Phần 4 Kết quả thảo luận
4.3. Kết quả nghiên cứu cải thiện hàm lượng protein của bột và bã sắn
4.3.3. Xác định sự biến đổi hàm lượng protein của bột và bã sắn trong quá
trình lên men
a. Đánh giá sự biến đổi thành phần protein của bột sắn
Kết quả xác định sự biến đổi hàm lượng protein của bột sắn trong quá trình lên men bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae với 3 mức bổ sung ure được trình bày ở bảng 4.7.
Bảng 4.9. Kết quả xác định hàm lượng protein của bột sắn lên men Công Công thức Ngày Protein thô (% VCK) N phi protein (% VCK) Protein thuần (% VCK) Protein thuần /Protein thô (%) 0 2,75 0,20 2,55 92,72 CT1 1 5,69h 1,88b 3,81d 67,07d 3 7,56g 1,59d 5,97c 78,98c 5 9,14c 1,34f 7,81b 85,45ab 7 8,86d 1,36f 7,50b 84,62ab CT2 1 5,73h 1,66d 4,07d 71,09d 3 8,71e 1,01h 7,51b 86,22a 5 10,41a 1,18g 9,23a 88,64a 7 10,13b 1,15g 8,98a 88,62a CT3 1 5,53i 2,51a 3,02e 54,58e 3 7,82f 1,75c 6,27c 80,19bc 5 8,87d 1,45e 7,42b 83,65abc 7 8,74e 1,34f 7,40b 84,67ab SEM 0,0181 0,017 0,084 1,076 Giá trị P <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
Qua kết quả ở bảng 4.7, chúng tôi có nhận xét:
Bột sắn sử dụng trong nghiên cứu này có hàm lượng protein thô thấp chỉ chiếm 2,75%VCK. Tuy nhiên, khi sử dụng để lên men với nấm men có bổ sung ure thì hàm lượng protein thô của tất cả các công thức đã tăng trong khoảng từ 5,53% – 10,41% VCK. Hay nói cách khác hàm lượng protein thô của bột sắn sau khi lên men đã tăng lên gấp 101,2 đến 278,55% so với ban đầu.
Ở tất cả 3 công thức CT1, CT2 và CT3, hàm lượng protein tăng dần từ ngày lên men đầu tiên đến ngày thứ 5 sau đó có xu hướng giảm dần. Protein thô có xu hướng tăng cao nhất ở thời điểm lên men ngày thứ 5 và cao nhất ở công thức CT2 với 10,41% VCK, tăng 278,55% so với ban đầu. Hàm lượng protein thô ở CT2 đạt 9,14%VCK và CT3 đạt thấp nhất 8,87%VCK sau 5 ngày lên men.
Sự tăng hàm lượng protein bắt đầu diễn ra mạnh mẽ ở giai đoạn từ 3-5 ngày lên men. Giai đoạn này tế bào nấm men thu được cũng tăng nhanh chóng và đạt đỉnh cao nhất vào ngày thứ 5. Khi số lượng TB nấm men bắt đầu giảm ở ngày thứ 7 thì hàm lượng protein thô của bột sắn lên men cũng có xu hướng không tăng thêm mà bắt đầu giảm đi.
Tương tự như vậy, hàm lượng protein thuần cũng đạt cao nhất sau 5 ngày lên men và giảm dần ở ngày thứ 7. So sánh giữa 3 công thức lên men, chúng tôi thấy công thức CT2 có hàm lượng protein thuần cao nhất với 9,23%VCK và thấp nhất ở CT3 là 7,42%. Hàm lượng protein thuần sẽ làm tăng giá trị của bột sắn khi sử dụng làm thức ăn chăn nuôi.
Sự biến động hàm lượng N phi protein không theo xu hướng như đối với protein thô. Hàm lượng N phi protein tăng thì hàm lượng protein thuần giảm và ngược lại. Cụ thể: hàm lượng N phi protein ở ngày lên men đầu tiên cao sau đó giảm dần. Kết quả này có thể là do sự bổ sung ure trong tất cả các công thức ở ngày đầu lên men chưa được sử dụng hết nên đã làm tăng hàm lượng N phi protein trong nguyên liệu. Sau đó, khi nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh sẽ sử dụng N trong ure để tổng hợp nên protein của bản thân và hàm lượng N phi protein đã giảm trong khi đó giá trị protein thuần tăng lên.
Trong nghiên cứu này, hàm lượng N phi protein không chỉ là lượng N có trong ure không được sử dụng hết mà có thể có trong các thành phần khác như các axit amin tự do, các amin hình thành trong quá trình phân giải protein, các thành phần lipid có chứa N, các sản phẩm chuyển hóa sơ cấp, thứ cấp của nấm men.
Chumpawadee and Soychuta (2009) đã báo cáo rằng, hàm lượng N phi protein của bã sắn lên men với nấm men giảm rõ rệt so với bã sắn lên men tự nhiên. Khi sử dụng bột sắn làm thức ăn cho bò sữa, hàm lượng N phi protein trong thức ăn thấp sẽ giúp làm giảm hàm lượng N phi protein trong sữa.
b. Đánh giá sự biến đổi hàm lượng protein của bã sắn
Kết quả xác định sự biến đổi hàm lượng protein của bã sắn trong quá trình lên men với nấm men được trình bày ở bảng 4.8
Bảng 4.10. Kết quả xác định hàm lượng protein của bã sắn lên men Công Công thức Ngày Protein thô (% VCK) N phi protein (% VCK) Protein thuần (% VCK) Protein thuần/Protein thô (%) 0 2,58 0,35 2,23 86,43 CT1 1 5,82j 2,49b 3,33k 57,22j 3 7,42g 1,40g 6,02g 81,13e 5 8,34d 1,33hi 7,01d 83,98bc 7 7,78f 1,38gh 6,40f 82,26d CT2 1 5,92i 2,24c 3,68j 62,16h 3 8,49c 1,38gh 7,11c 83,75c 5 9,32a 1,25j 8,07a 86,59a 7 8,63b 1,30ij 7,33b 84,94b CT3 1 5,48k 3,26a 3,22l 58,76i 3 7,08h 1,85d 5,23i 73,87g 5 8,03e 1,50f 6,53e 81,32de 7 7,43g 1,58e 5,85h 78,73f SEM 0,010 0,011 0,011 0,203 Giá trị P <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
Qua kết quả ở bảng 4.10, chúng tôi có nhận xét như sau: Bột sắn sử dụng trong nghiên cứu này có hàm lượng protein thô thấp chỉ chiếm 2,58%VCK. Tuy nhiên, khi sử dụng để lên men với nấm men có bổ sung urê thì hàm lượng protein thô của tất cả các công thức đã tăng trong khoảng từ 5,48 – 9,32% VCK.
Hay nói cách khác hàm lượng protein thô của bột sắn sau khi lên men đã tăng lên gấp 112,4 đến 261,24% so với ban đầu.
Ở tất cả 3 môi trưởng CT1, CT2 và CT3, hàm lượng protein tăng dần từ ngày lên men đầu tiên đến ngày thứ 5 sau đó bắt đầu giảm dần. Protein thô có xu hướng tăng cao nhất ở thời điểm lên men ngày thứ 5 và cao nhất ở môi trường CT2 với 9,32% VCK, tăng thêm 7,74%VCK so với ban đầu. Trong khi đó hàm lượng protein thô của CT1 và CT3 không có sự sai khác rõ rệt
Tương tự như vậy, hàm lượng protein thuần cũng đạt cao nhất sau 5 ngày lên men và giảm dần ở ngày thứ 7. So sánh giữa 3 công thức lên men, chúng tôi thấy CT2 có hàm lượng protein thuần cao nhất với 8,87%VCK. Hàm lượng protein thuần ở hai công thức còn lại không có sự sai khác rõ rệt
Hàm lượng N phi protein cao nhất ở CT3 với mức bổ sung ure là 53,5g/kg và đạt mức cao nhất ở ngày lên men thứ nhất. Có thể thấy rõ, hàm lượng N phi protein ở cả 3 công thức đều cao nhất ở ngày lên men đầu tiên sau đó giảm dần. Kết quả này có thể là do sự bổ sung ure trong tất cả các công thức ở ngày đầu lên men chưa được sử dụng hết nên đã làm tăng hàm lượng N phi protein trong nguyên liệu. Sau đó, khi nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh sẽ sử dụng N trong ure để tổng hợp nên protein của bản thân và hàm lượng N phi protein đã giảm trong khi đó giá trị protein thuần tăng lên
Đến ngày lên men thứ 7, ở CT1 và CT3, hàm lượng N phi protein lại có xu hướng tăng nhẹ. Như vậy, khi quá trình sinh trưởng của nấm men dừng lại, số tế bào sinh ra ít hơn số tế bào chết đi thì có hiện phân giải protein của tế bào Trong nghiên cứu này, hàm lượng N phi protein không chỉ là lượng N có trong ure không được sử dụng hết mà có thể có trong các thành phần khác như các axit amin tự do, các amin hình thành trong quá trình phân giải protein, các thành phần lipid có chứa N, các sản phẩm chuyển hóa sơ cấp, thứ cấp của nấm men.
Đến ngày lên men thứ 7, ở CT1 và CT3, hàm lượng N phi protein lại có xu hướng tăng nhẹ. Như vậy, khi quá trình sinh trưởng của nấm men dừng lại, số tế bào sinh ra ít hơn số tế bào chết đi thì có hiện phân giải protein của tế bào nấm men, các sản phẩm của quá trình phân giải protein tạo thành sẽ dẫn đến hàm lượng N phi protein có xu hướng tăng trở lại và đồng thời hàm lượng protein thuần giảm.
Biểu đồ 4.4. Hàm lượng protein của bã sắn trong quá trình lên men
c. So sánh hàm lượng protein thô của bột và bã sắn lên men
Kết quả ở bảng 4.9 và biểu đồ 4.5 cho thấy hàm lượng protein thô thu được sau khi lên men bột và bã sắn có sự sai khác đáng kể.
So sánh giữa hai cơ chất lên men là bột sắn và bã sắn chúng tôi thấy, hàm lượng protein thô của cả hai cơ chất đều đạt cao nhất ở mức bổ sung 32,6g/kg. Tuy nhiên, mức tăng protein cao hơn ở công thức lên men với bột sắn.
Theo Bùi Quang Tuấn (2005), hàm lượng tinh bột của bã sắn khá thấp, chỉ chiếm 8%, nhưng hàm lượng xơ cao từ 15-20%. Ngược lại, bột sắn nghiền lại có hàm lượng tinh bột cao hơn rất nhiều. nấm men có khả năng sử dụng tinh bột nhưng khả năng phân giải xơ thì kém hơn rất nhiều so với nấm sợi
Bảng 4.11 So sánh biến động hàm lượng protein thô của bột sắn và bã sắn lên men của bột sắn và bã sắn lên men
Thời gian lên men (ngày) Protein thô (%VCK) Bột sắn Bã sắn CT1 CT2 CT3 CT1 CT2 CT3 1 5,69 5,73 5,53 5,82 5,92 5,48 3 7,56 8,72 7,82 7,42 8,49 7,08 5 9,14 10,41 8,87 8,34 9,32 8,03 7 8,86 10,13 8,74 7,78 8,63 7,43
Theo Azoulay et al. (1980) bột sắn khô có hàm lượng tinh bột khoảng 70%, độ ẩm 10%. Aryee et al. (2006) cho biết hàm lượng tinh bột của bột sắn thô trước khi tinh chế của 31 giống sắn ở Ghana dao động từ 67,92-88,11%. Sira và cs. (2007) đã báo cáo rằng sắn sau khi lột vỏ, phơi khô và nghiền có tới 86,25% tinh bột, trong đó hàm lượng amylose chiếm tới 28,75%. Hàm lượng amylose ở củ sắn có thể dao động từ 17,1-22,6% (Padonou et al., 2005). Các amylose có khả năng hòa tan trong nước và dễ bị thủy phân bởi ezyme α và β amylase. Nấm men dễ dàng sử dụng các tinh bột tan như nguồn cung cấp năng lượng cho quá trình sinh trưởng. Trong nghiên cứu này, các công thức lên men đều được bổ sung một lường đường glucose như nhau. Như vậy, có thể thấy hàm lượng tinh bột của bột sắn cao hơn bã sắn là nguyên nhân dẫn đến kết quả hàm lượng protein của bột sắn lên men cao hơn ở bã sắn.
Theo Azoulay et al. (1980), nấm men có thể lên men trực tiếp tinh bột ở dạng hòa tan để chuyển hóa thành protein của TB mà không cần thủy phân thành đường. Năng suất sử dụng tinh bột của TB nấm men từ 50-55% và hệ số chuyển
hóa tinh bột thành protein TB là gần 1:3. Các tác giả cho biết, trong quá trình lên men bột sắn với nấm men Candida tropicalis, lượng tinh bột được nấm men sử dụng là 40% và hàm lượng protein thô thu được tăng 12% so với ban đầu.
Biểu đồ 4.5. So sánh hàm lượng protein của bột sắn và bã sắn sau 7 ngày lên men
Kỹ thuật lên men rắn được cho là có nhiều ưu điểm khi sử dụng để lên men làm giàu protein ở bột và bã sắn so với kỹ thuật lên men lỏng. Từ năm 1977, Raimbault và cs. đã đưa ra quy trình lên men làm giàu protein ở bột sắn với phương pháp lên men rắn với nấm sợi. Với quy trình này, hàm lượng protein thô của bột sắn đã tăng từ 1% ban đầu lên 18-20%, tức là tăng 1700-1900% chỉ sau 30h lên men. Sau đó, các tác giả tiếp tục sử dụng các chủng nấm sợi phân lập ở Mỹ, châu phi và châu Á để lên men làm giàu protein của bột sắn. Kết quả đã làm tăng hàm lượng protein từ 10,9-16,5% (Raimbault et al.,1985).
Bên cạnh nấm sợi, nấm men Saccharomyces cerevisiae được sử dụng để lên men với mục đích cải thiện hàm lương protein của bột và bã sắn. Oboh (2006) đã báo cáo rằng hàm lượng protein của vỏ sắn lên men bằng phương pháp lên men rắn với hỗn hợp Saccharomyces cerevisiaevà Lactobacillus spp. đã tăng từ 8,2% - 21,1% . Boonnop et al. (2009) đã sử dụng men bánh mì để lên men sắn lát và bã sắn tươi với mức bổ sung ure là 48g/kg. Sau 5 ngày lên men ở 25oC, hàm lượng protein thô của sắn lát đã tăng từ 3,4 lên 32,5% VCK (tăng 9,6 lần) và
của bã sắn tươi đã tăng từ 3,2% lên 21,1% VCK (tăng 6,6 lần). Tương tự, Kaewwongsa et al. (2011) cũng đã báo cáo hàm lượng protein thô và protein thuần thu được cao nhất là 31,6% và 29,0%VCK khi lên men bột sắn với 5% nấm men Saccharomyces cerevisiae trong 5 ngày.
Giá trị protein của bột và bã sắn đã được cải thiện sau khi lên men với nấm men trong nghiên cứu này có thể giải thích là do sự tăng nhanh chóng về số lượng tế bào hay còn gọi là sinh khối protein đơn bào trong quá trình lên men (Antai and Mbongo, 1994; Oboh, 2002).
Bên cạnh đó, hàm lượng protein tăng cũng có liên quan đên khả năng sản sinh một số enzyme ngoại bào như amylase, linamarase và cellulase vào môi trường bột, bã sắn trong quá trình lên men của nấm men S. cerevisiae (Oboh and Akindahunsi, 2003).