Nghiên cứu tận dụng bã men bia

Bước đầu Nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nước chấm lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC CHẤM LÊN MEN

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khoá: 2002-2006

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐẠI NGHĨA

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCM

DEPARMENT OF BIOTECHNOLOGY ***000***

FIRST STEP RESEARCH ON RESIDUCE BREMER′S YEAST TO PRODUCE FERMENTED SAUCE

Graduation thesic Major Biotechnology

Ag VUONG THI VIET HOA NGUYEN DAI NGHIA

Term: 2002 – 2006 HCM, 9/2006

iii

LỜI CẢM ƠN

Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm bộ môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Cô Ths Vương Thị Việt Hoa đã hướng dẫn tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực tập và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Ban giám đốc công ty bia Foster - Tiền Giang

Các thầy cô trong phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh thuộc khoa Công Nghệ Thực Phẩm – ĐH Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

Đặc biệt, xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ đã sinh thành, dạy dỗ và ủng hộ tinh thần cho con

Cảm các bạn thuộc lớp Công Nghệ Sinh Học 28 đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN ĐẠI NGHĨA

iv

TÓM TẮT

Đề tài “ Bước đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nước chấm lên men ” được thực hiện từ 3/2006 – 8/2006 tại phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh – khoa Công Nghệ Thực Phẩm

Đề tài do sinh viên Nguyễn Đại Nghĩa thực hiện với sự giúp đỡ của Ths Vương Thị Việt Hoa - giảng viên Khoa Công Nghệ Thực Phẩm

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nấm men bia, phế liệu của ngành sản xuất bia Nấm men bia tuy là phế phẩm nhưng có giá trị dinh dưỡng cao và men chiết xuất từ nấm men bia gồm nhiều sản phẩm rất có giá trị kinh tế như dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ) dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall ), dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên đã được sản xuất rộng rãi trên thế giới Tuy nhiên ở Việt Nam vấn đề này chưa được quan tâm nhiều vì vậy bã men bia chưa được khai thác một cách thỏa đáng

Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm đưa ra hướng giải quyết tận dụng bã men bia dư thừa như là nguyên liệu để sản xuất nước chấm lên men

Đề tài gồm hai thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Sản xuất nước chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dưới

tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc

 Theo dõi quá trình tự phân: Chúng tôi tiến hành qui trình thử nghiệm

tự phân bã men bia có bổ sung mốc Aspergillus oryzae với các tỷ lệ 3,

4, 5%

Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol

Kết quả: ở tỷ lệ mốc 5% cho hàm lượng đạm formol cao nhất

v

 Theo dõi ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân: Chúng tôi

tiến hành theo dõi ở hai nhiệt độ là 300C và 500C Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol

Kết quả: ở nhiệt độ 500C cho hàm lượng đạm formol cao hơn ở 300C

 Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nước chấm lên men: Chúng tôi

tiến hành chiết rút dịch tự phân bằng hệ thống nhỏ giọt, sau đó tiến hành thanh trùng, đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng

Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng được

Thí nghiệm 2: Sản xuất nước chấm lên men từ bã men bia kết hợp với các cơ

chất khác nhau qua giai đoạn ủ với nấm mốc

 Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã

 Theo dõi quá trình thủy phân: 9 nghiệm thức trên được phối trộn với

nước cho thủy phân Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol

Kết quả: ở nghiệm thức bã men bia / bã đậu nành ở tỷ lệ tương ứng 1/2.5 cho hàm lượng đạm formol cao nhất

 Chiết rút dịch thủy phân để sản xuất nước chấm lên men: chúng tôi

tiến hành chiết rút dịch thủy phân, sau đó tiến hành thanh trùng, tạo mùi và đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng

Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng được

1.2 Mục tiêu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Nội dung thực hiện 2

2- TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 Công nghệ sản xuất nước chấm 3

1.1 vi sinh vật trong sản xuất nước chấm 3

1.2 Công nghệ sản xuất 3

1.2.1 Qui trình sản xuất 3

1.2.2 Giải thích qui trình 5

2 Công nghệ sản xuất tương 6

2.1 Nguyên liệu trong sản xuất tương 6

2.2 Vi sinh vật trong sản xuất tương 7

2.3 Kỹ thuật sản xuất tương thủ công 8

3 Nấm men bia 9

3.1 Hình giáng và cấu tạo nấm men bia 9

3.2 Giống men bia 10

vii

3.3 Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men bia 11

4 Các hướng tận dụng bã men bia 14

4.1 Sản xuất men khô 15

4.1.1 Mục đích của việc sấy khô men tươi 15

4.1.2 Các loại máy sấy khô 16

4.1.3 Ứng dụng của men khô 16

4.2 Sản xuất men chiết xuất 17

4.2.1 Phương pháp tự phân 17

4.2.2 Phương pháp hoá giải 19

4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất 20

c Ly trích dịch tự phân để thu nước chấm lên men 30

viii

để làm nước chấm lên men 31

4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thí nghiệm 1 33

4.1.1 Theo dõi quá trình tự phân 33

4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân 34

4.1.3 So sánh sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức ở hai nhiệt độ 300C và 500C 36

4.1.4 Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nước chấm lên men 38

4.2 Thí nghiệm 2 40

4.2.1 Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae 40

4.2.2 Theo dõi quá trình thủy phân 41

4.2.3 Chiết rút dịch thủy phân để làm nước chấm lên men 46

4.3 So sánh giữa hai sản phẩm của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 48

5- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận 49

ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gạo nếp 6

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của gạo tẻ 6

Bảng 2.3 Thành phần hoá học của bột mì 7

Bảng 2.4 Hàm lượng vitamine của nấm men bia sấy khô 12

Bảng 2.5 Hàm lượng các các acid amin trong nấm men 13

Bảng 2.6 Thành phần các chất khoáng trong nấm men bia 14

Bảng 2.7 Thành phần phân tích của men sấy khô 17

Bảng 2.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả thủy phân của nấm men 18

Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract 20

Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract 21

Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract 22

Bảng 3.1 Thành phần nuôi cấy nấm mốc 30

Bảng 4.1 Hàm lượng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 500C 33

Bảng 4.2 Hàm lượng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 300C 35

Bảng 4.3 Đánh giá điểm của tơ nấm 41

Bảng 4.4 Các hàm lượng đạm Formol của các nghiệm thức 1, 2, 3 42

Bảng 4.4 Các hàm lượng đạm Formol của các nghiệm thức 4, 5, 6 43

Bảng 4.5 Các hàm lượng đạm Formol của các nghiệm thức 7, 8, 9 45

Bảng 4.7 Các thông số của hai sản phẩm 48

x

DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 Qui trình sản xuất nước chấm lên men 4

Hình 1.2 Qui trình sản xuất tương lỏng 8

Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất Yeast extract ở Anh 23

Hình 1.4 Cấu tạo vách tế bào nấm men 26

Hình 1.5 Nấm mốc Aspergillus oryzae 27

Hình 4.1 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nước chấm lên men của thí nghiệm 1 39

Hình 4.2 Nước chấm lên men của thí nghiệm 1 40

Hình 4.3 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nước chấm lên men của thí nghiệm 2 47

Hình 4.4 Nước chấm lên men của thí nghiệm 2 47

Biểu đồ 4.1 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 500C 34

Biểu đồ 4.2 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 300C 35

Biểu đồ 4.3 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 3% 36

Biểu đồ 4.4 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 4% 37

Biểu đồ 4.5 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 5% 37

Biểu đồ 4.6 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 1,2,3 ( bã men bia / bã đậu nành ) 42

Biểu đồ 4.7 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 4,5,6 ( bã men bia / nếp ) 44

Biểu đồ 4.8 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 7,8,9 ( bã men bia / gạo lức ) 45

Biểu đồ 4.9 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 3,6,9 46

Chương 1 MỞ ĐẦU1 Đặt vấn đề :

Ngày nay công nghệ sản xuất bia và thị trường tiêu thụ bia rất phát triển Bia là thức uống phổ biến và được yêu thích ở nhiều quốc gia, nó được sản xuất ra với một số lượng rất lớn đã đem lại một lợi nhuận khổng lồ Tuy nhiên kèm theo đó là lượng bã men bia cũng tăng theo

Bã men bia là phế phẩm của quá trình sản xuất bia , trong bã men bia có chứa nhiều thành phần, trong đó có tế bào nấm men Mặt khác trong tế bào nấm men có chứa nhiều chất dinh dưỡng như vitamine, protein … Những protein này có nguồn gốc từ động vật , chứa khoảng 20 acid amin và đầy đủ các acid amin thiết yếu Tuy nhiên thực tế sản xuất ở Việt Nam chưa có các biện pháp xử lý hiệu quả để tận dụng nguồn nguyên liệu này , bã men bia thu được thường ở dạng lỏng và được thải ra môi trường, điều này đã gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Ở những nước có nền công nghiệp phát triển thì bã men bia đã được sử dụng rộng rãi để tạo ra men chiết xuất Men này được sử dụng như là một chất điều vị trong chế biến thực phẩm hay là nguồn bổ sung vào thành phần nuôi cấy vi sinh Men chiết xuất có các loaị có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao như dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ), dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall) hay dịch chiết nấm men có chứa nucleotide tự nhiên

Như vậy nếu chúng ta nghiên cứu các kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ thuật sản xuất các sản phẩm từ bã men bia thì chúng ta đã giải quyết được rất nhiều vấn đề : giảm ô nhiễm môi trường, đem lại hiệu quả kinh tế cao, giảm được giá thành bia thương phẩm nhờ giảm chi phí đầu tư vào máy móc thiết bị để xử lý chất thải đồng thời tận dụng được các sản phẩm phụ để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao

Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của cô Vương Thị

Việt Hoa : “ Bước đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nước

chấm lên men ”

2 Mục tiêu

Xây dựng được qui trình sản xuất nước chấm lên men từ bã men bia của nhà máy bia

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : Đối tượng : bã men bia

Phạm vi nghiên cứu : do giới hạn về thời gian và kinh phí nên tất cả các thí nghiệm đều được thực hiện trong phòng thí nghiệm vi sinh của khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường ĐH Nông Lâm

4 Nội dung thực hiện :

 Thử nghiệm sử dụng men chiết xuất để sản xuất nước chấm lên men

 Xác định các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình lên men

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vi sinh vật trong sản xuất nước chấm

Trong sản xuất công nghiệp, điều cần thiết phải tạo được giống vi sinh vật thuần chủng Giống vi sinh vật được đưa vào sản xuất phải đảm bảo các điều kiện sau :

 Có ảnh hưởng tốt đến sự tạo hương  Có hoạt lực proteaza cao

 Không được chứa độc tố Aflatoxin

Giống mốc dùng trong sản xuất nước chấm có thể là A Oryzae, A soyae, A teriol, A niger…

1.2 Công nghệ sản xuất

1.2.1 Qui trình công nghệ

Khô đậu

Nghiền nhỏ Trộn nước Ủ Hấp

Ngâm

Nước 2 Trích ly Bã Phối chế

Thanh trùng

Nước chấm lên men

Hình 1.1 Qui trình sản xuất nước chấm lên men

1.2.2.Giải thích qui trình a Xử lý nguyên liệu

Công nghệ xử lý nguyên liệu được thực hiện qua ba bước chính như sau:

Xay nhỏ: nhằm mục đích tăng khả năng tiếp xúc của enzyme Kích thước hạt sau khi xay xong là 1mm là tốt nhất

Phối liệu và trộn nước: Trộn 90% khô đậu đã được xay nhỏ với 10% bột bắp hoặc mì Cho thêm 60-75% nước so với lượng bột trên

Hấp chín: Nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời làm thay đổi đặc tính lý hoá học của bột, giúp cho nấm phát triển tốt hơn

b Nuôi nấm mốc

Nuôi nấm mốc thường thu được số lượng và chất lượng enzyme proteaza cao Chính vì vậy các yếu tố trên đóng vai trò rất quan trọng, thường nuôi nấm mốc ở 28-320C và độ ẩm không khí 85-90%

Trong quá trình nuôi nấm mốc cần trang bị quạt ly tâm có lưu lượng gió 6000m3 / tấn nguyên liệu giờ với áp lực 100 mm cột nước

c Lên men hoặc thủy phân

Trong quá trình thuỷ phân sẽ xảy ra hai quá trình chính Quá trình thủy phân protein và quá trình thủy phân tinh bột Trong quá trình thủy phân chịu ảnh hưởng của ba yếu tố:

Lượng nước cho vào quá trình thủy phân: Kinh nghiệm cho thấy lượng nước cho vào tốt nhất thường là 30-40% so với nguyên liệu, tương đương 60-70% so với khối lượng nấm Khi cho nước vào nên cho 5-10% NaCl và duy trì nhiệt độ thủy phân là 54-580C trong suốt thời gian là 64-72 giờ

Sau khi thủy phân xong, căn cứ vào hàm lượng nước thủy phân để tính lượng muối và nước muối cần bổ sung sao đạt nồng độ qui định và số lượng nước chấm cần thiết

d Trích ly

Dịch trích ly lần thứ nhất thường được nước chấm đậm, có màu xấu và chiếm khoảng 60-80% lượng nguyên liệu đem thủy phân

Dịch trích ly lần thứ hai được nhận từ việc ngâm bã trong 12-16 giờ với nước muối 15-18 Be

Cứ như vậy ta tiến hành các lần trích ly tiếp theo Tuỳ theo yêu cầu chất lượng nước chấm, ta có thể pha trộn các lần trích ly trên với nhau

e Thanh trùng sản phẩm

Thanh trùng có thể tiến hành bằng hai cách: cách đun trực tiếp hoặc dùng hơi từ nồi hơi Nhiệt độ thanh trùng ở 60-700C để tránh làm thay đổi chất lượng nước chấm, thời gian thanh trùng khoảng 1h 30 phút dến 2h

2 Công nghệ sản xuất tương

Tương là một sản phẩm lên men từ các nguồn nguyên liệu giàu gluxit và giàu đạm Đây là một dạng nước chấm cổ truyền của Việt Nam

2.1 Nguyên liệu trong sản xuất tương a Nguyên liệu giàu gluxit

Gạo nếp : Gạo nếp dùng trong sản xuất tương phải không được mọt, không bị

mốc Thành phần hoá học của gạo nếp như sau:

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gạo nếp

Gạo tẻ: Cũng giống như gạo nếp, gạo tẻ dùng trong sản xuất tương

không được mốc, không bị mọt Thành phần trung bình của gạo tẻ như sau: Bảng 2.2 Thành phần hoá học của gạo tẻ

2.2 Vi sinh vật trong sản xuất tương

Trong phương pháp cổ truyền, nhân dân ta thường dùng vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên Những vi sinh vật thường thấy là các loài nấm mốc như

Mucor mucedo, M rouxii, Rhizopus nignicans, A oryzae, A flavus, A niger…

Chính vì vậy trong nguyên liệu nuôi nấm mốc thấy có nhiều màu sắc khác nhau Các nghiên cứu cho thấy nấm mốc có ý nghĩa lớn nhất trong sản

xuất tương là nấm mốc A oryzae Điều kiện sinh trưởng của loại nấm mốc

này như sau:

pH môi trường 5.5 – 5.6 Độ ẩm không khí 85 – 95% Nhiệt độ nuôi 27 – 300C Thời gian 30 – 36 giờ

Nấm mốc A oryzae có các loại enzyme sau: Anilaza, proteaza, các

enzyme oxy hoá khử như glucooxidase

2.3 Kỹ thuật sản xuất tương thủ công

Bản chất của quá trình sinh hoá của quá trình sản xuất tương là hai quá trình sản xuất tương chủ yếu: Quá trình thuỷ phân protein và quá trình thủy phân tinh bột Ngoài ra còn có quá trình tạo thành rượu, các este Các chất này tạo nên hương vị đặc trưng của tương

Đậu nành Bắp, bắp mảnh hoặc gạo

3.1 Hình dáng và cấu tạo tế bào nấm men

Trên thế giới và ở Việt Nam thì nấm men được sử dụng là vi sinh vật

đơn bào, thuộc giống saccharomyces và tế bào của nó có hình ôvan

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

Thành tế bào nấm men dày khoảng 25nm ( chiếm khoảng 25% khối lượng khô của tế bào ) Khoảng 90% khối lượng khô của tế bào là hai hợp chất glucan và mannan, 10% còn lại chủ yếu là protein và lipid Glucan và mannan là những hợp chất cao phân tử, chúng là những polysaccharite phân nhánh gồm hàng trăm gốc D-glucose và D-mannose Phần protein của thành tế bào nấm men thường liên kết vững chắc với phần glucide và tạo thành các phức chất giàu lưu huỳnh Mặt khác, thành tế bào nấm men còn chứa rất nhiều enzyme quan trọng thúc đẩy các phản ứng sinh hoá của tế bào, chẳng hạn enzyme invertase, photphatase, ( Hồ Sưởng, 1982 ) Do cấu tạo như trên nên thành tế bào nấm men có cấu trúc tương đối bền vững

Bên trong lớp thành tế bào là màng tế bào chất, dày khoảng 8nm và cũng gồm 3 lớp được cấu tạo từ các phức hợp protein, photpholipid, sterol Chức năng chủ yếu của màng là vận chuyển các chất từ môi trường vào tế bào và ngược lại

Nhân tế bào có hình tròn, đường kính từ 1-2µm Nhân tế bào được bao bọc bởi một lớp màng, bên trong là lớp dịch nhân trong suốt có chứa thể rắn gọi là hạch nhân hay nhân con Nhân con gồm những sợi nhỏ dài gọi là cromosom Cromosome được cấu tạo từ protein và acid dezoxyribonucleic

Không bào là một túi chứa đầy dịch tế bào Tuỳ theo giai đoạn sinh trưởng có thể có một hoặc hai không bào Ở tế bào trẻ không bào ít xuất hiện, ở tế bào già không bào trở nên lớn, có khi chiếm gần hết tế bào Không bào là nơi chứa đựng các protease Các enzyme này tham gia quá trình tự phân mạnh ( Lương Đức Phẩm, 1998 )

3.2 Giống men bia

Nấm men bia thuộc giống Saccharomyces và có thể phát triển trong cả

môi trường yếm khí hoặc hiếu khí

Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng và phát triển tối ưu cho đa số các chủng này là 25-300C và ngừng hoạt động trên 400C và ở nhiệt độ 50-600C nấm men bị chết ( Lương Đức Phẩm, 1998 )

Trong sản xuất bia người ta chia nấm men bia làm 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 nổi thuộc loài Saccharomyces cerevisiae Loài này chỉ phát

triển tạo quá trình lên men bia ở nhiệt độ tương đối cao: ≥ 12 – 130C và chỉ dùng trong việc sản xuất các loại bia thẩm màu

Trong quá trình lên men, tế bào của chúng nổi 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 lởn vởn trong dịch lên men ngay cả cuối thời kỳ lên men phụ

Song cũng do 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 nghệ sản xuất bia ngắn ngày (ở những cơ sở không điều kiện lên men khuấy trộn )

Men nổi có enzyme pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng trực tiếp glucose vào hô hấp, cho nên có khả năng sinh trưởng và lên men nhanh

Nấm men chìm

Nấm men chìm thuộc loài Saccharomyces carlsbergensis Sau khi quá

trình ủ men kết thúc, men bia sẽ có dạng lỏng sánh như bùn và chìm xuống đáy bình Khi ta lấy men đó ra, cho vào cốc và để lắng Phần men và phần bia khi đó gần như được tách bạch với nhau Trong trường hợp ta rửa bằng nước cũng vậy Phần phía dưới này là men dạng lỏng sánh, nhưng cũng có trường hợp nó biểu thị cho toàn bộ chất lỏng trước khi men và bia được phân ly Khi làm bia người ta khuấy sao cho nước cốt lúa mạch đủ khí oxy, sau đó cho men vào Thông thường lượng men bia chiếm koảng 0.5% lượng nước cốt lúa mạch Sau khi kết thúc quá trình ủ men, men sẽ nở lên gấp 4 lần, khoảng 1/4 lượng đó được sử dụng lại để lên men, do đó có khoảng từ 1 – 1.5% lượng nước cốt lúa mạch sẽ thành men dư thừa Khi ta sử dụng men đó để tiến hành thí nghiệm cho lên men, hay bảo quản men tươi, nếu cứ để men ở dạng chất lỏng sánh như vậy thì rất khó sử dụng, do vậy người ta tiến hành ép men lỏng Đây là men ép

Loại men ép này chứa khoảng 70% nước, do vậy người ta thường chuyển đổi toàn bộ lượng men dạng lỏng sánh sang dạng men ép có tiêu chuẩn như trên Trong men ép có nước, và do vậy lượng men nguyên chất không pha nước chiếm chỉ khoảng từ 7-10% men lỏng

3.3 Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men bia

Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Theo Densikow ( 1963 ), trung bình trong men bia ép chứa (%):

Bảng 2.4 Hàm lƣợng vitamine của nấm men bia sấy khô

Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 – 70% vật chất khô của nấm men bia, 90% tổng lƣợng nitơ nằm trong các protein thực sự Khoảng 10% tổng lƣợng nitơ đó của men bia là các acid amine ( liesine, tyrosine ) Trong tro của nấm men bia chứa khoảng 50%H3P04, 30% K, cũng nhƣ Ca, Mg và các chất khác Mặt khác trong các chất hữu cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần có giá trị nhất Tính chất protein nấm men bia gần giống nhƣ protein động vật Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 acid amine, trong đó có chứa đầy đủ các acid amine thiết yếu

Bảng 2.5 Hàm lƣợng các acid amine trong nấm men

linolenic Ngoài ra trong lipid men bia có chứa các photơhatit – lexitin và xealin

Chất khoáng chiếm khoảng 5-11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là photpho có trong thành phần photphatide, nucleeorotein Ngoài ra trong tế bào nấm men còn có chứa các ion kali, magie, sắt, lưu huỳnh và acid silic

Bảng 2.6 Thành phần các chất khoáng trong nấm men bia

Vào khoảng thế kỷ thứ XV, XVI mặc dù người ta nhận thấy rằng bia đục chưa qua lọc có tác dụng tương đối 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 bỏng, 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 có khối lượng lớn

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 cô đặc trong nhiệt độ vượt không quá 400C Hay nói cách khác, men khô lúc đó sẽ lên chuyển hoá thành chất đường glucose, và có khả năng chế biến rượu

Tuy nhiên, sau đó người ta thấy rằng, so với 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 vitamine cũng như acid amine, và dần dần men bia được chế biến có dạng cô đặc như ngày nay Màng tế bào men bia sống rất cứng, khó phân huỷ, nếu để như thế và ăn, thì khi bài tiết ta sẽ thấy trong phân, tế bào men bia vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu

Trước những năm 60, 70 khi đó ý thức về môi trường còn thấp, người ta sử dụng men bia làm thức ăn dinh dưỡng hoặc làm các loại thuốc đặc trị chữa các loại bệnh như lao, bệnh thấp khớp…

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

Ngày nay, việc tận dụng men bia dư thừa không chỉ có lợi cho chính sách môi trường, mà còn giúp cho các ngành sản xuất thuốc, thức ăn gia súc và gia vị phát triển

4.1 Sản xuất men khô

4.1.1 Mục đích của việc sấy khô men tươi

Để giữ men không bị biến dạng hoặc hỏng Giữ gìn, duy trì các thành phần của men Giúp men đặc tính có thể bảo quản lâu dài Giúp men có thêm đặc tính dễ sử dụng

Tăng cường tính chất hấp thụ tiêu hoá của men Tiêu diệt các vi khuẩn có hại

4.1.2 Các loại máy sấy khô

Sấy khô men dạng lỏng sánh ( thành phần khô chiếm từ 14-15% )

Máy sấy dạng trống ( drum dryer ) ( máy sấy dạng trống đơn- single drum dryer, máy sấy dạng trống kép- double drum dryer )

Máy sấy phun ( spray dryer )

Sấy khô men ép ( thành phần khô chiếm khoảng 25% )

Máy sấy thông gió dạng băng truyền lưới ( net conveyer ) Máy sấy thông gió dạng tầng

4.1.3 Ứng dụng của men khô

Tại Nhật, khoảng 1000 tấn men khô được sử dụng để làm thuốc dạng viên hoặc dạng bột, và người ta tính ra rằng giá cuối cùng của 1000 tấn men khô đó là vào khoảng từ 3 tỷ đến 4 tỷ yên Ngoài ra, men khô còn được sử dụng để làm nguyên liệu nuôi trồng, nguyên liệu chế biến thực phẩm bổ dưỡng, hay là nguyên liệu chế biến thức ăn động vật trên cạn và dưới nước

Ngoài các tác dụng về thuốc hay dinh dưỡng nói trên, màng tế bào men bia được cấu tạo từ glucagon và mannan, có tác dụng như sợi thực vật, tác dụng rất hữu hiệu, và người ta đã từng công bố trong một thí nghiệm lên động vật rằng, nhờ vào khả năng tăng cường tính miễn dịch, nó còn tác dụng ngăn chặn bệnh ung thư

Do xuất hiện thông tin, khi hoà lẫn sữa chua với men bia, không những không hề làm giảm lượng dinh dưỡng, người phát triển béo tốt, mà còn có thể có tác dụng ăn kiêng, do vậy mà lượng tiêu thụ tăng hết sức nhanh Trong năm tài chính 2001, thực phẩm dinh dưỡng là có doanh thu tăng nhanh nhất

Bảng 2.7 Thành phần phân tích của men sấy khô

(William Bio – Products )

4.2 Sản xuất men chiết xuất

Men chiết xuất ngoài việc được ứng dụng làm chất dinh dưỡng, làm thuốc, chất kích thích lên men các thành tố như acid amine, giấm ăn…, thuốc chữa các loại bệnh động vật, nó còn được dùng làm gia vị tự nhiên để tăng thêm vị ngon của các món ăn Bản chất của quá trình sản xuất ra men chiết xuất chính là quá trình thuỷ phân nấm men bánh mì hay phế liệu nấm men bia thành một hỗn hợp các chất như amino acid, nucleotide, chuỗi peptide, protein, đường, vitamine và các hợp chất có vị thơm ngon

Giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất men chiết xuất là quá trình phá vỡ vách tế bào nấm men Có nhiều phương pháp để thực hiện như phương pháp hoá học, phương pháp sử dụng enzyme hay cho nấm men tự phân trong môi trường nước Tuy nhiên người ta nhận thấy khi kết hợp nhiều phương pháp lại với nhau thì thấy cho kết quả tốt hơn

4.2.1 Phương pháp tự phân

Nếu ta cho những tế bào con sống và những tế bào đã chết nhưng còn tươi nguyên của động thực vật sống vào môi trường có phạm vi mặc định, một

phần các thành phần bên trong tế bào sẽ tự tác dụng với acid và bị phân huỷ thành các phần tử nhỏ li ti

Sau khi bị phân huỷ thành các phần tử nhỏ li ti, các chất như chuỗi acid amine, acid amine, đường, nucleotide sẽ thẩm thấu qua thành tế bào và thâm nhập vào thế giới bên ngoài Hiện tượng này được gọi là tự phân

Men chiết xuất được sản xuất bằng phương pháp tự phân, ngoài việc gồm các phần tử nhỏ li ti ta đề cập ở trên còn chứa rất nhiều chất dinh dưỡng rất tốt cho cơ thể như vitamine, các loại muối khoáng

Quá trình tự phân chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có ba yếu tố hết sức quan trọng đó là : pH, nhiệt độ và thời gian

pH : Nấm men có khả năng tự phân trong khoảng pH từ 4-6, nhưng

thông thường nấm men sẽ được cho tự phân ở pH 5.5 Tuy nhiên, ở pH này dung dịch tự phân thường nhiễm khuẩn rất nhiều, mà vi khuẩn có thể phá huỷ mùi hương của men chiết xuất Nên ethyl acetate và chitosan thường được dùng để ngăn cản vi khuẩn phát triển ( Champagne và ctv, 1998 )

Nhiệt độ : Nấm men bia tự phân tối ưu ở nhiệt độ 450C ( Suzzi , 1990 ; Wangchaoren và ctv, 1994 ), ở nhiệt độ quá cao thì quá trình tự phân không tốt, điều này có thể do enzyme bị biến tính ở nhiệt độ cao

Bảng 2.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả thủy phân của nấm men

Nhiệt độ

Hiệu quả tự phân (% )

Nấm men bánh mì Nấm men bia

Thời gian : quá trình tự phân sẽ kết thúc khi alpha amino nitrogen đạt

được hơn 50%, do đó thời gian tự phân thích hợp là từ 15 – 24 giờ ( Stake Kenji, 2002 )

Để kết thúc quá trình tự phân thì nhiệt độ sẽ được tăng lên làm enzyme mất hoạt tính, thanh trùng, đồng thời loại bỏ khí sinh ra trong quá trình tự phân

Hiện nay, người ta sử dụng enzyme bổ sung thêm vào để làm quá trình thủy phân tốt hơn, nhanh hơn, đồng thời tăng hương vị cho men chiết xuất sau này

4.2.2 Phương pháp hoá giải

Trong phương pháp này thì acid HCl đậm đặc thường được sử dụng để phân huỷ các protein của nấm men thành các amino acid Sau đó hỗn hợp này được trung hoà bằng NaOH Men chiết xuất được sản xuất theo phương pháp này thường ở dạng paste hay dạng bột, có nồng độ muối cao và được sử dụng làm chất phụ gia trong thực phẩm để tăng hương vịt thịt Có nhiều yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình tự phân, sau đây là các yếu tố chính:

Tác nhân thuỷ phân

Theo các tài liệu nghiên cứu cho thấy acid HCl có nhiều ưu điểm hơn so với các acid hay bazơ khác vì khi thuỷ phân bằng HCl sẽ cho sản phẩm có màu sắc tươi đẹp, đạm thối ít và ít tổn hại acid amine

Thời gian thuỷ phân

Khi thời gian thuỷ phân ngắn sẽ làm cho các mạch protid chưa phân giải hết dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp

Khi thời gian thuỷ phân quá dài thì đạm amine sẽ bị phân hủy, hình thành nhiều hợp chất màu nâu sẫm, ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị của sản phẩm

Nhiệt độ thủy phân

Nhiệt độ quá thấp thì thời gian thủy phân sẽ kéo dài

Nhiệt độ quá cao sẽ làm các protid trong nguyên liệu phân giải mạnh dẫn đến các amino acid bị giảm và tạo thành nhiều sản phẩm phụ

4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất 4.3.1 Yeast extract

Yeast extract được sản xuất bằng phương pháp tự phân hay hoá giải của tế bào nấm men bia tế bào nấm men bánh mì Tuy nhiên, người ta thường sản xuất nó từ nấm men bia hơn, vì men bia được coi là nguyên liệu rẻ hơn và có thể sản xuất với số lượng lớn Yeast extract được sản xuất từ nấm men bánh mì thường có hàm lượng carbohydrate cao hơn yeast extract từ nấm men bia, nhưng hàm lượng protein lại thấp hơn Yeast extract bao gồm các hợp chất hoà tan của tế bào nấm men như : amino acid, nucleotide, peptide, carbohydrate, vitamine và đặc biệt là nguồn giàu vitamine B

Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract

Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract

Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract

Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất yeast extract ở Anh ( Gogrey và West, 1996 ) Nấm men 28% trọng

lƣợng khô đƣợc pha loãng với nồng độ 600g/l

Điều chỉnh về pH 5 Tăng nhiệt độ lên 550C

Sấy thăng hoa trong điều kiện chân không đến khi đạt nồng độ hơn 30% chất rắn

Muối ( 3.5 kg/ 1000l )

Thuyết minh qui trình

Bao gồm 5 bước

Giai đoạn 1 : Co nguyên sinh

Nó là giai đoạn mở đầu cho quá trình phá vỡ tế bào nấm men Quá trình này xảy ra khi ta cho thêm tác nhân co nguyên sinh như là muối hoặc dung môi hữu cơ, nhưng thường sử dụng muối hơn vì nó là chất gây vị, do đó nó sẽ góp phần tạo hương vị cho sản phẩm Ngoài ra những tác nhân này còn góp phần diệt vi khuẩn có hại trong dịch, mà vi khuẩn này có thể gây cản trở quá trình lọc, tăng độ nhớt và tạo mùi khó chịu cho sản phẩm cuối cùng

Điều kiện thích hợp cho quá trình này là pH=5.5, ở nhiệt độ 550

C trong khoảng thời gian 40 – 48 giờ

Giai đoạn 2 : Tự phân

Đây là giai đoạn tự phá vỡ vách tế bào chính nhờ các enzyme nội bào có trong tế bào nấm men Trong giai đoạn này có thể bổ sung thêm enzyme protease để tăng hiệu suất thủy phân

Giai đoạn 3 : Thanh trùng

Nhằm giết chết các vi khuẩn còn sống và làm bất hoạt các enzyme Trong giai đoạn này còn xảy ra sự tương tác giữa các phân tử nhỏ như amino acid và đường, tạo nên hương vị cho sản phẩm

Giai đoạn 4 : Lọc

Giai đoạn này sẽ loại bỏ những mảnh vỏ tế bào, glucan, mannan, và một số protein khác chưa bị phân huỷ bởi các enzyme của nấm men trong quá trình tự phân

Nhà sản xuất có thể lọc thêm một lần nữa để thu được dịch yeast extract thật sạch Lần lọc này sẽ loại bỏ những oligopeptide ít tan và sẽ bị kết tủa khi ở nồng độ cao

Giai đoạn 5 : Cô đặc

Quá trình cô đặc có thể thực hiện bằng kỹ thuật cô đặc chân không, để tránh sự thất thoát hương vị và chất dinh dưỡng của yeast extract Nhiệt độ yêu cầu của quá trình cô đặc không được vượt quá 500C

Ngoài ra, người ta còn sử dụng kỹ thuật sấy phun để tạo sản phẩm yeast dạng bột

4.3.2 Yeast autolysate

Yeast autolysate là sản phẩm chứa những thành phần hoà tan và cả không hòa tan của tế bào nấm men Bản chất của quá trình tạo yeast autolysate là nhờ vào sự hoạt động của những enzyme thủy phân và tự phân của nấm men

Yeast autolysate thường bổ sung vào snack, bánh biscuit, … để làm tăng hương vị Ngoài ra, yeast autolysate còn dùng làm thức ăn cho thú cưng và làm thành phần môi trường vi sinh

Qui trình sản xuất

Qui trình sản xuất yeast autolysate cũng giống như yeast extract, chỉ khác nhau ở thời gian tự phân và không loại bỏ những thành phần không hòa tan

Theo Eurasyp, thành phần chính của yeast autolysate bao gồm: ( tính theo vật chất khô )

 Đạm tổng số : 8 – 11% , trong đó protein chiếm 50 – 69%  Carbohydrate tổng số : 15 – 25%

 Lipid : 3 – 10%

 Muối : có thể có hoặc không có

4.3.3 Vách tế bào nấm men

Vách tế bào chiếm khoảng 26-32% trọng lượng khô của

Saccharomyces và những loại tế bào nấm men khác

Vách tế bào nấm men chứa từ 30- 60 % polysaccharides ( beta-glucan và mannan sugar polymer), 15 – 30% protein, 5 – 20% lipid, và một lượng rất nhỏ chitin Hầu hết protein trong vách tế bào liên kết với Mannan – Oligo – Saccharide (MOS ) và tạo thành phức hợp Mannoprotein

Vách tế bào nấm men được sử dụng trong công nghiệp bia vì nó có khả năng gắn kết với những thành phần không mong muốn trong quá trình lên men giúp ngăn chặn và khắc phục các yếu tố cản trở quá trình lên men