trong nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sử dụng chế phẩm nấm men cố định từ phƣơng phƣơng pháp bẫy – hấp phụ, đó là chế phẩm nấm men cố định với kích thƣớc của chất mang BC là 2cmx2cm, chế độ lắc 200 vòng/phút, thời gian ủ là 2 ngày và chế phẩm này có mật độ trung bình nấm men cố định đạt đƣợc là: 9,251x106 tế bào/cm3.
4.4 Khả năng ứng dụng của nấm men cố định bằng chất mang BC trong lên men rƣợu men rƣợu
Nhằm đánh giá khả năng ứng dụng của chế phẩm nấm men cố định bằng chất mang BC trong quá trình lên men rƣợu và khả năng tái sử dụng của chất mang này, chúng tôi thực hiện việc xét dựa trên cơ sở là các chỉ tiêu sinh học và hố lý cơ bản của q trình lên men rƣợu trong mơi trƣờng Hansen.
Dịch môi trƣờng Hansen thu đƣợc sau quá trình lên men rƣợu đuợc sử dụng cho các mẫu thí nghiệm: Mẫu đối chứng (ĐC) sử dụng tế bào nấm men tự do và các mẫu chế phẩm nấm men cố định qua các lần tái sử dụng trong quá trình lên men rƣợu.
Từ bảng 4.10 cho thấy hàm lƣợng chất khô (oBx), độ rƣợu và độ chua của dịch sau khi lên men giữa chế phẩm nấm men cố định qua 8 lần tái sử dụng và mẫu đối chứng khơng có sự khác biệt đáng kể.
Bảng 4.10. Một số chỉ tiêu hóa lý trong lên men rƣợu. Chỉ tiêu Đối chứng Số lần tái sử dụng Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 Thời gian (ngày) 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 0Bx 8,1 8,0 8,2 8,2 8,0 8,2 8,1 8,2 8,4 8,5 Đƣờng sót(g/l) 4,2 4,5 4,6 4,5 4,8 4,6 4,5 4,5 4,8 4,8 Độ chua (ml NaOH 1 N/100ml) 2,8 2,6 2,8 2,8 2,8 2,8 2,7 2,8 2,8 2,8 Độ rƣợu (%V) 9,2 9,0 9,0 9,0 9,2 9,5 9,5 9,0 8,8 7,1 OD 0,75 0,28 0,30 0,35 0,38 0,43 0,45 0,52 0,55 0,71 Tỷ lệ rửa trôi tế bào (%) - - - 8% 12% 15% 18% 26% 32% Tạp nhiễm - - - - - - - - - Phát hiện
Ghi chú: Đối chứng: Lên men bằng nấm men tự do; (-): Không phát hiện tạp nhiễm..
Đồ thị 4.4. So sánh độ rƣợu của dịch lên men giữa mẫu đối chứng và qua các lần tái
sử dụng chế phẩm.
Đồ thị 4.5. So sánh chỉ số mật độ quang giữa mẫu đối chứng với các lần tái sử dụng
chế phẩm nấm men cố định. 0 2 4 6 8 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ĐC Số lần tái sử dụng chế phẩm Đ ộ rƣ ợ u (% V ) Độ rƣợu (%V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ĐC Số lần tái sử dụng chế phẩm O D (6 0 0 n m ) OD
Từ đồ thị 4.5 và kết quả tỷ lệ rửa trôi của bảng 4.10 cho thấy sự hợp lý của kết quả thu đuợc. Các lần tái sử dụng chế phẩm nấm men cố định từ lần thứ 4 trở đi kết quả thu đƣợc là đã xuất hiện tế bào rửa trôi với số lƣợng tăng dần ở những lần tái sử dụng về sau và tại lần tái sử dụng thứ 9 thì hiện tƣợng rửa trơi khá cao với tỷ lệ là 32%. Tỷ lệ tế bào rửa trôi phù hợp với đồ thị 4.5 khi đo các mẫu sau lên men mật độ quang tại bƣớc sóng 600nm – đây cũng là bƣớc sóng đƣợc dùng để định lƣợng tế bào nấm men [12],[13].
Ở hai chỉ tiêu: thời gian lên men và độ rƣợu (đồ thị 4.4 và bảng 4.10) cho thấy có sự khác biệt ở lần tái sử dụng chế phẩm nấm men cố định thứ 8 và lần thứ 9. Tại lần tái sử dụng thứ 9, để đạt đƣợc nồng độ rƣợu là 8,8% thì phải kéo dài thời gian lên men là 7 ngày. Trong khi đó, tại lần tái sử dụng thứ 8 độ rƣợu đạt đƣợc là 9,0% nhƣng thời gian lên men chỉ cần 6 ngày (bảng 4.10). Điều này có thể giải thích là lƣợng tế bào nấm men trong chế phẩm trong lần tái sử dụng thứ 9 đã giảm (giảm 26%) chính vì thế hoạt lực lên men rƣợu (khả năng chuyển hóa đƣờng thành rƣợu) của chế phẩm nấm men cố định ở lần tái sử dụng thứ 9 cũng đã giảm đáng kể so với lần thứ 8.
Mặt khác, khi xét chỉ tiêu sự tạp nhiễm của bảng 4.10 cho thấy: sự tạp nhiễm phát hiện ở lần thứ 9 lên men tái sử dụng chế phẩm nấm men cố định.
Số liệu xử lý cho thấy khơng có sự khác biệt các chỉ tiêu theo dõi qua 8 lần tái sử dụng (bảng 4.10).
Nhƣ vậy khả năng tái sử dụng chế phẩm nấm men cố định trên chất mang BC là 8 lần.
Phân tích ƣu thế chất mang BC so với những chất mang truyền thống khác với alginate là chất mang đại diện, chúng tơi có một số nhận xét thể hiện qua bảng 4.11.
Bảng 4.11. So sánh các chất mang trong kỹ thuật cố định tế bào nấm men. Chất mang
Các tính chất
Cellulose vi khuẩn (BC) Alginate
1. Phƣơng pháp cố định
Gồm 2 phƣơng pháp:
- Bẫy – hấp phụ: gồm hai giai đoạn: hấp phụ vi khuẩn trên bề mặt BC – bẫy tăng sinh trên và trong chất mang BC. Nhốt chủ động: nhốt tế bào vi sinh vật vào trong lòng chất mang nhờ vào áp suất nén của máy hút chân không
Phƣơng pháp bẫy: nhốt tế bào trong lòng chất mang dựa vào khả năng tạo gel [8], [10].
2. Tính chất cơ lý, độ cứng
Độ chịu lực cao [5], [8]. Mềm, dễ vỡ dƣới tác động khuấy, đảo [8], [10]. 3. Khả năng phù
hợp hình dạng thiết bị
Dạng hạt, màng với kích thƣớc mong muốn (dày, mỏng, lớn, nhỏ…) - Dạng hạt [8], [10]. - Dạng màng [8]. 4. Tác động kìm hãm vi sinh vật cố định.
Tác động bảo vệ tế bào [8]. Chƣa phát hiện tác động kìm hãm tế bào.
5. Độ bền chất mang trong tái sử dụng.
Sau khi hết tái sử dụng tế bào cố định, vẫn có khả năng tái sử dụng chất mang (khả năng này hồn tồn khơng có ở những chất mang khác).
Đặc điểm này khơng có, dễ bị yếu tố ngoài tác động.
6. Khả năng tái sử dụng Số lần tái sử dụng khá cao: 8 lần 4 – 5 lần [10],[58],[59]. 7. Tính kinh tế của chất mang. Rẻ. Đắt.
8. An toàn sinh học An toàn. An toàn.
Và nhƣ vậy, ƣu thế của chất mang BC so với chất mang alginate truyền thống thể hiện qua các tính chất:
- Tính chất cơ lý bền, độ chịu lực cao nên chịu đƣợc các điều kiện khuấy đảo trong lên men.
- Dễ dàng phù hợp với hình dạng thiết bị. - Khả năng tái sử dụng cao.
Chƣơng 5 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận
Qua các kết quả nghiên cứu thu nhận đƣợc với chủng A. xylinum BC16, chúng tôi rút ra đƣợc 1 số kết luận nhƣ sau:
- Công thức môi trƣờng dinh dƣỡng tối ƣu là: nồng độ glucose , (NH4)2SO4 và (NH4)2HPO4 với giá trị tƣơng ứng là 20g/l môi trƣờng, 8g/l môi trƣờng và 2g/lmôi trƣờng. Tại pHopt = 4,4 cho sản lƣợng BC khô thu đƣợc cao nhất, đạt 5,942g/l môi trƣờng.
- Cellulose vi khuẩn sau khi xử lý có khả năng làm chất mang cố định tế bào nấm men bằng phƣơng pháp bẫy – hấp phụ và phƣơng pháp nhốt chủ động:
+ Với phƣơng pháp bẫy – hấp phụ, chế phẩm nấm men cố định trên BC với kích thƣớc 2cmx2cm, chế độ lắc 200 vịng/phút trong 30 phút đầu hấp phụ và thời gian ủ là 2 ngày thì mật độ tế bào nấm men cố định trên chất mang đạt giá trị cao nhất là: 9,251x106
tế bào/cm3.
+ Phƣơng pháp nhốt chủ động đã cố định đƣợc số lƣợng lớn tế bào nấm men trên chất mang BC với mật độ là: 1,102x107
tế bào/cm3. Phƣơng pháp nhốt chủ động đuợc thực hiện trong nghiên cứu nhằm mục đích thăm dị, khai thác thêm những phƣơng pháp cố định khác nhau nhằm khẳng định thêm về khả năng sử dụng BC làm chất mang.
- Khả năng tái sử dụng chế phẩm nấm men cố định trên chất mang BC theo phƣơng pháp bẫy – hấp phụ là 8 lần.
Vì chỉ nhằm mục đích tìm hiểu và khai thác khả năng sử dụng BC làm chất mang nên chúng tôi chỉ khảo sát các biến động về các chỉ tiêu sinh học, hóa lý cơ bản của q trình lên men rƣợu trên môi trƣờng Hansen, không khảo sát ứng dụng của chế phẩm nấm men cố định nhằm mục đích thu nhận sản phẩm lên men.
Từ những kết quả thu đƣợc là những minh chứng về khả năng sử dụng BC làm chất mang dùng cố định tế bào nấm men.