Tài liệu Luận văn:Xử lý bã khoai mì để làm thức ăn gia súc pot

Đa số người dân ở các địa phương sử dụng bã khoai mì để cho gia súc ăn trực tiếp mà ít qua quá trình chế biến nên chất lượng và hiệu quả không cao do thành phần dinh dưỡng trong bã khoa

THUC AN GIA SUC

GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước SVTH : Phan Thi Anh Đào

MSSV : 105110024

THU VIEN Tp HCM, thang 08 nam 2009

TRƯỜNG BH KÝ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM Độc lập —- Tự do ~ Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày ?0 tháng 0năm 2003

NHIỆM VỤ ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

(Chú ý : Sinh viên phải dán tờ náy vào trang thứ nhất của bản thuyết mình)

MSSV : 405 440411 TH LỚP : C5PIf2e

1- Đầu đề Đồ án :

¬ Xa Ag b8 Kho anu A6 Adin Hhut.On gia “”

—_—ẮnG., cư ff anh, duio 78 “4 Adi va tunk Adm grar ms men Me

3- Ngày giao nhiệm vụ Đồ án :

LH ri " "

4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

kh ngu “J1 non 5- Họ tên người hướng dẫn ; Phần hướng dẫn

2-2 LH HH HHHẤ su He qwngnrerereerree The

TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DÁN CHÍNH

ins Pham Bh Sa 0uùn hu Guard

LOI CAM ON Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn là ThS Huỳnh

Quang Phước đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong

suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô khoa công nghệ thực phẩm Trường đại học kỹ

thuật công nghệ Tp.HCM cũng như quí thầy cô là giảng viên thỉnh giảng tại các trường đã tận

tinh dạy dé, truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức cho em trong những năm vừa qua

Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên lớp 05DTP2 đặc biệt là các bạn cùng thực

hiện đồ án đã giúp đỡ và động viên tôi trong những lúc khó khăn nhất

Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ba, mẹ và những người thân trong

gia đình đã động viên, chia sẻ và giúp đỡ con trong suốt thời gian qua

Tp Hỗ Chí Minh, ngày 6 thang 8 nam 2009

Sinh viên

Phan Thị Anh Đào

TÓM TẮT

Hiện nay, nguồn bã khoai mì từ quy trình chế biến tỉnh bột khoai mì rất dồi dào nhưng

it nhận được sự quan tâm đúng mức Đa số người dân ở các địa phương sử dụng bã khoai mì

để cho gia súc ăn trực tiếp mà ít qua quá trình chế biến nên chất lượng và hiệu quả không cao

do thành phần dinh dưỡng trong bã khoai mì rất thấp Thành phần chủ yếu trong bã khoai mì

là tinh bét va cellulose ma cellulose déi véi gia suc đặc biệt là heo thì khó tiêu hóa Do đó

chúng tôi tiến hành nuôi cây nắm méc Trichoderma viride dé phan giải cellulose trên bã khoai

mì đồng thời phối trộn với bã nắm men đã tự phan dé tăng hàm lượng protein cho chế phẩm

Đề tài gồm những nội dung chính sau:

— _ Khảo sát đường cong tăng trưởng của 7:vữiđe đề xác định thời gian nhân giống

— Khảo sát ảnh hưởng của các yêu tố như: độ ẩm, tỉ lệ giống, thời gian nuôi cấy

đến khả năng phân giải của nắm mốc 7'viriđde trên môi trường bã khoai mì

— Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự phân bã men bia bao gồm: tỉ lệ

sinh khối nắm men/dung môi, pH, nhiệt độ và thời gian tự phân

— Sau đó phối trộn bã khoai mì được phân giải bởi nắm mốc với bã men tự phân

và đánh giá một số chỉ tiêu của chế phẩm thu được

Kết quả đạt được như sau:

— Thời gian nhân giống nắm mốc tốt nhất để cấy vào môi trường bã khoai mì là 3

ngày

khoai mì tối ưu ở độ âm 60%, tỉ lệ giống là 0,2% so với khối lượng môi trường, và thời gian

nuôi cấy là 3 ngày

trộn bã nắm men/ dung môi (w/w):1/1, ở nhiệt độ 50°C, pH 6 trong thoi gian 42 gio

~ Ché pham thu được có độ âm 12%, hàm lượng protein 14%, hàm lượng

hydrocyanic acid không có

-iii-

Danh mục các từ viết tắt 0 2H01 n1 2121 11x aaere Vv

LỜI MỞ ĐÂU 22222222222222121 1.1 ]

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Nguồn nguyên liệu — ba khoai Mi cecccccceccsscsssesessssvsvececssssevevecestsecesessveveeseen 3

1.11 Giới thiệu về cây khoai mì 22 2222222222222 ee 3

1.21 Protein đơn bào S LH HH2 H1 2102 ey 9

1.2.2 Động lực và tình hình sản xuất protein đơn bào -2ssccceccrec 9

1.3 Sơ lược về vi sinh vật trong nghiên cứu 525552 snreerrreersece 2Ô

1.3.1 Nam méc Trichoderma viride cccccccccccssssssvsssssssssecssessssssecsesssessssssecsssseee 20

13.2 Hé enzyme amylase va cellulase cla nam M6C c.ccccecccscseeseeseeceeeee 21

1.4 Phuong phap 1én men bé mat ceccccccccssecssessessseccsecarecesesssesssesseessessesasesesee: 22

1.4.1 Những thuận lợi của phương pháp lên men bề mặt so với phương pháp

1.4.2 Những thuận lợi của nâm sợi trong lên men bể mặt +: 23

1.4.3 Các giai đoạn tăng trưởng của nam mốc trên môi trường rắn 24

1.5.2 Vai trò và nhu cầu protein -s- -2csc 1111222111112 E5 xen 25

1.5.3 Vai trò và nhu cầu lipid s22 2

-lv-

1.5.4 Vai trò và nhu cầu canxi — phosphore s- 22 s21 tre, 26

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -2-tta 28

2.1 Nguyên liệu -L- - S ST HH2 n2 H111 1 e1 yey 28

2.1.2 Giống vi sinh vật 0n nen rereerseeseeeeo.28

2.13 Hóa chất và thiết bị 0.0.0.2 220222cee 28

2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học - S 2SnnnnH re 30

2.2.1.1 Phương pháp định lượng nitơ tông và protein thô bằng

2.2.1.3 Định lượng tinh bột bằng phương pháp tách tỉnh bột và sây 33

2.2.1.4 Phương pháp định lượng cellulose - c nen 33 2.2.1.5 Định lượng nitơ amin bằng phương pháp chuẩn độ formol 34 2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh Ác ST 1E S112121151 11025 0xxeg 36

2.3.1.1 Khảo sát một số chỉ tiêu của nguyên liệu bã khoai mì 37

2.3.1.2 Kháo sát ảnh hưởng của độ âm đến quá trình lên men bề mặt trên

môi trường bã khoai mmi ¿22-22-22 T1 2112111121121 72H rea 38

2.3.1.3 Khao sat ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến quá trình lên men 38

2.3.1.4 Khảo sát ánh hưởng của thời gian nuôi cấy đến lượng đường khử tạo

thành từ canh trường nuôi cây 7:viriđ& ch cnE91112121011111xccerrcee 38

2.3.2 Kháo sát quá trình tự phân Q.12 2e 38

2.3.2.1 Xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu bả men bia -s 38

-iv-2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ sinh khối nắm men và dung môi đến

qua i00 g0) 0n 39

2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình tự phân 39 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tự phân 39 2.3.2.5 Khảo sát quá trình tự phân theo thời gian 39 2.3.3 Tiến hành phối trộn bã khoai mì được phân giải bởi nắm mốc với bã

nắm men đã tự phân -222:2++121712151x<t7217TH1801121 8t 11c 39 CHUONG 3: KET QUA VA BIEN LUẬN -22222222c2ccc2ccccczcvccrrrrrrrrree 40 3.1 Xác định đường cong tăng trưởng của nắm méc Trichoderma viride trén méi

3.2 Khảo sát quá trình lên men trên môi trường bã khoai mì của

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của độ âm đến hàm lượng đường khử tạo thành

3.2.4 Ảnh hướng của thời gian nuôi cấy đến lượng đường khử tạo thành của

3.3.1 Xác định một số chỉ tiêu từ nguyên liệu ban đầu đ5

3.3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ sinh khối nắm men/dung môi đến

3.3.3 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tự phần che 46

3.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tự phân -. -:-22222zzczczez 48 3.3.5 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tự phân -s:.222zz2 49

3.4 Phối trộn bã khoai mì được nuôi cấy mốc với bã men tự phân 51

CHƯƠNG 4: KÉT LUẬN VA KIEN NGHI oo ccesccsesssssssssssssstssvnsevesssssssessessseeeeeeveee 52

AV Qt h5 ẮẢ 52

4.2 Ka6m nhac eee cccccccccccccssssseessssevevsssescsssuvesesssvecsesnsesesssusestsasesessssestsssesesssesessveeee 52

TAL LIEU THAM KHẢO 22222 2211222 1.1 I

DANH MỤC CÁC CHT VIET TAT

VSYV: vi sinh vật

SCP: single cell protein - protein đơn bào

A.nucleic: acid nucleic

SSFE: sự lên men bê mặt

LSF: su lên men chim

Aw: hoạt độ nước

T.viride: nam méc Trichoderma viride

T.reesei: nầm mộc 7richoderma reesei

S.cerevisiae: ndm men Saccharomyces cerevisiae

RAN: acid nbonucleic

HCN: hydrocyanic acid

MT: môi trường

KLK: khối lượng khô

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng khoai mì ở Châu Á -55cccccec

Bảng 1.2: Lượng chất thải hàng năm của khoai mì 2 SE nen, Bảng 1.3: Thành phần hóa học (% khối lượng) của SCP của các vi sinh vật so với

Bảng 1.4: Hệ số tiêu hóa (% khối lượng) SCP ở heo 22 2Sc 22H 2e Bảng 1.5: Thành phần hóa học của tế bào nắm men bia 2-25 222cc te crrez

Bảng 1.6: Hàm lượng một số acid amin trong nắm men (%) s- 2sccccrcecrrre

Bang 1.8: Vitamin trong một số nắm men (mg/100g) -2- 212212221211 trr

Bảng 1.9: Một sỐ khuyến cáo mức năng lượng cho heo nuôi thịt - Bảng 1.10: Nhu cầu đạm tổng số trong khẩu phân heo nuôi thịt -ccsccce

Bảng 3.1: Bảng kết quả hàm lượng sinh khối (khối lượng khô) (g) của

canh trường nuôi cây 7?icboderma viride theo thời gian (ngày)

Bảng 3.2: Bảng kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cấy 7;viride

theo độ ẩm - 2s THx TH E11 07111111 21202 2 net rerereee

Bảng 3.3: Bảng kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cấy T.viride

theo

Bảng 3.4: Bảng kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cấy T.viride

Bang 3.5: Bang két quả hàm lượng nitơ acid amin ở các

tỉ lệ phối trộn khác nhau 2s: 222 EEE2111221211122711 1221111222 xaeere

Bang 3.6: Bảng kết quả hàm lượng nitơ acid amin ở pH khác nhau Bảng 3.7: Bảng kết qua hàm lượng nitơ acid amin ở nhiệt độ khác nhau

Bảng 3.8: Bảng kết quả sự thay đổi hàm lượng nitơ acid amin trong

43

Hình 2.1: Nguyên liệu bã khoai mì (độ âm 10%) trước khi dùng để

nuôi cấy nắm mốc s2 + St E14 1714111117111111221 2212212 ng H2 ra 37

Hình 3.1: Đường cong sinh trưởng của 7:vi??đ£ ác Sex 40

Hình 3.2:Đồ thị kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cấy 7.viiđe

Hình 3.3: Đồ thị kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cây 7 viride theo tỉ lệ giống 5 22 n2 2T HH 82 1122121 eerere — 43 Hình 3.4: Đồ thị kết quả hàm lượng đường khử của canh trường nuôi cấy 7'vử/4e

"lai 8 018

Hình 3.5: Đề thị kết quá ảnh hưởng của tỉ lệ sinh khối nắm men/đung môi (w/w}

Hình 3.6: Đồ thị kết quả ảnh hưởng của pH đến hàm lượng nitơ acid amin 47

Hình 3.7: Đề thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng mtơ acid amin 48 Hình 3.8: Đồ thị kết quả ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng nitơ acid amin trong

vii

LOI MO DAU

Việt Nam là một nước nhiệt đới, có nền nông nghiệp khá phong phú, đa dạng và đang

trên đà phát triển mạnh Lượng phế phẩm và phụ phẩm của nông nghiệp, công nghiệp do đó

cũng rất đồi đào nhưng lại không nhận được sự quan tâm đúng mức Theo đó các chất thải

hữu cơ cũng tăng lên không ngừng Trong đó phụ liệu của nhà máy sản xuất tỉnh bột khoai mì

là một ví dụ điển hình và chiếm khoảng 20% lượng nguyên liệu Có nhiều nhà máy sản xuất bột khoai mì với công suất bình quân 200 tân củ / ngày, thải ra khoảng 120 tấn bã khoai mì

tươi/ngày Phần bã lâu nay vẫn chưa được sử dụng một cách hợp lý đồng thời cũng là một yếu

tố làm ô nhiễm môi trường sống của dân cư vùng chế biến Một số địa phương đã tận dụng bã

mì để làm thức ăn cho gia súc nhưng chất lượng và hiệu quả kinh tế không cao Do thành phần đinh dưỡng trong bã mì rất thấp (chủ yếu là đinh đưỡng protein) nên khi làm thức ăn cho

gia súc cần phải bỗ sung thêm các nguồn protein khác như bột cá, bánh dầu, bột đậu tương Vì vậy làm tăng giá thành của sản phẩm lên cao

Ngoài thành phân tinh bột thi cellulose trong bã mì chiếm một lượng đáng kể nên có thể sử dụng như nguồn carbon và chất mang đề cảm ứng nắm sợi sinh tổng hop cellulase bang

phương pháp lên men bể mặt Nắm 7: viride tao ra enzyme ngoai bao thiy phan cellulose tạo

ra cellobiose sử dụng trực tiếp cho sự tăng trưởng của chúng Và do đó khi sử đụng làm thức

ăn được gia súc tiêu hóa dễ dàng đặc biệt là heo

Mặt khác, hiện nay người ta đã chú ý đến việc lợi dụng sự phong phú về protein cũng như các hợp phần axit amin của vi sinh vật làm nguồn bễ sung protein có giá trị, trong đó có

nắm men Protein của nắm men là loại được nghiên cứu sớm nhất và đến nay đã áp dụng rộng

rãi ở nhiều nước Tính chất protein của nắm men gần giống như protein nguồn gốc động vật

nó có chứa đầy đủ các loại axit amin không thay thế

Nắm men có khá năng chuyển hóa đường thành rượu và CO ¿ trong điều kiện yếm khí

và con người sử dụng khả năng này của nấm men để sản xuất ra bia, một loại thức uống có

cồn rất được ưa chuộng Qui trình sản xuất bia thường thải ra một lượng chất thải khá lớn

trong đó có bã nắm men Ngoài việc sử dụng phụ phẩm này để chế biến ra các đạng sản phẩm

có giá trị như làm thực phẩm cho người, làm gia vị thì phần lớn được tận dụng đề làm thức

ăn gia súc

Xuất phát từ những nghiên cứu và tình hình thực tiễn được xem xét trên, chúng tôi sử

dụng nắm mốc Trichoderma viride nuéi trén b& khoai mì để phân giải cellulose kết hợp với

quá trình tự phân để làm giàu protein của chế phẩm Đề tài được chọn là “xử lý bã khoai mì

để làm thức ăn cho gia súc”

Vì thời gian thực hiện dé tai có hạn, nên chúng tôi chỉ tập trung vào các mục đích chính sau đây:

— Khảo sát đường cong tăng trưởng của ?7.viride

— Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tô như: độ 4m, ti 1é giống, thời gian nuôi cấy

đến khả năng phân giải của nằm mốc 7'vir/đe trên môi trường bã khoai mì

tỉ lệ sinh khối nắm men/dung môi, pH, nhiệt độ và thời gian tự phân

phân

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thy Huỳnh Quang Phước

CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN

1.1 Nguồn nguyên liệu - bã khoai mì|[15,24]

1.1.1 Giới thiệu về cây khoai mì

Hình 1.1: Một số hình ảnh về khoai mì

Khoai mi c6 tén khoa hoc 14 Manihot esculenta orantz, thudc chi Manihot, ho Euphorbiaceae, tên thường gọi lá sắn, khoai mi

Nguồn gốc khoai mì ở vùng nhiệt đới châu Mĩ La Tinh trồng cách đây khoảng trên

5000 năm Khoai mì được đưa đến châu Phi vào thế kỷ thứ 16 sau đó lan sang châu Á (thế kỷ

thứ 17-18) cuối cùng đến châu Âu (theo Phạm Văn Biên, Hoàng Kim 1995) khoai mì du nhập

vào Việt Nam khoảng giữa thé kỷ thứ 18, hiện nay trồng khá phổ biến trên cả nước

Ở Việt Nam khoai mì được trồng phổ biến chủ yếu làm thức ăn gia súc, nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu, tỉnh bột, một số nhỏ làm thức ăn cho con người Căn cứ vào hàm lượng HCN trong khoai mì các nhà khoa học chia khoai mì ra làm 2 nhóm chính:

khoai mì ngọt mọc yếu, lá xanh, mắt đưới có màu trắng xanh, thân cây có ít nhựa, vỏ và lớp

đa bao củ móng

— _ Nhóm khoai mì đắng: hàm lượng HCN trong khoai mì khá cao, khoai mì mọc

khỏe, lá xanh thắm, mặt dưới lá đỏ tía, thân có nhiều nhựa, vỏ và lớp da bao phủ day

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

1.1.1.2 Tình hình sản xuất khoai mì trên thế giới và Việt Nam

Tổng diện tích khoai mì trên thế giới năm 1991 gần 16 triệu ha trong đó 57% ở châu Phi, 25% ở châu Á và 18% ở châu Mỹ La Tỉnh

Khoai mì là cây lương thực đứng hàng thứ 6 trên thế giới và là một trong 15 cây trồng

chiếm diện tích lớn nhất trong sản xuất nông nhiệp của loài người Nó được trồng đễ dàng, có

năng suất lớn và ít bị ảnh hưởng bởi bệnh tật và côn trùng nên các vùng trồng khoai mì ngày càng nhiều Nó được trồng ở nhiều nước có khí hậu nhiệt đới như: Braxin, Campuchia, Thái Lan, Indonesia, Maylaysia, Phiplippine và Việt Nam Là một trong những cây lương thực có

vị trí hàng đầu của các nước có khí hậu nhiệt đới ẩm Braxin là nước sản xuất nhiều nhất nhưng hau như chỉ được sử dụng trong nước Còn Thái Lan mới là nước có lượng khoai mì xuất khẩu nhiều nhất

—_—Ầ->œaaanaaanaanananaanaaanaaaaaaaaaaaaaam

-4-Đồ Án Tốt Nghiệp

CVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng khoai mì ở châu Á (1996)

Việt Nam đứng thứ mười về sản lượng khoai mì (7,71 triệu tấn) trên thế giới Tại Việt

Nam, khoai mì được canh tác phô biến ở hầu hết các tỉnh của tám vùng sinh thái Diện tích

sắn trồng nhiều nhất ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

Bã khoai mi thu nhận được từ qui trình sản xuất tinh bột khoai mi

-5-Đồ Án Tốt Nghiệp ƠVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

Các chất thải từ sự chế biến khoai mì hầu như có giá trị rất ít ngay cả công dụng như

là thức ăn tiêu thụ trực tiếp cho con người

Chất thải từ quá trình sản xuất tỉnh bột khoai mì gồm: chất thải lỏng và chất thải rắn (vỏ, xác bã ) Trong đó chất thai dạng xác bã nhận được từ giai đoạn chắt lấy nước sữa bột

trong quá trình sản xuất tỉnh bột khoai mì Lượng bã thải này chiếm khoảng 20% lượng

nguyên liệu và chiếm 50% tổng bã rắn

Theo số liệu của tổng cục thống kê năm 1998, diện tích trồng khoai mì của nước ta

gần 300000ha với năng suất bình quân đạt 9-10 tắn/ha, cho sản lượng gần 3triệu tần trên năm

Với kỹ thuật chế biến như của ta hiện nay lượng bã thải chiếm khoảng 1⁄2 lượng khoai mì nguyên liệu và như vậy sẽ đạt tới trên ltriệu tấn/năm Có nhiều nhà máy sản xuất bột khoai mì

với công suất bình quân 200 tấn củ/ngày, thải ra khoảng 120 tấn bã khoai mi tươi/ngày

Bảng 1.2: Lượng chất thải hàng năm của khoai mì

Phân bã lâu nay vẫn chưa được sử dụng một cách hợp lý đồng thời cũng là một yếu tố

làm ô nhiễm môi trường sống của dân cư vùng chế biến Với số lượng lớn như vậy, việc xử lý

và sử dụng có hiệu quả nguồn bã thải này sẽ có ý nghĩa kinh tế - xã hội đáng kể

s* Bã khoai mì được dùng trong thức ăn gia súc :

— _ Trong cơ thé gia súc như lợn thì thịt, sữa, lông, móng đều có thành phần chủ yêu

là protein Protein có ảnh hưởng quyết định tới sự sinh trưởng, sinh sắn của lợn và không thể

lây chất phi protein mà thay thế được

Đô Ăn Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

— _ Ta thấy rằng trong bã khoai mì cũng có đủ các chất dinh dưỡng như chất bột

đường, chất dầu mỡ, Là những chất cần thiết cho sự sinh trưởng và sinh dục của gia súc vì

vậy dùng bã khoai mì nuôi lợn rất tốt có thể thay hoàn toàn cám mà lợn vẫn chóng béo mau

lớn mà giá thành lại hạ nên vì vậy nhân dân rất thích dùng bã khoai mì nuôi lợn Hiện nay

trong việc chế biến khoai sắn đang được đây mạnh do đó số lượng bã khoai mì nuôi lợn cũng

được tăng nhiều hơn

+,

¢ Ba khoai mi co thê dùng cho gia súc ăn theo nhiều hình thức:

— _ Cho ăn tươi: sau khi sản xuất hoặc khi mua (80 —- 85% âm) về thì bỏ luôn vào với rau xanh rồi nấu cho nhừ

— Phoi khé dự trữ: phơi đưới ánh nắng mặt trời để dự trữ

Do hàm lượng protein thấp nên chúng thường được bê sung thêm một số chất làm

tăng giá trị đinh dưỡng như các nguồn protein khác: protein, acid amin, bột cá, bột đậu nành

Tuy nhiên giải pháp bỗ sung này không phủ hợp lắm vì bị giới hạn bởi yếu tố kinh tế

Tuy có giá trị về mặt đinh đưỡng ít (chủ yếu về protein) nhưng nó vẫn còn chứa lượng đáng kế carbonhydrates Đã có nhiều nghiên cứu vẻ việc biến đổi sinh học các carbonhydrates

và các chất thải thành sản phẩm giàu protein bằng vi sinh vật là có thể thực hiện được và cũng

có giá trị dinh dưỡng Trong đó công dụng các chất giàu carbonhydrates như khoai mì trong

vấn để làm giàu protein bằng vi sinh vật là có ý nghĩa ở nhiều nước đang phát triển Các nước này thường có nguồn carbonhydrates đư nhưng nguồn protein cung cấp không đủ

Nếu chỉ một mình nhu cầu về calory là cần thiết cho thực phẩm hoặc thức ăn gia súc

thì không cần quá trình làm giàu này Nhưng nếu mục đích là sản xuất protein thì nhu cầu của quá trình làm giàu sẽ gia tăng Khoai mì khô được chế biến như vậy có 10-12% protein, có

thé thay thế ngô, tâm trong thức ăn lợn, gia cầm và giá thành lại rẻ hơn

Bằng kỹ thuật lên men bê mặt trên môi trường bã khoai mì với các chủng nắm mốc sẽ

tạo ra các sản phẩm có giá trị như acid hữu cơ, cồn rượu Đặc biệt nhờ quá trình chuyển hoá

sinh học đã chuyên đổi tỉnh bột đường và ca xơ thành protein, vì thế đã làm tăng một cách có

hiệu quả lượng protein vốn có rất ít trong bã Bằng cách này có thể nâng được giá trị đỉnh

dưỡng của bã thải sau lên men, dùng làm nguồn thức ăn bỗ sung tốt cho chăn nuôi Và tác dụng của sự lên men môi trường rắn âm cho sự làm giàu protein của bã cabonhydrates có một

số thuận lợi hơn sự lên men môi trường lỏng

Đô Án Tốt Nghiệ ghiép GVHD: Ths Huynh Quang Phước

1.2 Nguồn protein từ sinh khối vi sinh vật — protein don bao (single cell protein) [21]

1.2.1 Protein don bao

Được gọi tắt là SCP, là thuật ngữ dùng để chỉ tế bào vi sinh vật hoặc protein từ vi sinh

vật Chúng được sử dụng như thực phẩm cho người hoặc gia súc Tuy nhiên thuật ngữ SCP không hắn là chính xác, bởi vì một số vi sinh vật dang sợi cũng dùng như SCP và những vị

sinh vật này là đa bảo chứ không phải đơn bao

Như ta biết, động vật, gồm cả con người, không thể tự tổng hợp được tất cả các acid amin can thiết cho cơ thê và do đó cần được cung cấp thông qua thức ăn Do đó dé sản xuất ra trứng, gia cầm, bò, lợn đủ tiêu chuẩn về số lượng và chất lượng thì các thức ăn hỗn hợp dành cho động vật đòi hỏi phải chứa các nguồn protein có chất lượng Các thức ăn này cần thoả

mãn hoàn toàn nhu cầu dinh dưỡng của động vật, thường chửa khoảng 10-30% protein tính theo trọng lượng Trước đây người ta thường dùng bột các loại hạt chứa dầu như đậu tương

hoặc bột cá để đáp ứng nhu cầu này

Vào những năm 1950, nhiều người đã thấy trước sự thiếu hụt protein trong tương lai

trên thế giới do sự tăng dân số với tốc độ nhanh Nguồn protein thông thường là thực vật, chủ

yếu là ngũ cốc và các loại đậu, và động vật chủ yếu là thịt, trứng và sữa Tuy nhiên có một số

vận để đối với nguồn protein này như sự sản xuất theo mùa phụ thuộc vào khí hậu Bên

cạnh đó, dân số thế giới ngày càng gia tăng, dẫn đến sự gia tăng nhu cầu về nguồn protein Vì vậy con người không thê chỉ phụ thuộc vào nền nông nghiệp từ làm ruộng và chăn nuôi hay ngư nghiệp cho thực phẩm Thêm vào đó là sự khủng hoảng năng lượng đã ảnh hưởng đến

nên nông nghiệp và do đó con người phải tìm nguồn thực phẩm khác dé thay thé

Công nghệ sinh học đã cải tiến nhanh chóng nguồn protein thông thường cả về động

vật lẫn thực vật Và quan trọng là sự sinh trưởng của vi sinh vật cũng được xem như một

nguồn protein Ở đây, sản xuất protein nhờ vi sinh vật trên quy mô công nghiệp chắc chắn sẽ giữ vai trò quan trọng Có nhiều nguyên tắc quan trọng làm nên tảng vững chắc cho các quy

trình công nghệ hiện đại đều đựa vào những thí nghiệm đạt được trong quá trình phát triển sự

tạo protein đơn bảo

Việc sử dụng vi sinh vật trong khâu phân thức ăn của con người và các động vật nuôi

đã có từ lâu Nhất là vào hai cuộc chiến tranh thế giới, với phương pháp nuôi cấy Candida

untills trên rỉ đường nhằm phục vụ cho nhu cầu của binh lính và dân thường sau chiến tranh

-9-Đô Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước `

Mỗi quan tâm trong việc sản xuất men gia súc cing da day lên ở Anh và Mỹ và bắt đầu việc

sản xuất ở quy mô công nghiệp từ những năm 1973 và sau đó có thể tách chiết tỉnh sạch làm

nguồn protein dùng trong dinh dưỡng con người Trong khoảng vài chục năm gần đây công

nghiệp sản xuất SCP đã có bước nháy vọt do việc người ta sử dụng hydrocarbua của dầu mỏ,

khí đốt làm nguồn carbon và năng lượng rất có hiệu quả trong nuôi cấy nhiều loài vi sinh vật

1.2.3 Những thuận lợi và bất lợi của việc sản xuất nguồn protein từ vỉ sinh vật

1.2.3.1 Thuận lợi[21]

Một trong những thuận lợi chính của SCP so với các loại protein khác là thời gian

nhân đôi ngắn Sau đây là thời gian nhân đôi của vi sinh vật so với một số thực vật và động

Vì đặc điểm này nên hiệu suất tạo protein từ vi sinh vật thì càng lớn hơn các nguồn

protein truyền thống

Giống như thực vật, nhiễu vi sinh vật có thể sử dụng nitrogen vô cơ và do đó có thể

được dùng để thay thế thực vat tao protein

Sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền và hiệu suất chuyển hóa cao Vi sinh vật có thể

dùng nhiều nguồn carbon khác nhau Những chất này có thể là không phù hợp để dùng như

thực phẩm cho người và gia súc (như methanol) Những chất khác có thể là chất thải từ công

nghiệp hoặc nông nghiệp (bã khoai mỉ) có công dụng giới hạn và cũng có thể là chất cần được

xử lý hoặc loại bỏ bằng các phương tiện khác

Các chủng có năng suất cao và thành phẩm tốt: dễ kiếm, dễ chọn

Tế bào vi sinh vật có thể chứa hàm lượng protein nhiều như trong thực phẩm thông

thường Vi khuẩn chứa 60-70% protein, tính theo chất khô, nắm men 40-60%, còn ở nắm mốc

có hàm lượng trung bình thấp hơn 30% Trong đó chất lượng protein vi khuẩn là cao nhất vì

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huynh Quang Phiéc

, “ ‘ : H a H a x17 , 2 ` z oA oA AS

nó chứa các acid amin can déi hon nam men Nhung vì kích thước nhỏ và các diéu kiện nuôi cây phức tạp hơn, nên việc sản xuất sinh khối vi sinh làm nguồn protein trong công nghiệp vi sinh chủ yếu là nắm men

Chất lượng protein cao: nhiễu acid amin có trong vi sinh vat Protein vi sinh vật đặc

biệt giàu lysine, chính vì vậy là một lợi thế khi bổ sung vào thức ăn chăn nuôi vì trong thức ăn thường thiếu acid amin này Trái lại hàm lượng acid amin chứa lưu huỳnh lại thấp

Diện tích sản xuất không lớn, cho sản lượng cao (trừ tảo)

Chỉ phí lao động ít hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp

Có thé sản xuất ở những địa điểm bất kỳ trên trái đất, không chịu ảnh hưởng khí hậu,

thời tiết, quá trình công nghệ dễ cơ khí hóa và tự động hóa

1.2.3.2 Bat loi

Mặc dù hầu hết tế bao vi sinh vật có hàm lượng protein cao nhưng số lượng acid amin

cần thiết là không đầy đủ (tảo và nắm thiếu methionin)

Khả năng tiêu hóa protein có phần bị hạn chế bởi thành phân phi protein như acid nucleic, peptid của thành tế bảo Hơn nữa bởi thành và vỏ tế bào vi sinh vật khó bị enzyme tiêu hóa phân huỷ

Các tế bào vi sinh vật có ít về mùi, vị thậm chí mùi không làm con người thích Còn

cầu trúc thì không giống như thực phẩm thông thường

An toàn về độc tố: trong sản xuất protein đơn bào không dùng vi sinh vật gây bệnh

cũng như các loài chứa thành phần gây độc tố Chính vì sự an toàn cho sức khoẻ con người,

cho dén nay SCP van hau nhu chi dùng trong dinh dưỡng động vật

Hơn thế nữa, hầu hết tế bào vi sinh vật có hàm lượng acid nucleic cao, nhất là RNA

hơn các thực phẩm thông thường Khi tế bào vi sinh vật được động vật ăn thì các acid nucleic này chuyên hóa thành acid uric Ở động vật sẽ có enzyme uricase là enzyme oxy hóa aciđ uric thành chất hòa tan được Nhưng con người không có hệ enzyme này nên sẽ gây ra một số

bệnh nếu không làm giảm hàm lượng RNA của tế bào vi sinh vật

Tuy nhiên các đòi hỏi này thì không khắt khe đối với thức ăn gia súc so với thực phẩm cho người

SCP cần phải cạnh tranh vé chi phi với thực phẩm protein thông thường

-11-Đồ Án Tốt Nghiệp GVWHD: Ths Huỳnh Quang Phước

Nói chung chỉ có một số vi sinh vật nhất định mới phù hợp cho nhu cầu về dinh dưỡng

và an toàn khi đùng trong thực phẩm hoặc gia súc và đồng thời thực phẩm đòi hỏi nghiêm

khắc hơn thức ăn gia súc

Bảng 1.3: Thành phần hoá học (% khối lượng) của SCP của các vi sinh vật so với đậu

Bảng 1.4: Hệ số tiêu hóa (% khối lượng) SCP ở heo

nguồn protein từ vi sinh vật là nguồn protein có giá trị như đậu tương

^_ sự tiêu hóa SCP tốt có thể so với nguồn protein thông thường có chất lượng cao

như đậu tương

1.2.4 NẤm men bia dùng trong sản xuất SCP|16,17,22,23]

-12-Đồ Án Tốt Nghié, ghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước iy

tham gia quá trình lên men để chuyển hóa đường thành C;H;OH, CO; và các sản phẩm men khác

Thông thường, lượng nấm men đưa vào trong quá trình lên men bia khoảng 10-15%

dịch đường, 1 ml dịch men chứa khoảng 10-15 triệu tế bảo Nắm men có chứa tất cả hệ

enzyme oxy hóa khử cần thiết để chuyển hóa đường trong dịch lên men Sự trao đối chất ở

nắm men có vai trò chủ đạo trong việc hình thành các tính chất đặc trưng về hương vị độ én dinh cua bia.[16]

Công thức hóa học tông quát của sinh khối nắm men là:

Protein: 1a thành phần quan trọng nhất của tế bào nắm men, chiếm hơn 45% tổng

thành phần nằm men Đa số các nắm men đều có khả năng tổng hợp toàn bộ 20 acid amin vốn tạo nên các phân tử protein của chúng Do có chứa những acid amin thiết yếu nên nắm men từ lâu đã được sử dụng trong thực phẩm cho người và gia súc.[ 17]

Hệ enzyme trong tế bào nắm men rất phong phú, ngoài hệ enzyme chuyển hóa

đường rất đặc trưng như alcoholdehydrogenase, còn có một số enzyme nội bào đã được

¬——§ẽœặœụ.ẳẮÏẮÏó_.ỗöỗösGGEEEE—IEEEEEEFEFEEFEEEFEEEEEEE

SVTH: Phan Thi Anh Dao

Ngoài ra, trong tế bào nắm men cén cé glutathione, một loại trỉ-peptid của glutamate,

cystein và gÌycine, được nghiên cứu ứng dụng trong y học nhờ có hoạt tính chống oxy hóa Hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất melanoi đine (điển hình là glutathione) thậm chí còn

mạnh hơn buthylhydroxyanisole (BHA) hay propyl gallate

Nếu sản xuất từ những chủng nắm men được chọn lọc thì có thể thu được dịch chiết chứa đến 15% glutathione [22] Một số tính chất quan trọng của glutathione:

— _ Giutathione là hợp chất phi protein chứa lưu huỳnh chiếm nhiều nhất trong tế

bao động vật có vú

— Nó đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại phản ứng oxy hóa và hình thành

các gốc tự do

—_ Khi hoạt động như một chất chỗng oxy hóa hay chất liên kết với các tế bào đột

biến, glutathione được coi như chất chống ung thư

— Glutathione thúc đây sự phát triển của tế bào bạch cầu và có tính khử độc

vom hong

Thành phần các axit amin trong nam men dugc thé hiện qua bảng 1.4 [17]

Bảng 1.6: Hàm lượng một số axit amin trong nắm men (%)

-14-Đồ Ấn Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huynh Quang Phước

dich chiét nam men có chứa 5°nucleotide tự nhiên

Glucid: phần lớn các polysaccharide trong nam men đều không tan, trong đó thành

phân glucid đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh hoc chỉ chiếm khoảng 28 — 35%,

Đồ Ấn Tốt Nghiệp GVHD: Thy Huỳnh Quang Phước

Hàm lượng của các thành phần trên phụ thuộc vào loại nấm men và điều kiện sinh

trưởng Mannose và glucose là loại đường thường gặp nhất Glucid của nắm men chủ yếu là hai dang glucan va mannan tap trung ở vách tế bào.[23]

Các polymer của mannose có cấu trúc thường là phân nhánh, được nối với các chuỗi pepid hoặc protein được chia thành 3 nhóm: peptidomannan dac biệt thường gây ra các

hiện tượng kết bông, kết tụ.[14]

Các mannan tham gia cầu tao nén vách tế bào là các polyoside phân nhánh nhiều,

có khối lượng phân tử khoảng 500kD hoặc hơn Theo các nghiên cứu của Peat (1961) và của

Ballou (1976) chứng mính rằng ở những nấm men thuộc giống Sacharomyces,

Kiuyveromyces và Candida, các polymer này được tạp thành từ một chuỗi các base trong đó các đơn vị mannose nối với nhau bởi liên kết œ-1,2 và ở đầu chuỗi là liên kết œ-1,3 (ở

S.cerevisiae téi da la 4 đơn vị mannose) Cac chuỗi bên có thể mang các nhóm phosphomonoester hoặc mannobiosylphosphodiester hay các gốc đường như mannose hoặc N-acetylplucosamine

Ở một số nắm men Sacchromyces, 30-60% cac polysaccharide ở các vách là các glucan Chúng được tạo thành từ các đơn vị glucose nối với nhau bởi liên kết B-1,3 và B-1,6

tạo thành cấu trúc phân nhánh dạng sợi, góp phân tạo tính cứng chắc và hình dạng của vách

Ngày nay, câu tạo của các glucan của vách tế bào nắm men được chia làm 3 loại:

+ _ Glucan chính: không hòa tan trong dung môi kiểm Nó là một chuỗi các B-1,3

glucan, đôi khi nối với nhau bởi các liên kết B-1,6 Glucan này chiếm 35% vách tế bảo

bằng liên kết B-1,3, tan trong nước, chiếm khoảng 35% vách tế bào

+ Loại thứ 3 tan trong dung dịch kiểm, chiếm 20% vách tế bảo được tạo thành bởi

phan lớn các liên kết B -1,3 và một số liên kết B-1,6 Các đơn vj mannan gắn với glucan nay

tại một số điểm bám của các mannan trong vách của tế bào nắm men S.cerevisiae

Chất béo: chiếm 6 — 9% các chất, trong đó 10% là các acid không bão hòa đa, là

chất kích thích các hoạt động của gan Trong môi trường thích hợp, giàu glucid và phosphate,

lượng chất béo trong nắm men bia có thể chứa đến 43% vật chất khô Chính vì vậy nhiều

_——ma.=snaaasaa>asasansasasasaaaaaaaẹxsaasaanasnansaơơơơơnnnggnơznn

Đồ Ấn Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

nước trên thế giới đã đây mạnh nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất chất béo từ nắm

men.[17]

Chất khoáng: trong nắm men thông thường chiếm khoảng 6 - 9% tuỳ theo loài va

điều kiện sinh trưởng, trong đó chủ yếu là phosphor, canxi, natri, kali, magie và nhiều yếu tố

vi lượng như: đồng, sắt, mangan, coban, selen.[23]

Bảng 1.7: Hàm lượng chất khoáng trong nắm men

Vitamin: nắm men bia cũng cung cấp một lượng lớn vitamin, đặc biệt là vitamin

nhóm B như vitamin Bị, Bạ, Bạ, acid folic vì vậy nó đã được sử dụng vào mục đích chữa

bệnh thiếu vitamin nhóm B Khi lên men, người ta thấy sự gia tăng hàm lượng vitamin B

Ngoài ra acid folic còn có tác dụng kích thích sinh trưởng một số vi sinh vật như: Streptococcus lactis, Lactobacillus casei

Bảng 1.8: Vitamin trong một số loại nắm men (mg/100g)

Quá trình tự phân là quá trình phân giải vật chất của tế bào đưới tác động của chính các enzyme nội bảo Ở nhiệt độ và pH thích hợp, các enzyme này sẽ xúc tác quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn Trong công nghệ

thu nhận enzyme invertase, người ta sử dụng quá trình tự phân để phá vỡ thành tế bào, giải

phóng invertase từ lớp không gian chu chất ra bên ngoài tế bào

Người ta chia quá trình tự phân của tế bào vi sinh vật làm hai loại:

+ Tự phân từ bên ngoài: thường thấy ở hầu hết các loại vi khuân Quá trình tự phân

bắt đầu từ việc phá hủy thành tế bào đo các enzyme thủy phân của chính tế bào đó Sự tự

phân có thể kết thúc ở giai đoạn này mà không làm ảnh hưởng tới các thành phần khác của tế

bào

+ Tự phân từ bên trong: làm suy yếu cấu trúc lipoprotein có trong màng tế bào chất,

oh ˆ ` x & 2 & A £ ` A A xs Ả

kiểu tự phân này thường thây ở nằm men, nam moc và một sô loài vi khuẩn

Hiện nay, ở qui mô công nghiệp, để quá trình tự phân diễn ra nhanh, người ta có thể sử dụng các tác nhân hỗ trợ như vật lý, hóa học hoặc sinh học

+ Tác nhân vật lý:

o Nhiệt độ: có thể sử dụng phương pháp tăng nhiệt độ hoặc phương pháp lạnh

đông kết hợp rã đông đề thúc đẫy quá trình tự phân Khi tăng nhiệt độ, cấu trúc màng tế bào chất và hoạt tính các enzyme nội bao sẽ bị thay đổi Còn khi tiền hành quá trình lạnh đông rồi

rã đông, những tỉnh thế đá sẽ gây phá vỡ cơ học các cơ quan tế bào Tác động tổn thương đến

thành tế bào và các cơ quan khác trong tế bào còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của tế bào

Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tối ưu của quá trình tự phân nắm men trong khoảng 45- 60°C và ở pH 5

a

o Chiéu xạ: sử dụng tia UV hay tia X có thể gây ra những thay đổi sâu sắc thành

phân các cơ quan tế bảo

+ Tác nhân hoá học: sự thay đổi cực ion, pH môi trường đều có tác động đến sự

phân hủy của tế bào Các hợp chất hoạt động bề mặt có khả năng làm đổi cầu trúc và chức

năng của màng tế bào chất Tác động phá hủy của các tác nhân này chủ yếu dựa trên khả năng

hoà tan, khả năng thâm thầu của màng và giải phóng các enzyme của nội bào

+ Tác nhân sinh hoc: sir dung ché pham enzyme nhu glucanase, mannose lyzozyme

đề hỗ trợ phá vỡ thành tế bào nắm men Quá trình tự phân phụ thuộc vào độ tuổi tế bào và các điều kiện vật lý trong tế bào nắm men Các tế bào ở giai đoạn sinh sản (pha log) sẽ tự phân

nhanh hơn và ở mức độ cao hơn so với các tế bào ở pha ỗn định vì khi đó các enzyme ty phan được tổng hợp một cách mạnh mẽ

s* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự phân:

Quá trình tự phân bi ảnh hướng bởi nhiêu yếu tố, quan trọng nhất là:

— Tỉ lệ pha loãng sinh khối và dung môi

Hinh 1.3: Hinh thai nam méc Trichoderma viride

toả rộng ra hơn, màu xanh xám Mặt trái khuẩn lạc không màu hoặc màu vàng nhạt Cuống

bảo tử thường không phân nhánh rộng và thường có sự sắp xếp lỏng lẻo Nhánh thường ở dạng đôi hoặc đơn hoặc mọc vòng, thường ngoằn nghẻo

um

— Tviride cé thé sử dụng cả hai nguồn nitrogen đơn giản và phức tạp Khi Trichoderma

tăng trưởng trên nguồn carbonhydrate như là nguồn carbon cho đinh đưỡng thì ammonium nói chung là tốt hơn nitrate (Danielson và Davey, 1973) Thêm vào đó một số chủng như T.reesei không có khả năng sử dung nitrate

—_ Loài Trichoderma không được xem là tác nhân gây bệnh cho người và động vật Chỉ

một số loài gây bệnh dưới điều kiện khác thường hiếm có, có đặc tính gây dịnh ứng Các loài Trichoderma tạo ra lượng enzyme cellulase tương đối cao

— _ Sự tác động của 7.vir/đe với các vị sinh vật khác:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước

+ Loai Trichoderma cé tac dung chống lại chỉ một số tác nhân gây bệnh đặc trưng với

tác dụng như là chất kháng nắm ký sinh Tính chất này có thể liên quan tới sự cạnh tranh về

chất dinh dưỡng

+ _ Trong số enzyme thuỷ phân vách tế bào và kháng nắm được quan tâm nhiễu nhất là

enzyme glucanase va chitinolytic

bay hơi Một trong số những chất này sẽ kìm hãm các vì sinh vật khác Những chất như vậy được xem như là chất kháng sinh Ngoài ra chúng có enzyme phân cắt vách cellulose của tế

bảo

— Dựa vào cấu trúc chia làm 3 nhóm chính:

+ Enzyme phan cit các liên két a-1,4-glucosid (a-amylase, B-amylase)

+ Các enzyme phân cắt các lên kết a-1,6-glucosid (đextrinase, amylopectin-l, 6-

glucosidase, dextrin-1,6-glucosidase, pullulanase)

mantase, transglucosilase)

— PH téiwu cho enzyme la 4,7-6

bên trong phân tử cellulose)

không khử của phân tử cellulose)

+ Và-plucosidase hay cellobiase (thuỷ phân cellobiose thành glucose)

— _ PH thích hợp cho các loài nấm mốc tích tụ cellulose là 4,6-5 Nhiệt độ thích hợp tông

hợp cellulose là 28-30°C

— Quá trình thuỷ phân tinh bột nhờ enzyme tiến hành qua hàng loạt sản phẩm trung gian

có phân tử khác nhau gọi là dextrin Lúc đầu thu được các dextrin có phân tử lớn khác biệt ít

với tỉnh bột về cầu tạo như tính chất tác dụng với iod, sau đó các dextrin thu được ngày càng

có phân tử lượng thấp dần Tùy mức độ thuỷ phân mà ta thu duoc glucose, maltose va cdc

dextrin Các chất này đều có tính khử Hỗn hợp thủy phân được đánh giá theo chỉ số đường

khử

— Các chủng 7?ichoderma tuy tạo ra hệ enzyme cellulase tốt nhưng chúng lại thiểu hoạt tinh cua enzyme -glucosidase Sản phẩm thủy phân của hệ enzyme cellulase là cellobiose, một chất kìm hãm hoạt tính của exo glucanase Kết quả là hàm lượng đường tạo ra giảm Tuy nhiên thêm B-pglucosidase thì hoạt tính cellulose của 7??choderma sẽ tăng nhanh

Sơ đồ phân cắt cellulose

Cellulase Cellobiase

Cellulose ————> Cellobiose ——————y GlÌucose

1.4 Phương pháp lên men bề mặt (Solid state fermentation (SSF)).[14]

Phương pháp lên men bể mặt (solid state fermentation-SSE), sử dụng những vật liệu không đồng nhật, chứa các phức chất polimer như lingnocellulose Nó được dùng chủ yếu

trong sản phẩm thức ăn gia súc, sản xuất enzyme, acid hữu cơ Phần lớn những nghiên cứu gần đầy trên SSF được tiến hành ở những nước đang phát triển dùng để thay thế cho sự lên

Đồ Án Tốt Nghiệ ghiệp GVHD: Ths Huynh Quang Phước

men chìm một tiến trình chủ yếu của các ngành công nghiệp thực phẩm và được phẩm ở

những nước công nghiệp

Quá trình SSF đơn giản, không liên quan đến các thiết bị và do đó thích hợp đề tiến hành ở địa phương, nông thôn và phù hợp với cơ chất rẻ tiền như chất thải, khả thi về mặt

kinh tế Quá trình này chủ yếu nuôi cấy trên khay, các buồng nuôi giữ ở nhiệt độ, độ âm thích

hợp, quá trình sản xuất ít tiêu hao năng lượng Một nhóm vi sinh vật sinh trưởng trong môi

trường chuyên biệt cao Đồng thời không cần các bước tách chiết dài dòng và tốn kém cho

sản phẩm cuối cùng từ môi trường ra như trong hỗn hợp lên men từ môi trường lỏng

Mốc nuôi bề mặt dé dang sdy khô và ít bị hao tốn Vì vậy chế phẩm được vận chuyển

dễ dàng Người ta dễ sử dụng nó trong điều kiện không tách tinh khiết sinh khối (trong đó còn

bã môi trường, tế bào, bào tử vi sinh vật nuôi cấy và các vỉ sinh vật tạp nhiễm)

Để giảm thiêu giá thành hơn, bước làm khô có thể bỏ đi bằng cách trộn sản phẩm cuối

cùng với thức ăn được pha trộn trước khi cho động vật ăn

Vi sinh vật hiếu khi được nuôi cấy chìm chỉ sử dụng được oxy hoà tan trong môi

trường, vì vậy trong quá trình nuôi cấy phải thôi khí và khuấy liên tục, tốn kém hơn

Phương pháp nuôi cấy chìm hiện đại hơn, đễ cơ khí hoá hơn, việc tổ chức ở qui mô

lớn tương đối dễ dàng và đơn giản Tuy nhiên phương pháp SSF được nuôi cấy trong điều

kiện không cần vô trùng tuyệt đối Nếu có vi sinh vật tạp nhiễm phát triển chỉ cần loại bỏ

phan do

Môi trường rắn thường được làm ướt tới độ 4m 60% néu cao hon vi khuẩn sẽ dễ phát

triển, gây tạp nhiễm, khó thông khí Còn độ ẩm 45-50% thì khi nuôi cấy môi trường sẽ khô

nhanh, sinh bào tử mạnh và làm giảm hoạt tính của enzyme tạo thành Muốn vậy độ âm

không khí phòng nuôi cần đạt khoảng 90-100

Nhiệt độ thích hợp cho đa số mốc là 30-32°C PH thích hợp của mốc là 3-8, so với vi

khuan là 5-7 va nam men 3-7

Nấm sợi là nhóm vi sinh vật quan trọng nhất được sử dụng trong phương pháp lên men xóp nhờ vào các đặc tính sinh hóa, enzyme và tính chất vật lý học của chúng

Dạng tăng trưởng sợi cung cấp thuận lợi chính cho nắm sợi so với những vi sinh vật đơn bào về khía cạnh tiếp xúc, cạnh tranh cơ chất và sử dụng các chất đinh dưỡng có giá trị

———————————————————————————

Hình thức tăng trưởng này cũng giúp cho nắm có năng lượng thẩm thấu xuyên qua các

cơ chất rắn Cấu trúc vách tế bào tại đầu mút và nhánh đảm bảo cho nắm có một cầu trúc rắn

và bèn vững Enzyme thuỷ phân được tiết ra ở đầu sợi, không bị hòa tan pha loãng như trong

môi trường lỏng, giúp cho hoạt động của enzyme rất hiệu quả, và cho phép nó thấm thấu

xuyên qua cơ chất rắn của môi trường Sự đâm xuyên này giúp cho nắm có thể tiếp xúc tới

được các cơ chất dinh dưỡng có cầu trúc nhỏ

Sự tăng trưởng của nắm mốc và khá năng chịu đựng tốt hoạt độ nước thấp và điều

kiện áp suất thâm thấu cao làm cho nâm mốc có hiệu quá cao và có khả năng cạnh tranh trong

môi trường tự nhiên đề chuyên đổi sinh học cơ chất rắn xốp

Khi nuôi cay chìm nắm sợi thường tạo thành các đám sợi nấm, điều nảy có ưu điểm là

làm dễ dàng cho việc thu hoạch song lại có nhược điểm là hạn chế sự phân bố đồng đều của

không khí trong toàn bộ hệ sợi

Khoảng 10-14 giờ đầu, bào tử trương nở bắt đầu nây mâm Thời kỳ này hình thành

enzyme không nhiều, không đỏi hỏi phải thông khí nhiều

Thời kỳ giữa kéo dài 14-18 giờ, mốc phát triển nhanh, hô hấp mạnh Sợi nấm có thể

quan sát được bằng mắt thường, lúc đầu là lớp tơ màu trắng - xám và ngày càng rõ Môi

trường kết bánh lại, các chất đinh dưỡng trong môi trường tiêu hao nhanh và giống hô hấp

mạnh làm nhiệt độ môi trường tăng lên đến 37-40°C hoặc hơn nữa,

Thời kỳ thứ 3 kéo dài trong khoảng 10-20 giờ Thời kỳ này các quá trình trao đổi chất vẫn tiếp tục nhưng yếu dân

1.5 Nhu cầu dinh dưỡng cho heo[12,13]

1.5.1 Vai trò và nhu cầu năng lượng

Năng lượng trong thức ăn của heo chủ yếu đến từ sự thoái biến carbohydrates (chủ

yếu là tỉnh bột) Các loại năng lượng được xem là cung cấp năng lượng trong thức ăn thường