hình thành của nang bào tử. Trong quá trình sinh s ản vô tính, chồi mới phát triển từ men mẹ khi các điều kiện thích hợp v à sau đó, khi chồi đạt tới kích thước của men trưởng thành thì nó tách ra kh ỏi men mẹ. Khi các điều kiện dinh dưỡng kém các men có khả năng sinh sản hữu tí nh sẽ tạo ra các nang bào tử.
2.8.2.1.Sinh sản vô tính:
Sinh sản vô tính ở nấm men th ường gặp nhất là nẩy chồi, khi một chồi ho àn chỉnh sẽ phát triển ngay, ở đó chồi sẽ nối liền với tế b ào mẹ (bud scar) và khi chồi rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản (birth scar).
Sự phân đôi (fission) không nhận thấy ở Saccharomyces cerevisiae nh ưng thường gặp ở Schizosaccharomyces.
Các giai đoạn phát triển ở chồi v à chồi tách ra khỏi tế b ào mẹ
Nẩy chồi ở nấm men
Hình 12. Sự nảy chồi ở nấm men 2.8.2.2. Sinh sản hữu tính:
Nấm men không sinh ra các cơ quan sinh d ục mà chúng sinh ra hai t ế bào dinh dưỡng mà nhiệm vụ giống nh ư các giao tử; Quá trình hợp tế bào chất (plasmogamy) và hợp nhân (karyogamy) xảy ra v à thành lập tế bào nhị bội, nang và cuối cùng là bào tử nang thành lập trong nang.
Hình 13: Giai đoạn sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae
Số bào tử nang tùy thuộc vào số lần phân chia nhân nh ưng thường là 8, bào tử nang được giải phóng, nẩy mầm để h ình thành tế bào dinh dưỡng mới từ đây chúng sinh sản vô tính bằng sự nẩy chồi hay ph ân đôi.
Tuy nhiên, sinh s ản hữu tính không phải đ ơn giản. Theo Guilliermond (1949), nấm men có 3 loại chu kỳ sinh tr ưởng hay vòng đời khác nhau đ ược mô tả ở 3 loại nấm men: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ludwigii và Schizosaccharomyces octosporus.
• Saccharomyces cerevisiae
cả hai α trong 1 nang với 2 bào tử nang mang gen hay a sẽ tạo ra α loại gen phát triển độc lập. Khi tiến ành tiếp hợp, mỗi loài α và a sẽ tiếp hợp thành một chồi mang tính giao tử rồi hai giao tử tế b ào hợp tử (zygote), sau đó tế b ào tiếp hợp nẩy chồi cho ra một tế bào giống hệt như tế bào tiếp hợp nhưng mang 2n NST, t ế bào tiếp hợp phát triển th ành nang (tế bào tiếp hợp to hơn tế bào dinh dưỡng và có hình bầu dục) và trong điều kiện môi trường bất lợi, tế b ào tiếp hợp giảm phân để hình thành 4 tế bào đơn bội trong đó 2 tế b ào đơn bội mang gen a v à 2 tế bào đơn bội mang gen α.
2.9. Đặc điểm nấm men d ùng trong sản xuất
Không thể đơn thuần dựa vào hình thái kích th ước, hay khả năng l ên men của nấm men để xác định nấm men tốt hay xấu, c ần có sự phối hợp giữa các thông số này. Kết quả phân tích nấm men bánh m ì hiện được sản xuất ở Liên Xô và một số nước khác, người ta đã đưa ra các tiêu chu ẩn nấm men Saccharomyces cerevisiae được chọn để sản xuất men bánh m ì như sau:
- Tế bào lớn, có dạng hình cầu hay hình trứng, đường kính ít nhất 7×11 mm. - Hoạt tính maltase:biểu thị thời gian để 1g nấm men ép phóng thích ra 10ml CO2 khi lên men 20 ml dung d ịch đường maltose 5%≤70 phút.
- Hoạt lực làm dậy bột: biểu thị thời gian 5g nấm men ép l àm nở khối bột 280g đến chiều cao 1,5cm theo khuôn có kích th ước xác định, không quá 45 phút .
- 100% bền vững với rỉ đường : chỉ tiêu này được đưa ra sau nhiều năm nghiên cứu, cho thấy nấm men c àng nhạy cảm với nồng độ rỉ đ ường thì khả năng sinh sản qua các thế hệ c àng nhanh. Ch ủng nấm men đ ược đánh giá là bền vững 100% đối với rỉ đ ường, nếu chúng tồn tạ i 6-7 thế hệ mà không bị chết trong môi trường có nồng độ rỉ đ ường cao.
- Khả năng tích lũy sinh khối nấm men là 0,2/giờ, trong điều kiện nuôi nấm men có sục khí, môi trường có nồng độ chất khô là 8% ở 30ºc trong 6 giờ, được tính theo công thức sau :
Trong đó ml: sinh khối nấm men sau 6 giờ nuôi m :sinh khối nấm men
Saccharomyces cerevisiae . Saccharomyces cerevisiae
saccharomyces cerevisiae
Hình 14: Một số hình ảnh về saccharomyces: 2.10. Công nghệ sản xuất nấm men bánh mì
2.10.1. Nguyên liệu trong sản xuất nấm men bánh mì2.10.1.1. Nước 2.10.1.1. Nước
Nước được coi là nguyên liệu chính trong sản xuất vì đây là công nghệ lên men chìm hiếu khí. Nước sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mỳ là nước sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày. Trong trường hợp sử dụng nước giếng hoặc nước bề mặt khác, phải xử lý để đạt chất lượng nước dùng trong sinh hoạt. Yêu cầu của nước:
¾Có độ cứng từ 4 - 8° (1° cứng ≈ 10mg CaO/lít). ¾Không màu, không mùi, không vị.
¾Các chất sau không được quá mức cho phép (mg/l): Cl- < 0.5; SO4 2- < 80; As < 0,05; Zn< 5; Cu <3; FeO < 3.
2.10.1.2. Nguồn hydratcacbon
Hydratcacbon sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì thường là đường có trong rỉ đường (mật rỉ). Như vậy rỉ đường là nguyên liệu chính thứ hai dùng trong sản xuất nấm men bánh mì. Rỉ đường có hai loại : rỉ đường từ quá trình sản xuất đường từ mía và từ củ cải đường. Rỉ đường từ hai nguồn nguyên liệu khác nhau này có nhiều đặc điểm vật lý và hoá học giống nhau. Tuy nhiên, giữa 2 loại nguyên liệu này có một số chất có thành phần khác nhau.
Bảng 3. Thành phần hóa học của 2 loại rỉ đường:
Những đặc tính quan trọng của rỉ đường phù hợp với quá trình lên men : - Chứa hàm lượng đường cao.
- Ngoài đường saccharose còn chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, các chất thuộc vitamin và các chất điều hoà sinh trưởng. Trong đó có vitamin H (biotin) là chất kích thích sinh trưởng đối với phần lớn nấm men. Trong 2 loại rỉ đường thì rỉ đường từ mía có hàm lượng biotin cao hơn rỉ đường từ củ cải đường. Chính vì thế, ở nhiều nước không có mía, người ta phải nhập rỉ đường từ mía về trộn chung với rỉ đường từ củ cải đường để đảm bảo hàm lượng biotin cho nấm men phát triển. Tuy nhiên rỉ đường cũng có những đặc điểm không phù hợp với quá trình lên men.
Muốn sử dụng chúng cho quá trình lên men, ta phải tiến hành một số quá trình xử lý. Các đặc điểm ảnh hưởng quá trình lên men là :
- Rỉ đường thường có màu nâu sẫm, được tạo ra trong quá trình chế biến đường. Màu này rất khó bị phá hủy trong quá trình lên men. Sau khi lên men, chúng sẽ bám vào sinh khối nấm men và tạo cho nấm men có màu vàng sẫm. Màu này không phải màu tự nhiên của nấm men và việc tách màu ra khỏi sinh khối rất tốn kém và khó khăn. Các chất màu này bao gồm các hợp chất caramen, phức chất của phenol – Fe +2, Melanoidin, Melanin.
- Hàm lượng đường khá cao, nên khi tiến hành lên men phải pha loãng tới nồng độ thích hợp cho sự phát triển của nấm men.
- Hệ keo trong rỉ đường có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men. Hệ keo trong rỉ đường hình thành bởi protein và pectin. Hệ keo này tạo ra độ nhớt cao làm giảm khả năng hoà tan của oxy, làm cản trở quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men. Nếu hệ keo không được phá sẽ gây thoái hoá tế bào, dẫn đến hiệu suất thu nhận sinh khối nấm men thấp.
- Rỉ đường là chất dinh dưỡng khá lý tưởng nên rất dễ bị nhiễm vi sinh vật lạ. Do đó chất lượng của rỉ đường cũng dễ bị thay đổi theo thời gian bảo quản.
Ngoài ra, người ta còn sử dụng bột khoai mỳ, bột ngô, gạo đã nấu,… để làm nguồn thức ăn cung cấp hydratcacbon cho nấm men.
2.10.1.3. Nguồn phospho và nitơ:
Trong sản xuất nấm men bánh mì, người ta thường sử dụng urea như nguồn nitơ và diamonphotphat (DAP) như nguồn chứa nitơ và phospho. Ngoài ra, có nhiều hợp chất vô cơ khác của photpho và nitơ có thể dùng để nuôi nấm men như (NH4)2SO4, NH4OH, H3PO4, Ca(H2PO4)2, nhưng hai nguồn trên được sử dụng nhiều trong nông nghiệp, dễ mua và rẻ. Lượng DAP sử dụng từ 0,15 – 0,3%.
2.10.1.4. Nguồn kali và magie:
Trong sản xuất nấm men, người ta dùng K2CO3 và KCl làm nguồn cung cấp kali và MgSO4.7H2O, hay MgCl2 làm nguồn cung cấp magie.
2.10.1.5. Không khí:
Quá trình lên men tạo sinh khối nấm men là quá trình lên men hiếu khí nên cần phải sục không khí vào dịch lên men. Không khí sử dụng có thể có lẫn các vi sinh vật lạ gây hại cho quá trình lên men, do đó không khí cần được qua thiết bị lọc trước khi vào thiết bị lên men.
dịch, áp suất khí CO2 làm vỡ tung bọt thoát ra ngoài. Có thể dùng acid oleic hay dầu lạc, dầu cám, dầu thầu dầu, nồng độ từ 0,005 – 0,01% so với dung dịch cần phá bọt.
2.10.3.1. Xử lý rỉ đường
Rỉ đường là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp đường. Rỉ đường mía hoặc rỉ đường củ cải đều là nguồn nguyên liệu rất tốt cho công nghiệp vi sinh, trong đó có công nghiệp sản xuất nấm men. Trong rỉ đường chứa tới 60 – 75% đường, trong đó phần lớn là saccharose, giàu chất khoáng, nhưng thiếu phospho và có thể thiếu nguồn nitơ dinh dưỡng cho nấm men. Rỉ đường mía khá giàu biotin (vitamin H). Đặc biệt là cả hai loại rỉ đường đều thấy có mặt các vi khuẩn không sinh bào tử và các loài sinh bào tử với số lượng khá lớn. Do vậy, muốn đưa rỉ đường vào nuôi cấy nấm men cần phải xử lý:
Xử lý rỉ đường gồm hai phương pháp sau: a. Phương pháp hóa học:
– Pha loãng đường theo tỷ lệ 1:1 (1 rỉ đường + 1 nước theo thể tích) – Acid hóa bằng acid H2SO4.
– Bổ sung nguồn N và P cùng các chất kháng khuẩn rồi khuấy đều.
– Gia nhiệt có thể tới 1200C trong 10 phút, 1100C trong 30 phút, hoặc 80 – 950C trong vòng 45 – 60 phút. Khi gia nhiệt khuấy đều.
– Để yên khoảng 4 giờ để lắng cặn. Lấy phần trong phía trên cặn để chuẩn bị dịch nuôi men nhân giống.
b. Phương pháp cơ học:
Dùng máy ly tâm để loại chất bẩn, chất keo có ưu điểm hơn so với phương pháp hóa học về phương diện kinh tế và thời gian, giảm thất thoát so với phương pháp hóa học 2% còn 0.14%. Trước khi ly tâm pha loãng rỉ đường với nước theo tỷ lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, tùy thuộc vào thành phần muối canxi trong rỉ đường. Nếu lượng muối canxi trong rỉ đường < 0.5% thì pha loãng 1:1, nếu là 0.6% thì pha loãng 1:2, hơn 1% thì pha loãng 1:4.
Ngoài ra nếu gặp rỉ đường bị xấu hay bị thiếu thì ta phải tiến hành xử lý rỉ đường. Nếu rỉ đường không đủ chất dinh dưỡng cho nấm men (chẳng hạn như nhu cầu nấm men đối với Mg ≥ 0,15% cao hơn nồng độ có trong rỉ đường) cần bổ sung cho đủ để nấm men có thể tăng trưởng được. Riêng đối với rỉ đường xấu, tùy yếu tố ảnh hưởng mà xử lý như sau :
Ở nước ngoài, để sản xuất men thương phẩm,thường dùng men mẹ lớn, bảo quản dưới dạng men sữa, có hàm lượng từ 300-700g/l. Giai đọan nuôi men mẹ thường tiến hành trong điều kiện vô trùng, hệ thống nuôi nấm men kín, nguyên liệu được khử trùng hoặc triệt để trong nồi hấp áp suất hoặc ở 1000C trong 60 phút. Chẳng hạn ở Anh, Hunggari, Tiệp Khắc người ta nuôi nấm men mẹ trong phòng thí nghiệm gồm 3 giai đoạn. Ở Thụy Điển, Liên Xô gồm 4 giai đoạn, Ý gồm 5 giai đoạn và 1 giai đoạn cuối sản xuất men mẹ trong phân xưởng giống sạch. Thời gian sản xuất thay đổi từ 3 – 6 ngày.
Trong quy trình sản xuất men mẹ, ở các nước này thường dùng môi trường tổng hợp, nhất là các giai đọan trong phòng thí nghiệm như: nước mạch nha, cà chua, cà rốt, dịch tự phân của nấm men, đường glucose, maltose làm nguồn cacbon và nitơ, vitamin cho nấm men. Giai đoạn sản xuất men mẹ trong phân xưởng giống sạch tuy không vô trùng triệt để, nhưng nguyên liệu, nước đều được khử trùng ở 1000C trong 60 phút, hoặc được xử lý hypocloric.
Ở nước ta, hầu như chỉ có giai đoạn giống gốc, được thực hiện trong phòng thí nghiệm, các giai đoạn nhân giống tiếp theo đều thực hiện trong điệu kiện vô trùng tương đối, hệ thống nuôi men từ giai đoạn 4 trở đi là hệ thống hở và môi trường sử dụng thường không được giàu như các quy trình trên.
Nguồn hydratcacbon: tính trên rỉ đường hoặc rỉ đường có bổ sung nước mạch nha: 12 – 15% chất khô.
– Ammonium sunfat: từ 0,1 – 0,3%. – Urê: 0,1 – 0,15%.
– DAP: 0,1% hay acid photphoric 0,06%. – Magie sunfat 0,05%.
men sữa. Mầm men trong thể tích trên lại tiếp tục được nhân lên theo cách thức tuần hoàn để sản xuất men ép thành phẩm như sau:
Lắng ly tâm lấy men thành phẩm
Từ giai đoạn ống nghiệm đến giai đoạn 200L có thể xem như giai đọan men mẹ yêu cầu về chất lượng không được để nhiễm men dại hay vi khuẩn. Nếu không có điều kiện nhân giống từ ống nghiệm gốc, có thể ly tâm lấy men trong giai đoạn này để sử dụng cho đợt nuôi men tiếp theo. Nếu để lắng và ly tâm tiếp theo trong giai đoạn này men mẹ phải đạt được các chỉ tiêu sau đây:
– Hoạt lực làm dậy bột ≤ 45phút. – Độ bền vững > 72 giờ.
– Hoạt tính zymase ≤ 45 phút. – Hoạt tính maltase ≤ 70 phút.
– Tính nhạy cảm thẩm thấu ≤ 10 phút.
– Cũng có thể đánh giá sơ bộ bảng đặc điểm hình thái và vài đặc điểm của một số cơ
quan của tế bào khi nhuộm và quan sát dưới kính hiển vi. – Tế bào đồng nhất không lớn.
– Không có thể mở.
Nhuộm tế bào với xanh metylen: nếu tế bào già, chết sẽ bắt đầu từ màu xanh đến xanh đậm, trong khi tế bào trẻ không bắt màu.
Vòng tuần hoàn sau 200L có thể lên đến 10 lần phụ thuộc vào chất lượng men mẹ, độ sạch của môi trường, nguyên liệu, điều kiện vệ sinh của cơ sở mỗi vòng từ 6 đến 8 giờ. Ở các nước phát triển giai đọan nuôi men mẹ và men thương phẩm được thực hiện trong thiết bị lên men kín, khá tối ưu về điều kiện thông khí, điều kiện kiểm tra quá trình được tự động hoá ,do đó kịp thời xử lý những sơ sót về kỹ thuật.
Thiết bị nuôi men
– Phuy nhựa 200L: 25 – 30 cái, đây là thùng nuôi men bánh mì phổ biến ở thành phố ta, thích hợp với điều kiện sản xuất bán thủ công, dễ làm vệ sinh, sau mỗi đợt nuôi. Tuy nhiên,
nước không đạt, lượng khí chi phí khá cao.
– Nếu có điều kiện đầu tư xây dựng, nên thiết kế hai nồi nuôi men qui mô 0,5m³ và 2m³. Dùng thép không rỉ làm đáy và phầm vỏ bọc xung quanh, nắp đậy bằng kim loại, có hệ thống phân bố khí, hơi nước, hệ kiểm tra nhiệt độ, độ pH, lượng khí,…
2.10.3.3. Nuôi cấy nấm men thương phẩm
Gồm các phương pháp sau:
a. Nuôi nấm men thương phẩm theo chu kì
Trong giai đoạn nuôi cấy cần phải lưu ý mấy vấn đề quan trọng sau:
– Thành phần môi trường: môi trường nuôi cấy nấm men thương phẩm thường không khác nhiều so với môi trường nuôi cấy trong quá trình nhân giống. Tuy nhiên, thành phần môi trường phải tuyệt đối ổn định để chất lượng nấm men đồng đều ở tất cả các mẻ nuôi trong suốt quá trình sản xuất và môi trường nuôi cấy phải vô trùng.