ethanol
Thí nghiệm được tiến hành để đánh giá khả năng lên men ethanol của 4 chủng nấm men (YB3K, VVĐ3, BKĐ4 và 2.1) với 4 mức độ mật số giống chủng (102, 104, 106 và 107 tế bào/mL) tương ứng từng chủng.
Bảng 3. Ảnh hưởng của loại nấm men đến quá trình lên men ethanol
STT Loại nấm men Ethanol sinh ra (% v/v)
Hiệu suất tiêu thụ glucose (%)
1 YB3K 2,76c 93,96c
2 VVĐ3 3,28a 94,99a
3 2.1 3,05b 94,60b
4 BKĐ4 2,40d 93,61d
Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 12 lần lặp lại; trong cùng một cột, các giá trị có cùng chữ thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Kết quả thống kê từng nhân tố cho thấy ảnh hưởng của loại nấm men đến hàm lượng ethanol sinh ra là có ý nghĩa (ở mức độ tin cậy 95%). Dựa vào Bảng 3, chủng VVĐ3 cho hiệu suất tạo thành ethanol cao nhất (trung bình 3,28% v/v) sau 5 ngày lên men. Bên cạnh đó, lượng glucose còn lại sau lên men bởi chủng này là thấp nhất (0,3% w/v-Phụ lục 4). Điều này chứng tỏ chủng S. cerevisiae VVĐ3 có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt hơn 3 chủng còn lại. Trong 4 chủng được khảo sát, hiệu suất sản sinh ethanol và hiệu suất tiêu thụ glucose của chủng BKĐ4 đạt thấp nhất chứng tỏ sự phát triển của chủng này trên môi trường dịch thủy phân đạt kém. Điều này có thể là do sự không tương thích với một số chất sản sinh từ quá trình thủy phân bằng acid hoặc do đặc tính sinh học của nó không thích nghi tốt với môi trường có lượng đường khử thấp.
Bảng 4. Ảnh hưởng của mật số giống chủng đến quá trình lên men ethanol
STT Mật số
giống chủng Ethanol sinh ra (% v/v)
Hiệu suất tiêu thụ glucose (%)
1 102 1,59d 93,38d
2 104 2,34c 94,15c
3 106 4,00a 94,64b
4 107 3,55b 95,00a
Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 12 lần lặp lại; trong cùng một cột, các giá trị có cùng chữ thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
khi tăng mật số nấm men ban đầu trong một khoảng giá trị từ 102-106 tế bào/mL, nồng độ ethanol sinh ra và hiệu suất tiêu thụ glucose cũng tăng. Khi mật số nấm men đạt 106, lượng ethanol sinh ra cao nhất (4% v/v), trong khi đó các nghiệm thức lên men với mật số thấp hơn cho kết quả độ cồn thấp hơn (khoảng 1,59-3,55% v/v). Vấn đề trên có thể được giải thích rằng do hệ khảo sát là hệ kín nên mật số giống chủng càng thấp thì nấm men càng dành nhiều thời gian và dinh dưỡng hơn cho pha sinh trưởng (Galazzo và Bailey, 1990), quá trình lên men diễn ra không triệt để khi mật số giống chủng nhỏ hơn 106 tế bào/mL. Tuy nhiên, khi mật số giống chủng tăng lên 107 tế bào/mL, lượng ethanol sinh ra giảm mặc dù hiệu suất tiêu thụ glucose tăng. Điều này được giải thích là khi tỷ lệ nấm men bổ sung càng cao thì tốc độ lên men ở thời gian đầu càng nhanh và có thể cản trở quá trình lên men tiếp theo (Lương Đức Phẩm, 2009).
Bảng 5. Ảnh hưởng của loại nấm men và mật số giống chủng đến quá trình lên men ethanol
STT
Nhân tố Chỉ tiêu theo dõi
Chủng nấm men Mật số (tế bào/mL) Ethanol sinh ra (% v/v) ở 20oC
Hiệu suất tiêu thụ glucose (%) 1 YB3K 102 1,55 j 92,93 jk 2 YB3K 104 2,22 h 94,02 fgh 3 YB3K 106 3,86 c 94,32 efg 4 YB3K 107 3,39 d 94,59 de 5 VVĐ3 102 1,65 j 94,34 efg 6 VVĐ3 104 2,73 f 94,79 cde 7 VVĐ3 106 4,70 a 95,29 abc 8 VVĐ3 107 4,03 c 95,53 a 9 2.1 102 1,51 j 93,56 hi 10 2.1 104 2,49 g 94,55 def 11 2.1 106 4,27 b 94,95 bcd 12 2.1 107 3,93 c 95,35 ab 13 BKĐ4 102 1,64 j 92,68 k 14 BKĐ4 104 1,92 i 93,24 ij 15 BKĐ4 106 3,18 e 93,98 gh 16 BKĐ4 107 2,86 f 94,55 def
Ghi chú: Xét theo từng chỉ tiêu: các giá trị có cùng chữ thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê (ở mức độ tin cậy 95%).
Kết quả tương tác ảnh hưởng của 2 nhân tố loại nấm men và mật số giống chủng đến quá trình lên men được thể hiện trong Bảng 5. Tuy hiệu suất tiêu thụ glucose ở cả 4 chủng đều tăng theo chiều tăng của mật số, nhưng nồng độ ethanol sinh ra ở các nghiệm thức lại thay đổi không theo quy luật này. Nhìn chung, khi mật số ban đầu là 102 tế bào/mL, hàm lượng ethanol sinh ra bởi 4 chủng nấm men thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê. Trường hợp này được giải thích rằng mật số giống chủng quá thấp, khả năng nẩy chồi tiếp và thời gian đạt được định mức là rất dài ảnh hưởng đến hoạt động và trao đổi chất của nấm men. Quá trình lên men này thường cho hiệu quả kém (Lương Đức Phẩm, 2009). Khi mật số tăng lên 104 và 106 tế bào/mL, khả năng lên men tạo ethanol của 4 chủng nấm men có sự khác biệt về mặt thống kê. Trong khoảng mật số này, khả năng tạo thành ethanol của chủng VVĐ3 luôn đạt cao hơn 3 chủng còn lại và đạt cực đại (4,7% v/v) khi chủng nấm men là VVĐ3 và mật số 106 tế bào/mL. Tuy nhiên, sự giảm nồng độ ethanol tạo thành khi mật số giống chủng tăng lên thành 107 tế bào/mL đã được ghi nhận ở cả 4 chủng nấm men. Điều này phù hợp với mục 4.1, theo đó phần lớn glucose đã được sử dụng để gia tăng sinh khối thay vì sản sinh ethanol.
Như vậy, điều kiện thích hợp cho quá trình lên men ethanol là chủng nấm men VVĐ3 với mật số giống chủng là 106 tế bào/mL; điều kiện này được áp dụng cho toàn bộ quá trình lên men sau này.