trình sinh trưởng của nấm men
Kết quả khảo sát động học quá trình sinh trưởng của nấm men được chúng tôi trình bày trong hình 4.18, hình 4.19, hình 4.20 và bảng 4.13. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng khi hàm lượng tannin ban đầu càng tăng thì mật độ tế bào càng giảm và tốc độ sinh trưởng riêng, nhìn chung, cũng càng giảm.
−Đối với nấm men cố định, khi hàm lượng tannin tăng từ 1,8 – 17,8g/L thì mật độ tế bào nấm men cực đại giảm từ 223.106 tế bào xuống còn 190,78.106 tế bào. Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại cũng giảm từ 0,340 xuống còn 0,371 h-1.
−Đối với nấm men tự do, khi hàm lượng tannin tăng từ 1,8 – 17,8g/L thì mật độ tế bào nấm men cực đại giảm từ 240,63.106 tế bào xuống còn 178,7.106 tế bào. Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại cũng giảm từ 0,682 xuống còn 0,052 h-1.
Qua đó, chúng tôi thấy rằng tannin có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng sinh trưởng của nấm men, làm kìm hãm sự sinh sản của nấm men. Một số tác giả đã đưa ra những giả thuyết khác nhau để giải thích cho hiện tượng này. Tuy nhiên, cơ chế cụ thể thì vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng:
−Yajima và Yokotsuka (2001) cho rằng tannin hấp phụ lên bề mặt nấm men, do đó làm ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển các chất qua màng [208].
−Wauters và cộng sự (2001b) thì cho rằng acid tannic ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp chuỗi hô hấp (functional respiratory chain), dẫn đến hiện tượng thiếu hụt sắt, do đó làm giảm tốc độ sinh trưởng của nấm men [204].
−Một giả thuyết khác là acid tannic ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các acid béo không no và/hoặc sterol, do đó làm giảm khả năng hấp thu O2 của nấm men, vì thế tốc độ sinh trưởng của nấm men giảm. Hoặc cũng có thể acid tannic liên kết mạnh với các thành phần này (đây là các lipid màng) nên đã làm giảm khả năng hấp thu O2 (Wauters và cộng sự, 2001a,2001b; Mazauric và Salmon, 2005) [95, 203, 204].
Hình 4.45: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L).
Soto và Huber (1968) khi nghiên cứu ảnh hưởng của tannin đến quá trình lên men phụ rượu champagne cũng đã kết luận rằng hàm lượng tannin cao ức chế sự sinh trưởng của nấm men. Mật độ tế bào cực đại giảm khoảng 3,6; 11,7; 22,5 và 29,7% khi thêm tannin với lượng 0,5; 1,7; 2,9 và 4,1g/L vào rượu vang có chứa 0,3g/L tannin [50].
Bên cạnh đó, chúng tôi còn nhận thấy rằng khi hàm lượng tannin ban đầu tăng từ 1,8 – 2,8g/L thì mật độ tế bào nấm men tự do cực đại cao hơn nấm men cố định và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại của tế bào tự do cũng cao hơn. Nhưng khi hàm lượng tannin nằm trong khoảng 9,8 – 17,8g/L thì mật độ tế bào tự do cũng như tốc độ sinh trưởng riêng của tế bào tự do đều thấp hơn so với tế bào cố định. Còn khi hàm lượng tannin là 3,8g/L thì tuy nấm men tự do có tốc độ sinh trưởng riêng cực đại lớn nhưng mật độ tế bào cực đại lại thấp hơn. Điều đó chứng tỏ rằng hàm lượng tannin cao ức chế sự sinh trưởng của nấm men tự do nhiều hơn so với nấm men cố định. Theo chúng tôi, nguyên nhân có thể là do: tannin là một đại phân tử nên khả năng khuếch tán qua gel alginate rất hạn chế. Vì thế, tế bào nấm men cố định ít tiếp xúc với tannin hơn nên ít bị ảnh hưởng hơn.
Qua kết quả khảo sát ANOVA (bảng 4.13), chúng tôi còn thấy rằng khi hàm lượng tannin ban đầu tăng từ 1,8 – 2,8g/L thì tốc độ sinh trưởng riêng cực đại µmax của nấm men cố định và nấm men tự do đều không bị ảnh hưởng (P < 0,05). Còn khi hàm lượng tannin tăng từ 2,8 – 3,8g/L thì µmax của tế bào cố định giảm chậm, khoảng 2 lần; trong khi đó, µmax của tế bào tự do giảm nhanh, khoảng 6 lần. Sau đó, khi tannin tăng từ 3,8 - 9,8g/L thì µmax giảm chậm lại, còn khi tannin tăng từ 9,8 lên tới 17,8g/L thì µmax giảm đi khoảng một nửa. Qua đó, chúng tôi thấy rằng nấm men tự do thực sự bị ức chế mạnh khi hàm lượng tannin là 3,8g/ L. Nấm men cố định cũng bắt đầu bị ức chế khi hàm lượng tannin ban đầu đạt đến giá trị này nhưng sự ức chế ít hơn so với nấm men tự do.
Hình 4.46: Sự thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi trong khoảng 1,8 – 9,8g/L).
Quan sát thời gian để tốc độ sinh trưởng riêng đạt đến giá trị cực đại của tế bào nấm men tự do và tế bào nấm men cố định, chúng tôi cũng nhận thấy rằng hàm lượng tannin có ảnh hưởng rõ ràng đến sự sinh trưởng của nấm men. Khi hàm lượng tannin nằm trong khoảng 1,8 – 2,8g/L thì thời gian này là khoảng 4h, còn khi hàm lượng tannin nằm trong khoảng 3,8 – 9,8g/L thì thời gian này khoảng 8h. Còn nếu như tăng lên đến 17,8g/L thì thời gian này là 12h. Như vậy, hàm lượng tannin càng cao thì sự khuếch tán cơ chất và sự hấp thu O2 diễn ra càng chậm, đồng thời ion sắt càng thiếu cho nên nấm men cần thời gian lâu hơn để đạt đến tốc độ sinh trưởng riêng cực đại.
Cũng tương tự như phần 4.1 đã khảo sát, sau khi đạt đến mật độ cực đại, mật độ tế bào nấm men cố định giảm chậm trong khi mật độ tế bào nấm men tự do giảm rất nhanh.
Nguyên nhân cũng có thể là do nấm men tự do bị ức chế bởi hàm lượng cồn có trong môi trường nhiều hơn so với nấm men cố định.
Hình 4.47: Sự thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate khi hàm lượng tannin ban đầu là 17,8g/L.
Bảng 4.28: Aûnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh trưởng riêng cực đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate.
Hàm lượng tannin ban đầu (g/L)
Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại µmax (h-1) Nấm men cố định Nấm men tự do
1,8 0,340 ± 0,008f 0,682 ± 0,013g
2,8 0,338 ± 0,009f 0,680 ± 0,014g
3,8 0,160 ± 0,012e 0,132 ± 0,006c
9,8 0,142 ± 0,013d 0,130 ± 0,011cd 17,8 0,071 ± 0,009b 0,052 ± 0,006a
Các giá trị trong bảng biểu thị giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn của 3 mẫu độc lập. Các giá trị có ký hiệu khác nhau biểu thị sự khác nhau có nghĩa (P < 0,05).