Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy cho sự sinh trưởng và phát triển của chủng nấm men phân lập từ cây dứa
MỤC LỤC
Dinh dưỡng nấm men - Dinh dưỡng carbon
Trong quá trình nuôi cấy, glucose và fructose được sử dụng trước, kế tiếp là acid béo tùy thuộc vào thành phần của các acid này. Tuy nhiên, nấm men không sử dụng nitrate mà nguồn nitrogen chính là muối amonium: ammonium sulfate, phosphate, acetate, lactate, malate… Nấm men còn sử dụng cả urea và peptone [22].
Ứng dụng của nấm men
Ngoài việc thu sinh khối nấm men ở các nhà máy bia rượu, ngay từ những năm 70 người ta đã xây dựng các nhà máy chuyên sản xuất nấm men gia súc đi từ các nguồn thức ăn là rỉ đường, dịch thủy phân cellulose từ nước thải các nhà máy giấy, phế phẩm của nhà máy đồ hộp quả, nhà máy sản xuất phomat,. Năm 1965, trường Đại học Tổng hợp đã phân lập, nuôi cấy và hướng dẫn làm bánh men thuốc bắc đưa vào áp dụng và có kết quả ở nhiều địa phương [3], trường Đại học Tổng hợp tiếp tục nghiên cứu lựa chọn chủng nấm men và điều kiện sản xuất sinh khối để đưa ra ứng dụng [6].
CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG
Cơ chế quá trình phân giải đường trong điều kiện hiếu khi
- Giai đoạn 3: carbon trong chất dinh dưỡng được chuyển vào chu trình acid tricarboxylic, các phân tử bị oxy hóa hoàn toàn tạo thành CO2 đồng thời giải phóng nhiều năng lượng [42]. Như vậy, hoạt động hô hấp của nấm men thu được nhiều năng lượng, sinh khối trong dịch lên men tăng, môi trường dần dần chuyển sang kị khí và nấm men sẽ chuyển sang lên men rượu [23].
Cơ chế quá trình phân giải đường trong điều kiện kị khi
- Pha thứ nhất (pha sinh trưởng): các tế bào nấm men đang còn non chủ yếu là quá trình sinh tổng hợp protein và xây dựng tế bào. Pha thứ nhất có thể bao gồm từ thời gian đầu của quá trình nuôi cấy đến khi sinh khối ngừng phát triển và bắt đầu tích tụ các sản phẩm lên men, trong pha này môi trường giàu C, N, P vô cơ.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ LÊN MEN CỦA NẤM MEN
Nhiệt độ lên men cao ở khoảng 30 - 35ºC sự bắt đầu tích tụ rượu ethylic càng sớm, tốc độ lên men nhanh và kết thúc sớm, nhưng không lên men được hết đường (đường sót lại với một lượng khá lớn) thì điều này có thể là nguy hiểm vì đường sót sẽ bị lên men bởi vi khuẩn lactic để tạo thành acid lactic, làm chua dịch lên men, làm ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm, kể cả rượu trắng, bia và rượu vang. Sự ảnh hưởng của acid hữu cơ đối với quá trình lên men không phải do hàm lượng tổng số của các acid hữu cơ không bay hơi mà do thành phần và hàm lượng một số loại acid hữu cơ trong dịch lên men: các acid béo, acid acetic, acid butyric, acid propionic có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng và phát triển của nấm men [12].
VÀI NÉT VỀ DỨA
Do tác dụng tăng miễn dịch ở bromelain, nên có thể cho người bị ung thư phổi, ung thư bàng quang, ung thư vú… uống nước ép dứa hấp trong quá trình điều trị bệnh. Người huyết áp cao có thể dùng dứa dưới dạng nước ép vì bromelain trong dứa có tác dụng làm giảm độ nhớt của máu, làm tan huyết khối và làm giảm các loại. Dứa được trồng khắp các rẫy ven đường, trồng sâu vào những ngọn núi phải mất hàng giờ đi bộ tại các xã như: Đại Hồng, Đại Lãnh, Đại Sơn, Đại Tân, Đại Chánh.
Vào khoảng tháng 5 – 6, khi bước vào mùa vụ, lượng dứa rất nhiều, giá cả lại thấp, thị trường tiêu thụ hạn chế nên việc chế biến trái cây đóng vai trò quan trọng, nâng cao giá trị sử dụng phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cách pha chế môi trường: Đun sôi khoai tây (đã gọt vỏ, thái lát) cùng giá đậu xanh với nước cất trong nồi 10 phút, sau đó đem lọc lấy dịch trong, cho đường kính vào nồi, đun sôi, khuấy đều cho hòa tan, lọc qua bông gạc khi môi trường còn nóng rồi phân phối vào các bình nuôi cấy. Để xác định nguồn phosphorus thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men, cho 5 mL dịch huyền phù chứa giống vào bình chứa 50 mL môi trường nuôi cấy tối ưu với các nguồn phosphorus là: KH2PO4, K2HPO4, CaHPO4, (NH4)3PO4, Na2HPO4; pH; thời gian nuôi cấy; nguồn carbon và nguồn nitrogen tối ưu cho từng chủng. Sau khi tìm được công thức tối ưu trong 5 công thức này, giữ nguyên tỷ lệ rỉ đường đó rồi tiến hành thành lập các công thức với tỷ lệ nitrogen thay đổi theo thứ tự 1; 1,5; 2; 2,5; 3 sau đó cũng tiến hành tương tự với tỷ lệ phosphorus khi tìm được tỷ lệ nitrogen tối ưu.
- Nuôi cấy thu sinh khối: lấy 100 mL sinh khối nấm men từ các ống giống thuần khiết cho vào bình chứa 1 lít môi trường, sau đó tiến hành nuôi cấy trong điều kiện có sục khí ở pH và thời gian thích hợp rồi tiến hành thu sinh khối nấm men.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA NẤM MEN
Đối với môi trường nước chiết khoai tây và giá đậu, cả hai chủng nấm men đều có sinh khối thấp nhất, nguyên nhân có thể là do hàm lượng nitrogen, phosphorus và một số chất khoáng không đủ hoặc không phù hợp cho nấm men sử dụng để tăng sinh khối mặc dù trong môi trường này yếu tố sinh trưởng khá phong phú. Mặt khác nấm men có khả năng sử dụng nguồn nitrogen là peptone cao hơn nhiều so với protein nên có thể giải thích được sinh khối trong môi trường nước chiết khoai tây, giá đậu không cao hơn hai môi trường còn lại. Trong khi đó, môi trường Hansen chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cho nhu cầu trao đổi chất của nấm men như carbon, nitrogen, phosphorus, magiesium, lưu huỳnh, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng, phát triển của nấm men.
Đó có thể là nguyên nhân làm cho sinh khối nấm men trong môi trường Hansen thu được nhiều hơn so với môi trường Saubouraud và môi trường nước chiết khoai tây, giá đậu.
ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA NẤM MEN
Ảnh hưởng của nguồn phosphorus đến sinh trưởng, phát triển của nấm men Để thăm dò ảnh hưởng của nguồn phosphorus đến sinh trưởng, phát triển của nấm men, chúng tôi tiến hành nuôi cấy lắc các chủng nấm men trong môi trường Hansen dịch thể với nguồn carbon, nitrogen tối ưu của mỗi chủng nhưng nguồn phosphorus được thay thế lần lượt là KH2PO4, K2HPO4, (NH4)3PO4, CaHPO4, Na2HPO4; pH được điều chỉnh tối ưu. Mặc khác, trong môi trường nuôi cấy với nguồn carbon rỉ đường nếu hàm lượng rỉ đường quá cao, tạp chất cũng như các chất cản trở khả năng sinh trưởng, phát triển của nấm men có trong rỉ đường tăng lên làm ức chế sự tích lũy sinh khối của nấm men. Để xác định hàm lượng nitrogen thích hợp cho sự sinh trưởng, phát triển của các chủng nấm men, chúng tôi tiến hành nuôi cấy lắc các chủng nấm men trong môi trường Hansen dịch thể với các điều kiện đã tối ưu.
Ảnh hưởng của hàm lượng nitrogen đến sinh trưởng, phát triển của nấm men Nguồn nitrogen rất cần thiết cho sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật dù chỉ bổ sung với hàm lượng nhỏ, trong đó nấm men sử dụng tốt nguồn nitrogen là muối ammonium hơn là muối nitrate. Ảnh hưởng của tỷ lệ C : N : P đến sinh trưởng, phát triển của nấm men Để xác định tỷ lệ C : N : P tối ưu cho sinh trưởng, phát triển của nấm men chúng tôi tiến hành nuôi cấy lắc hai chủng nấm men trong môi trường Hansen dịch thể với pH, hàm lượng carbon, nitrogen, phosphorus tối ưu. Dựa vào sinh khối đạt được ở các tỷ lệ C : N : P khác nhau, có thể thấy rằng khi tổ hợp các nguồn carbon, nitrogen, phosphorus thì khả năng sinh trưởng, phát triển của hai chủng nấm men cú sự thay đổi rừ rệt.
THỬ NGHIỆM NHÂN NUÔI SINH KHỐI NẤM MEN
Qua nghiên cứu này có thể thấy rằng hàm lượng và tỷ lệ của các yếu tố dinh dưỡng carbon, nitrogen, phosphorus có vai trò rất lớn đến sự tích lũy sinh khối của nấm men. Sinh khối nấm men trong điều kiện nuôi cấy vô trùng và không vô trùng Nguyên nhân là trong điều kiện không vô trùng, rỉ đường không được xử lý bởi nhiệt mà trong rỉ đường chưa xử lý có các chất keo, chất lơ lửng và một số chất có hại cho sự tăng trưởng của nấm men. Hệ keo này tạo ra độ nhớt cao và làm cản trở quá trình trao đổi chất của nấm men, hệ keo không bị phá hủy sẽ gây ra hiện tượng thoái hóa, nấm men phát triển sinh sản kém, nên hiệu suất thu hồi sinh khối thấp.
Mặt khác, môi trường nuôi cấy được hấp khử trùng nên đã loại trừ hoặc tiêu diệt được các tác nhân truyền nhiễm như nấm, vi khuẩn, virus, các dạng bào tử… hiện diện trong canh trường nuôi cấy, do đó sự sinh trưởng, phát triển của nấm men không bị cạnh tranh.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
KẾT LUẬN
ĐỀ NGHỊ