Nghiên cứu làm giàu protein bột và bã sắn bằng phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN THỊ THANH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU PROTEIN BỘT VÀ BÃ SẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN RẮN VỚI NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã chuyên ngành : 60 62 01 05 Người hướng dan 1: PGS.TS Bùi Quang Tuấn 2: TS Nguyễn Thị Huyền NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu Luận Văn theo dõi thu thập hoàn toàn khách quan, trung thực Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận Văn cảm ơn thơng tin trích dẫn khóa luận rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 07 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Trần Thị Thanh Phương i LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Quang Tuấn TS Nguyễn Thị Huyền, người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình em suốt q trình thực đề tài hồn thành luận văn tốt nghiệp Để có báo cáo hồn chỉnh hơm nhờ góp ý chia sẻ Thầy cô giáo môn Dinh dưỡng - Thức ăn qua đợt báo cáo tiến độ, báo cáo thẩm định Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy cô giáo Bộ môn Dinh dưỡng – Thức ăn giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến cho em trình nghiên cứu thực đề tài Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người thân yêu động viên, giúp đỡ để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 07 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Trần Thị Thanh Phương ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Danh mục biểu đồ viii Trích yếu luận văn ix Thesis abstract xi Phần Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Đặc điểm sinh học nấm men saccharomyces 2.1.1 Phân loại 2.1.2 Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản thành phần dinh dưỡng nấm men 2.2 Cơ sở việc sử dụng nấm men sản xuất chế biến thức ăn 2.2.1 Sự tồn Saccharomyces cerevisiae đường ruột 11 2.2.2 Các phương thức tác động tế bào nấm men đường ruột 11 2.3 Tổng quan sắn tình hình sử dụng phụ phẩm từ săn làm thức ăn chăn nuôi 14 2.3.1 Sử dụng vỏ củ sắn làm thức ăn chăn nuôi 17 2.3.2 Sử dụng bã sắn làm thức ăn chăn nuôi 19 2.3.3 Làm giàu protein bột sắn, bã sắn vi sinh vật 22 Phần Nội dung phương pháp nghiên cứu 25 3.1 Đối tượng – địa điểm thời gian nghiên cứu 25 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25 3.1.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 25 3.2 Nội dung nghiên cứu 25 3.2.1 Xác định thành phần hoá học bột bã sắn trước lên men 25 3.2.2 Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 25 iii 3.2.3 Nghiên cứu cải thiện hàm lượng protein bột bã sắn 25 3.3 Phương pháp nghiên cứu 25 3.3.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 25 3.3.2 Phương pháp phân tích thành phần hóa học bột bã sắn 26 3.3.3 Đánh giá tỷ lệ tiếp giống thích hợp chủng nấm men 27 3.3.4 Phương pháp lên men làm giàu protein bột bã sắn 29 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 30 Phần Kết - thảo luận 31 4.1 Kết phân tích số thành phần hóa học bột bã sắn 31 4.2 Đánh giá tốc độ sinh trưởng xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp chủng nấm men giống 32 4.2.1 Đánh giá tôc độ sinh trưởng chủng nấm men giống 32 4.2.2 Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp chủng nấm men giống 33 4.3 Kết nghiên cứu cải thiện hàm lượng protein bột bã sắn 36 4.3.1 Đánh giá chất lượng bột bã sắn lên men với nấm men Saccharomyces cerevisiae 37 4.3.2 Xác định biến đổi số lượng tế bào nấm men trình lên men 42 4.3.3 Xác định biến đổi hàm lượng protein bột bã sắn trình lên men 44 Phần Kết luận kiến nghị 52 5.1 Kết luận 52 5.2 Kiến nghị 52 Tài liệu tham khảo 53 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt cm: Centimet Cs: Cộng CT: công thức g: gram h: Giờ Kg: Kilogam mg: Minigam mm: Milimet ml Mililit nm: Nanomet n: Dung lượng mẫu SD: Standard deviation (độ lệch chuẩn) TB: Tế bào VCK: Vật chất khô VSV: Vi sinh vật X: Trung bình µm: Micromet o Độ Celsius C: v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng bã sắn tươi .20 Bảng 3.1 Các mức bổ sung Ure thí nghiệm 26 Bảng 4.1 Hàm lương protein bột sắn bã sắn trước lên men 31 Bảng 4.2 Tốc độ sinh trưởng khả tích lũy sinh khối chủng nấm men giống 32 Bảng 4.3 Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp .34 Bảng 4.4 Đánh giá cảm quan chất lượng bột sắn lên men 38 Bảng 4.5 Đánh giá thay đổi pH bột sắn trình lên men 39 Bảng 4.6 Đánh giá cảm quan chất lượng bã sắn lên men 41 Bảng 4.7 Đánh giá thay đổi pH bã sắn trình lên men 42 Bảng 4.8 Sự biến đổi số lượng tế bào nấm men trình ủ .42 Bảng 4.9 Kết xác định hàm lượng protein bột sắn lên men 44 Bảng 4.10 Kết xác định hàm lượng protein bã sắn lên men 46 Bảng 4.11 So sánh biến động hàm lượng protein thô bột sắn bã sắn lên men .49 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cấu tạo nấm men Saccharomyces cerevisiae Hình 2.2 Vị trí nấm men Saccharomyces cerevisiae Hình 2.3 Nấm men S cerevisiae hình thức sinh sản Hình 4.1 Hình thái tế bào chủng SAC3 SAC4 sau 48 ni cấy 35 Hình 4.2 Các bình ni cấy nấm men với mức tiếp giống 36 Hình 4.3 Đánh giá cảm quan bột sắn lên men 39 vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 Số lượng tế bào chủng nấm men 48h với mức tiếp giống khác 34 Biểu đồ 4.2 So sánh số lượng TB nấm men công thức lên men 43 Biểu đồ 4.3 Hàm lượng protein bột sắn trình lên men 47 Biểu đồ 4.4 Hàm lượng protein bã sắn trình lên men 48 Biểu đồ 4.5 So sánh hàm lượng protein bột sắn bã sắn sau ngày lên men 50 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Trần Thị Thanh Phương Tên luận văn: “Nghiên cứu làm giàu protein bột bã sắn phương pháp lên men rắn với nấm men saccharomyces cerevisiae” Ngành: Chăn Nuôi Mã số: 60 62 01 05 Cơ sở đào tạo: Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Kết nghiên cứu Diện tích trồng sắn nước năm 2015 566,5 nghìn ha, sản lượng củ sắn đạt 10673,7 nghìn Lượng bã sắn ước tính 4803,2 nghìn Bột sắn bã sắn nguồn thức ăn chăn nuôi quan trọng quy mô nông hộ quy mô công nghiệp Tuy nhiên, bột sắn bã sắn có hàm lượng protein thấp 2,58 -2,75% (VCK) Do phương pháp nghiên cứu nhằm cải thiện hàm lượng protein bột bã sắn quan tâm toàn giới Hướng nghiên cứu làm giàu protein bột sắn bã sắn sử dụng vi sinh vật Quá trình làm giàu protein qua đường lên men với chủng vi sinh vật chọn lọc chứng minh rẻ tiền giá trị protein sắn cải thiện hiệu Mục tiêu nghiên cứu lựa chọn chủng nấm men (Saccharomyces cerevisiae) tốt có khả sinh trưởng phát triển nhanh mơi trường có bổ sung nguồn N khác nhằm cải thiện hàm lượng protein bột sắn bã sắn Giống nấm men (Saccharomyces cerevisiae) phân lập, chọn lọc từ mẫu bánh men rượu lưu giữ giống môn Dinh dưỡng – Thức ăn, Khoa Chăn nuôi gồm 05 chủng ký hiệu SAC1, SAC2, SAC3, SAC4 SAC5 Các chủng nấm men nuôi cấy môi trường Hansen dịch thể với tỷ lệ tiếp giống 1, 3, 5% Nhiệt độ nuôi cấy 30oC 48h Sau 48h nuôi cấy số lượng TB thu lớn với tốc độ tăng trưởng cao mức tiếp giống 5% hai chủng SAC3 với 136,25 triệu/ml, tăng 165,88% chủng SAC4 với 120,75 triệu TB/ml, tăng 126,92% so với số lượng TB nuôi cấy ban đầu Hai chủng SAC3 SAC4 có số lượng TB nảy chồi cao tương ứng 69,50 triệu/ml 53,75 triệu/ml Từ kết hai chủng SAC3 SAC4 lựa chọn thí nghiệm lên men bột bã sắn Hai chủng nấm men SAC3 SAC4 nuôi cấy môi trường bổ sung ure với mức 21,7; 32,6; 43,5 g/lít Các mức bổ sung ure tính cho hàm lượng N (%) có mơi trường nuôi cấy CT1 = 10g N, CT2 = 15g N CT3 = 20g N Môi trường nuôi cấy giống trộn với bột sắn bã sắn, đảm bảo độ ẩm từ 4555% Tiến hành nuôi cấy nhiệt độ phòng với nhiệt độ dao động từ 25-30oC 1, 3, ix Số lượng TB nấm men đếm cao công thức CT2 với 141,75x108/ml với bột sắn 136,25x108/ml với bã sắn Ở hai loại chất bột sắn bã sắn, số lượng TB đếm thấp CT3 tương ứng với 102,25x108/ml 97,50x108/ml sau ngày lên men Như vậy, số lượng TB nấm men thu công thức CT1 CT2 cao so với CT3 hai loại nguyên liệu lên men suốt q trình lên men Kết hàm lượng tinh bột bã sắn thấp so với bột sắn hàm lượng xơ lại cao Các chủng nấm men có khả sử dụng tinh bột khả phân giải xơ lại hạn chế nên phần ảnh hưởng tới hiệu suất lên men Mặt khác, lượng ure bổ sung CT3 cao, 43,5g/kg thời gian đầu lên men số lượng TB nấm men không đủ lớn để sử dụng hết phần ức chế sinh trưởng nấm men Kaewwongsa cs (2011) bổ sung 50g ure/lkg vỏ sắn với mục đích làm giàu protein vỏ sắn, nhiên tác giả sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae với mật độ TB lớn 1x1013CFU/g với mức bổ sung 5% (w/v) Trong thí nghiệm này, số lượng TB nấm men giống khởi động chúng tơi có mật độ thấp nhiều với 10,35-10,88x108/ml 160 140 Số lượng tế bào 108/ml 120 141.75 136.25 119.5 108.25 97.5 100 97.5 Ngày 80 Ngày Ngày 60 Ngày Ngày 40 20 CT1 CT2 CT3 CT1 Bã sắn CT2 CT3 Bột sắn Biểu đồ 4.2 So sánh số lượng TB nấm men công thức lên men 43 Số lượng TB nấm men giảm ngày lên men thứ tất công thức hai chất bột sắn bã sắn Như vậy, thấy đồ thị sinh trưởng TB nấm men đạt cao ngày thứ sau giảm dần Kết thấy rõ qua kết đánh giá cảm quan với trạng thái ngun liệu lên men khơng cịn ấm, nhiệt độ thùng ủ giảm dần, CT3 bột bã sắn có xu hướng đóng vón Ở giai đoạn có tích tụ hàm lượng rượu cao nên ngun liệu ủ có mùi chua rượu nồng, pH giảm thấp Nếu tiếp tục kéo dài thời gian lên men chất lượng bột bã sắn tiếp tục giảm 4.3.3 Xác định biến đổi hàm lượng protein bột bã sắn trình lên men a Đánh giá biến đổi thành phần protein bột sắn Kết xác định biến đổi hàm lượng protein bột sắn trình lên men nấm men Saccharomyces cerevisiae với mức bổ sung ure trình bày bảng 4.7 Bảng 4.9 Kết xác định hàm lượng protein bột sắn lên men Ngày Protein thô (% VCK) N phi protein (% VCK) Protein (% VCK) Protein /Protein thô (%) 2,75 0,20 2,55 92,72 5,69h 1,88b 3,81d 67,07d 7,56g 1,59d 5,97c 78,98c 9,14c 1,34f 7,81b 85,45ab 8,86d 1,36f 7,50b 84,62ab 5,73h 1,66d 4,07d 71,09d 8,71e 1,01h 7,51b 86,22a 10,41a 1,18g 9,23a 88,64a 10,13b 1,15g 8,98a 88,62a 5,53i 2,51a 3,02e 54,58e 7,82f 1,75c 6,27c 80,19bc 8,87d 1,45e 7,42b 83,65abc 8,74e 1,34f 7,40b 84,67ab SEM 0,0181 0,017 0,084 1,076 Giá trị P