder) with moisture of 12.63% and the ingredients (% dried powder) as follow: ™ Total protein : 22.08%; ™ Total lipid : 38.25%; ™ Starch : 8.75%; ™ Total fiber : 13.46%; ™ Total ash : 4.27; ™ Phytase activity : 87.00 UI/g dried powder; ™ And beta-carotene : 181.22 µg/g dried powder The βCR powder is created from the culture of solid-state fermentation of the Rhodotorula yeast has been directly tested on lab mice When comparing kinds of feeds, there is a similarity between the feeds with 50% of the βCR powder and the controlling feeds of Pasteur Institute in gain weighting, hemoglobin content, erythrocyte and leucocyte counts, calcium and phosphorus contents Especially, the increase of phosphorus content in mice’s bone significantly showed the good potential absorption of phosphorus when using the feeds with 50% of the βCR powder This is the effect of phytase activity in enhancing potential absorption of phosphorus and other nutrients in lab mice MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN A CAROTENOID 1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM MEN RHODOTORULA 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Phân bố 1.1.3 Hình thái, kích thước tế bào 1.1.4 Đặc điểm sinh hóa 1.1.5 Cấu tạo sinh sản nấm men Rhodotorula 1.1.5.1 Cấu tạo 1.1.5.2 Sinh sản 1.1.6 Các nghiên cứu nấm men Rhodotorula 1.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BÁN RẮN 11 1.2.1 Đặc điểm phương pháp lên men bán rắn 12 1.2.2 Ảnh hưởng môi trường ni cấy đến q trình lên men bán rắn 12 1.2.2.1 Ảnh hưởng nguồn nitơ 12 1.2.2.2 Ảnh hưởng nguồn carbon 14 1.2.2.3 Vai trò muối 15 1.2.3 Ảnh hưởng điều kiện ni cấy đến q trình lên men bán rắn (Solid State Fermentation: SSF) 15 1.2.3.1 Độ ẩm hoạt độ nước aw 16 1.2.3.2 pH ban đầu 16 1.2.3.3 Nhiệt độ truyền nhiệt 16 1.2.3.4 Ảnh hưởng mơi trường khơng khí 17 1.2.3.5 Ảnh hưởng ánh sáng 17 1.3.4 Ưu điểm nhược điểm phương pháp lên men bán rắn so với lên men dịch thể 17 1.3.4.1 Ưu điểm 17 ... K2006 TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU THU NHẬN SINH KHỐI NẤM MEN RHODOTORULA TRÊN MÔI TRƯỜNG LÊN MEN BÁN RẮN, TẠO CHẾ PHẨM THỨC ĂN CHO GIA CẦM” NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Trên sở giống nấm men Rhodotorula phân... sản xuất carotenoid tự nhiên từ vi sinh vật Từ vấn đề đề cập trên, Đề tài ? ?Nghiên cứu thu nhận sinh khối nấm men Rhodotorula môi trường lên men bán rắn, tạo chế phẩm CBHD: PGS TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO... KHỐI NẤM MEN RHODOTORULA TRÊN MÔI TRƯỜNG LÊN MEN BÁN RẮN, TẠO CHẾ PHẨM THỨC ĂN CHO GIA CẦM TĨM TẮT Mục đích nghiên cứu tối ưu thông số q trình ni cấy bán rắn nấm men Rhodotorula Bằng phương pháp