Khảo sát khả năng lên men ethanol trong điều kiện kỵ khí ở từng mức nhiệt độ 30ºC, 35ºC, 37ºC, 39ºC và 42ºC của 3 chủng nấm men TM1, CT2, Ins3. Thí nghiệm lên men trong dịch rỉ đường được tiến hành với 3 chủng nấm men từ 5-7 ngày và chưng cất thu được nồng độ rượu ở từng mức nhiệt độ (Phụ lục 3). Độ rượu đã quy đổi về độ rượu ở 20ºC (% v/v) được thể hiện ở Bảng 15.
Dựa vào kết quả ở (Bảng 15; Bảng 18-22, Phụ lục 3 và Bảng 31-40, Phụ lục 4) cho thấy ở nhiệt độ 30ºC, độ rượu đạt được cao nhất ở cả 3 chủng nấm men, trong đó chủng Ins3 đạt giá trị 6,1% (v/v) khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% so với 2 chủng TM1 và CT2, độ rượu lần lượt là 5,687% (v/v) và 5,723% (v/v).
Bảng 15. Khả năng lên men của 3 chủng nấm men đƣợc tuyển chọn Chủng nấm men Độ rƣợu (% v/v ở 20ºC) ở các mức nhiệt độ 30ºC 35ºC 37ºC 39ºC 42ºC TM1 5,687b 3,463b 3,523b 2,533b 2,047a CT2 5,723b 5,067a 4,367ab 2,767b 1,957a Ins3 6,1a 5,54a 4,847a 5,043a 2,3a
Ghi chú:Các giá trị trong bảng là trung bình của 3 lần lặp lại tương ứng theo mỗi cột. Các giá trị
trung bình mang mũ có ký tự giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%.
Ở nhiệt độ 35ºC, 2 chủng có độ rượu cao là Ins3 và CT2 độ rượu tương ứng 5,54% (v/v) và 5,067% (v/v) khác biệt ý nghĩa thống kê so với chủng TM1 có độ rượu là 3,463% (v/v) ở độ tin cậy 95%. Ở nhiệt độ 35ºC hiệu suất lên men của 3 chủng nấm men đều đạt trên 50%. Kết quả này cũng tương ứng với nghiên cứu của Periyasamy (2009) về năng suất ethanol tối đa của Saccharomyces cerevisiae khi lên men rỉ đường ở 35oC là khoảng 53%.
Ở nhiệt độ 37ºC độ rượu cao nhất là chủng Ins3 (4,847% ) và CT2 (4,367%) khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê so với chủng nấm men có độ rượu thấp nhất là TM1 (3,523%) khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% so với 2 chủng Ins 3 và CT2.
Ở 39ºC chủng cho độ rượu cao nhất vẫn là chủng Ins3 với độ rượu là 5,043% (v/v) khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% so với hai chủng CT2 (2,767 %) và TM1 (2,533%).
Ở nhiệt độ 42ºC thì hầu như độ rượu đã giảm xuống đáng kể so với độ rượu ở 30ºC, chủng Ins3 từ 6,1% (v/v) xuống còn 2,3% (v/v) giảm 3,8% (v/v). Ở nhiệt độ này thì cả 3 chủng nấm men đều có độ rượu không khác nhau nhiều. Kết quả cho thấy độ rượu ở 42ºC của 3 chủng nấm men khác biệt không có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%.
Hình 13. Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ và các chủng nấm men lên nồng độ ethanol
Ghi chú:Ở mỗi mức nhiệt độ có mẫu ký tự giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống
kê với độ tin cậy 95%.
Nhìn chung, ở nhiệt độ 30ºC nồng độ ethanol đạt giá trị cao nhất cho tất cả các chủng nấm men so với các mức nhiệt độ còn lại, kế đó là ở nhiệt độ 35ºC, nồng độ ethanol được tạo ra cũng khá cao nhưng thấp hơn so với độ rượu ở 30ºC. Điều này phù hợp với nghiên cứu của Blain (1983), khi nhiệt độ tăng ở một mức nhất định trong khoảng sinh trưởng của nấm men thì tốc độ tăng trưởng của tế bào nấm men cũng tăng, tuy nhiên lượng sản phẩm ethanol sẽ giảm đi ít nhiều. Tương tự, trong nghiên cứu của Nanba và Nagai (1987) cho thấy rằng, khi nhiệt độ càng lên cao, khả năng hoạt động của các enzyme nội bào của nấm men sẽ càng giảm sút, từ đó lượng ethanol sản sinh ra cũng thấp hơn. Kết quả của thí nghiệm cũng trùng khớp với một số nghiên cứu trước của Highina et al. (2011), Reed (2001), Lin và Tanaka (2006), Sedha và Gupta (2000) cho rằng 30oC là điều kiện tối ưu về nhiệt độ cho quá trình sản xuất ethanol bởi yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính lên men của nấm men. Khi nâng nhiệt độ lên 37ºC, 39ºC và 42ºC, giá trị trung bình của nồng độ ethanol ở 3 chủng nấm men đều giảm xuống và giảm đáng kể khi ở nhiệt độ 42ºC. Điều này lại một lần
0 1 2 3 4 5 6 7 30ºC 35ºC 37ºC 39ºC 42ºC Đ ộ rư ợ u (% v /v ở 2 0 đ ộ C ) Nhiệt độ TM1 CT2 Ins3 a b b b b b b a a a a a a a a
nữa cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của nhiệt độ lên men lên đến khả năng tạo ethanol của nấm men. Theo Navarro và Durand (1978), khi nhiệt độ lên cao, thì lượng ethanol tích lũy nội bào bên trong tế bào nấm men tăng cao, làm ngưng trệ sự phát triển của nấm men, từ đó hoạt tính lên men của nấm men cũng bị ức chế, dẫn đến lượng ethanol sinh ra thấp hơn.
Hình 13 thể hiển ảnh hưởng của nhiệt độ và chủng nấm men lên nồng độ ethanol sinh ra cho thấy rằng, khả năng tạo cồn của các chủng nấm men có mối tương quan với nhau, trong cùng một mốc các chữ số mũ giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê. Tuy nhiên, giữa các mức nhiệt độ khác nhau khả năng lên men tạo ethanol có sự khác nhau. Tóm lại, nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình lên men của nấm men. Có thể nói rằng hoạt tính lên men của nấm men bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ, nhiệt độ càng tăng thì hoạt tính lên men của nấm men càng yếu đi và nồng độ ethanol sinh ra càng thấp.
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ