IV. ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ:
1.2.Các phương pháp nuôi cấy và yếu tố ảnh hưởng tới sinh tổng hợp nấm sợi Monascusđể thu nhận chất màu và Monacolin
5057, nâng cao hiệu suất sinh tổng hợp chất mầu thực phẩm trên quy mô phòng thí nghiệm
1.2.Các phương pháp nuôi cấy và yếu tố ảnh hưởng tới sinh tổng hợp nấm sợi Monascusđể thu nhận chất màu và Monacolin
Chủng Monascus hiện nay thường lên men trên môi trường lỏng hoặc rắn tùy theo mục đích thu hồi sản phẩm và khả năng sinh tổng hợp của các chủng
Lên men bề mặt là phương pháp nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt cơ chất rắn Môi trường rắn thường dùng là: gạo, cám, bột ngô, tấm… (nhưng dùng nhiều
nhất là trên môi trường gạo). Nuôi cấy bề mặt trên môi trường rắn thường được áp dụng đối với nấm mốc để sản xuất các chế phẩm enzym, lên men rượu, tổng hợp chất màụ.. Các nguyên liệu chính (cám, bột, gạo…), đem nấu chín hoặc hấp, rồi rãi ra các khay, chiều dầy môi trường khoảng 1- 3cm [13].
Việc nhân giống trong nuôi cấy bề mặt thường bằng hệ sợi hoặc bào tử của nấm mốc. Môi trường nhân giống có thể dùng các cơ chất rắn như bột, cám, gạo… Cấy giống từ môi trường nhân giống, các bào tử hoặc các mẫu hệ sợi trong môi trường lên men sau một thời gian tiềm phát sẽ phát triển mạnh mẽ.
Lên men chìm là phương pháp nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường lỏng và phát triển theo chiều sâu của môi trường.
Môi trường lỏng thường dùng là: nước đường hóa, nước bã rượu, rỉ đường (phối hợp với một số muỗi khoáng)... Vi sinh vật phát triển hấp thu những chất dinh dưỡng của môi trường (có thể phải tiết ra những enzym như amylaza, proteaza để
phân hủy tinh bột và protein) và sử dụng oxy phân tử của không khí để hô hấp.
Nuôi cấy chìm được tiến hành trong các thùng lên men chứa môi trường dinh dưỡng có cánh khuấy và sục khí để cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển (lên men trên qui mô công nghiệp), và trong các bình tam giác (qui mô phòng thí nghiệm). Trong quá trình lên men giống được tiến hành nhân giống qua các cấp: Cấp 1 trong các bình tam giác đặt trên máy lắc, cấp 2 trong bình nhân giống khoảng 50 lít có cánh khuấy và sục khí, nếu thùng lên men chính vào khoảng vài chục mét khối thì có thể
phải tiến hành nhân giống cấp 3. Giống sau khi được tiếp vào thùng lên men sau một vài giờ ở giai đoạn tiềm phát rồi bắt đầu phát triển mạnh. Ở giai đoạn này các thành phần dinh dưỡng giảm nhanh, nhu cầu về oxy tăng nhiều, nhiệt lượng tỏa ra cao, đồng thời trên bề mặt môi trường hình thành bọt và khối bọt tăng dần, rồi có thể trào ra các khe hở của thùng lên men gây nhiễm và làm hỏng môi trường lên men.
73
Để tổng hợp và thu nhận chất màu từ nấm sợi Monascus sử dụng phương pháp nuôi cấy chìm với thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy thích hợp để thu nhận sinh khối hệ sợi cao nhất. Chất mầu nằm trong sinh khối hệ sợi là chính, nhiều chủng hàm lượng mầu tiết ra môi trường khá lớn. Thành phần môi trường là nhân tố
quyết định tới quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm sợi cũng như hiệu suất sinh tổng hợp chất màụ Thành phần môi trường bao gồm các yếu tố như nguồn cacbon, nguồn nitơ, nguồn khoáng …Ngoài ra chủng Monascus hiếu khí, do vậy hàm lượng oxy hòa tan trong môi trường ảnh hưởng đáng kể tới quá trình sinh tổng hợp của chủng.
Đối với lên men chìm và lên men bề mặt các yếu tố như: nguồn các bon, nitơ, muối khoáng, chất kích thích sinh trưởng... hoặc nhiệt độ, pH, độ thoáng khí, ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sinh trưởng và phát triển của chủng giống, đặc biệt là hiệu suất thu hồi các hoạt chất sinh học.
Đối với các sản phẩm thực phẩm từ nấm mốc có nồng độ hoạt tính sinh học cao, khó khăn trong việc tách chiết các hoạt chất đó thường sử dụng luôn cả môi trường sau lên men làm sản phẩm để bảo toàn được các hoạt tính sinh học của sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm giá thành sản phẩm. Chính vì vậy việc lựa chọn chủng giống và môi trường lên men sạch phù hợp là rất quan trọng.
1.2.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon
Cacbon là nguyên tố quan trọng chiếm tỉ lệ trên 50% trọng lượng khô tế bàọ Cacbon là yếu tố đặc biệt quan trọng, nó tham gia vào cấu trúc tất cả các hợp chất trong tế bào vi sinh vật như gluxit, lipit, protein. Ngoài ra hợp chất cacbon là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng trong hoạt động sống của vi sinh vật [37].
Nấm sợi là sinh vật dị dưỡng do đó chúng chỉ có khả năng sử dụng nguồn cacbon hữu cơ. Nguồn cacbon hữu cơ chủ yếu được lấy từ các loại đường, bột, tinh bột… Các nguồn cacbon khác nhau có ảnh hưởng khác nhau với sự sinh trưởng và phát triển của nấm sợi và hiệu suất sinh tổng hợp chất mầu và Monacolin... Mỗi loài nấm có khả năng sử dụng tốt một nguồn cacbon. Đối với nấm sợi Mucor, Aspergillus, Rhizopus… thì nguồn cacbon dễ hấp thụ nhất là D-glucozạ Chủng Monascus lên men tốt trên nguồn cacbon là các loại tinh bột. Hàm lượng đường cũng ảnh hưởng đến sự
sinh trưởng, phát triển và tổng hợp chất mầu và Monacolin ở nấm sợị Khi hàm lượng
đường thấp thì quá trình hấp thụ dinh dưỡng vi sinh vật kém. Ngược lại hàm lượng
đường quá cao làm mất nước tế bào gây rối loạn quá trình hoạt động sinh lý tế bào, do
đó hàm lượng đường quá cao hoặc quá thấp đều gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất tổng hợp chất màu [13].
74
Nấm mốc rất dễ phát triển trên các nguồn cơ chất giầu tinh bột và đường. Đặc biệt các chủng Monascus có khả năng chuyển hóa tinh bột rất cao vì vậy môi trường lên men chủ yếu là từ các loại tinh bột. Do đặc điểm hiệu suất chiết tách và thu hồi Monacolin K từ sinh khối các chủng Monascus là rất thấp do vậy môi trường lên men chủ yếu hiện nay trên thế giới là sử dụng gạo hấp làm nguồn cơ chất đối với lên men bề mặt.