Phân lập và tuyển chọn nấm men có khả năng lên men rượu vang thanh long ruột đỏ hylocereus polyrhizus

Nấm men nhìn chung được sử dụng là nguồn giống vi sinh vật chính trong lên men rượu vang, nhưng tùy vào đặc điểm của từng loại nguyên liệu khác nhau mà sẽ có các chủng nấm men thích hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN NẤM MEN

CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN RƯỢU VANG

THANH LONG RUỘT ĐỎ

(Hylocereus polyrhizus)

ĐINH THỊ BẢO HÒA

AN GIANG, THÁNG 5 NĂM 2021

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN NẤM MEN

CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN RƯỢU VANG

THANH LONG RUỘT ĐỎ

i

Chuyên đề “Phân lập và tuyển chọn nấm men có khả năng lên men rượu vang

Thanh Long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus)” do sinh viên Đinh Thị Bảo Hòa

thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS Lý Thị Thanh Thảo

Phản biện 1 Phản biện 2

Ths.Vương Bảo Ngọc Ths Nguyễn Phú Thọ

Giáo viên hướng dẫn

Ths Lý Thị Thanh Thảo

ii

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn cha, mẹ đã sinh thành, nuôi nấng, quan tâm, chăm sóc, nuôi dưỡng, dìu dắt và luôn động viên để tôi có thêm nghị lực để vượt qua khó khăn và từng bước trưởng thành như ngày hôm nay

Trong suốt quá trình học tập tại trường, tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại Học An Giang, khoa Nông Nghiệp – Tài Nguyên Thiên Nhiên

đã tạo điều kiện cho tôi có thể học tập và có điều kiện để thực hiện đề tài Xin cảm ơn đến quý thầy cô Bộ môn Công Nghệ Sinh học đã giúp tôi đỡ tôi trong những năm học vừa qua, tận tình hướng dẫn, và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Cảm ơn các thầy, cô chuyên viên phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành đề tài

Đặc biệt cảm ơn cô Lý Thị Thanh Thảo là giáo viên hướng dẫn của tôi đã luôn tận tình, quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất để thuận lợi hoàn thành tốt chuyên

Tôi xin chân thành cảm ơn!

An Giang, ngày 25 tháng 05 năm 2021

Người thực hiện

Đinh Thị Bảo Hòa

iii

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

An Giang, ngày 25 tháng 05 năm 2021

Người thực hiện

Đinh Thị Bảo Hòa

iv

MỤC LỤC

MỤC LỤC iiv

DANH SÁCH HÌNH vi

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1TÍNH CẦN THIẾT ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1 GIỚI THIỆU RƯỢU VANG 3

2.1.1 Khái niệm rượu vang 3

2.1.2 Phân loại rượu vang 3

2.1.3 Thành phần và giá trị rượu vang 3

2.2 SƠ LƯỢC VỀ NẤM MEN 4

2.2.1 Hình thái và cấu tạo tế bào nấm men 4

2.2.1.1 Hình thái nấm men 4

2.2.1.2 Cấu tạo tế bào nấm men 5

2.2.2 Phân loại nấm men 14

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 16

2.2.4 Các nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang 17

2.3 SƠ LƯỢC VỀ THANH LONG RUỘT ĐỎ 19

2.3.1 Giới thiệu về cây Thanh Long ruột đỏ 19

2.3.1.1 Nguồn gốc 19

2.3.1.2 Đặc tính sinh thái 21

2.3.2 Thành phần hóa học và công dụng 21

2.4 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 23

v

2.4.1 Nghiên cứu trong nước 23

2.4.2 Nghiên cứu ngoài nước 24

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 26

3.1.1 Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm 26

3.1.2 Nguyên liệu thí nghiệm 26

3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm 26

3.1.4 Thiết bị 26

3.1.5 Hóa chất 27

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

3.2.1 Thí nghiệm 1: Phân lập nấm men có trong rượu Thanh Long ruột đỏ 27

3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng lên men của các dòng nấm men trong dịch đường Glucose và Saccharose 29

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng lên men rượu Thanh Long ruột đỏ 31

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 THÍ NGHIỆM 1: KẾT QUẢ PHÂN LẬP NẤM MEN 33

4.2 THÍ NGHIỆM 2: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÊN MEN TRONG MÔI TRƯỜNG DỊCH ĐƯỜNG GLUCOSE VÀ SACCHAROSE CỦA CÁC DÒNG NẤM MEN ĐÃ PHÂN LẬP 34

4.3 THÍ NGHIỆM 3: KHẢ NĂNG LÊN MEN RƯỢU THANH LONG RUỘT ĐỎ CỦA CÁC DÒNG NẤM MEN ĐÃ PHÂN LẬP 37

4.4 ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN CHẤT LƯỢNG RƯỢU VANG TỪ THANH LONG RUỘT ĐỎ THEO TCVN 3215-79 39

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

5.1 KẾT LUẬN 41

5.2 KIẾN NGHỊ 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 45

vi

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Hình thái tế bào nấm men (Lương Đức Phẩm, 2009) 5

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men (Lương Đức Phẩm, 2009) 6

Hình 3: Bào tử nấm men và phân cắt tế bào (Nguyễn Lân Dũng, 2007) 15

Hình 4: Các loại bào tử nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2007) 15

Hình 5: Quá trình nảy chồi nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2007) 15

Hình 6: Thanh Long ruột đỏ (Kiên Kiên, 2009) 19

Hình 7: Sơ đồ phân lập nấm men từ Thanh Long ruột đỏ 28

Hình 8: Sơ đồ tăng sinh và lên men dịch đường 30

Hình 9: Khuẩn lạc TL1, TL2, TL3 (từ trái sang phải) 34

Hình 10: Tế bào TL1, TL2, TL3 trên kính hiển vi ở vật kính 40 34

Hình 11: TL1 sinh hơi trong 12 giờ (1), TL2 sinh hơi trong 6 giờ (2), TL3 sinh hơi trong 9 giờ (3) 35

Hình 12: TL1 sinh hơi trong 12 giờ (1), TL2 sinh hơi trong 6 giờ (2), TL3 sinh hơi trong 6 giờ (3) 36

Hình 13: Biểu đồ ảnh hưởng các dòng nấm men đến sự thay đổi độ Brix 38

Hình 14: Biểu đồ ảnh hưởng các dòng nấm men đến sự thay đổi độ pH 38

Hình 15: Biểu đồ ảnh hưởng các dòng nấm men đến nồng độ cồn của quá trình lên men 39

Hình 16: Quy trình lên men rượu vang từ Thanh Long ruột đỏ 41

Hình 17: Mẫu Thanh Long ruột đỏ dùng phân lập nấm men 45

Hình 18: Trãi men từ mẫu lên men Thanh Long ruột đỏ 45

Hình 19: Độ brix ban đầu và sau khi điều chỉnh mẫu Thanh Long ruột đỏ 45

Hình 20: Bình tăng sinh nấm men 46

Hình 21: Bố trí thí nghiệm 3 mẫu Thanh Long ruột đỏ trước khi lên men 46

Hình 22: Mẫu Thanh Long ruột đỏ lên men sau 24 giờ 47

Hình 23: Mẫu Thanh Long ruột đỏ lên men sau 7 ngày 47

Hình 24: Đo pH và độ cồn 48

Hình 25: Hệ thống chưng cất 48

Hình 26: Rượu sau khi chưng cất 48

vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Thành phần hóa học có trong Thanh Long 22

Bảng 2: Thành phần môi trường hóa chất 27

Bảng 3: Bảng đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm rượu vang từ Thanh Long ruột đỏ 32

Bảng 4: Hình thái khuẩn lạc của chủng nấm men đã phân lập 33

Bảng 5: Hình thái tế bào của chủng nấm men đã phân lập 33

Bảng 6: Thời gian sinh hơi của 3 loại nấm men trên dịch đường Glucose 35

Bảng 7: Thời gian sinh hơi của 3 loại nấm men trên dịch đường Saccarose 36

Bảng 8: Độ Brix, pH và độ cồn sau lên men của 3 dòng nấm men 37

Bảng 9: Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng rượu vang từ Thanh Long ruột đỏ theo TCVN 3215-79 40

Bảng 10: Bảng phân tích ANOVA và DUNCAN của cột khí trong dịch đường Glucose và Saccarose 49

Bảng 11: Bảng kết quả phân tích ANOVA và DUNCAN của độ Brix trong thí nghiệm 3 50

Bảng 12: Bảng kết quả phân tích ANOVA và DUNCAN độ pH trong thí nghiệm 3 50

Bảng 13: Bảng kết quả phân tích ANOVA và DUNCAN của độ cồn trong thí nghiệm 3 53

viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

PDA - Potato Dextrose Agar

YPD Agar - Môi trường Yeast extract -Peptone-D-glucose-Agar

H polyrhizus - Hylocereus polyrhizus

TCN - Trước công nguyên

AF - Quá trình lên men cồn

1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 TÍNH CẦN THIẾT ĐỀ TÀI

Từ hàng nghìn năm trước, con người đã biết sử dụng nấm men để chế biến thực phẩm và ngày nay vai trò của nấm men cũng rất quan trọng trong đời sống Nấm men có mặt trong quá trình chế biến nhiều loại thực phẩm như rượu, bia, bánh mì… và có vai trò quan trọng trong cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho con người, trong đó rượu vang là một trong những sản phẩm đã có từ rất lâu đời và được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới (Lương Đức Phẩm, 2009)

Nấm men nhìn chung được sử dụng là nguồn giống vi sinh vật chính trong lên men rượu vang, nhưng tùy vào đặc điểm của từng loại nguyên liệu khác nhau

mà sẽ có các chủng nấm men thích hợp để tạo ra được sản phẩm rượu vang với hàm lượng ethanol cao và có mùi vị đặc trưng Do đó, đã có nhiều nghiên cứu phân lập, tuyển chọn và ứng dụng chủng nấm men thích hợp cho lên men với từng loại nguyên liệu trái cây cụ thể để tạo nên sản phẩm rượu vang đặc trưng (Lương Đức Phẩm, 2009)

Hiện nay, rượu vang ngày càng phổ biến ở Việt Nam bởi những đặc tính tốt của nó đối với sức khỏe, cùng với nguồn nguyên liệu làm rượu vang ở nước ta

đa dạng và phong phú như: nho, xoài, cam, mơ… Thanh long là loại trái cây

có màu đỏ sáng hấp dẫn ở vỏ và thịt quả, dịch quả rất giàu dinh dưỡng và rất

tốt cho sức khỏe con người Đặc biệt, thanh long ruột đỏ (Hylocereus

polyrhizus) có thành phần dinh dưỡng được đánh giá cao gấp đôi thanh long

ruột trắng Thanh long ruột đỏ chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng vi lượng cần thiết cho cơ thể, bao gồm nhiều loại vitamin như vitamin C, vitamin A, protein, lycopen, glucid, và khoáng chất (Nguyễn Văn Kế, 2001)

Tuy nhiên, việc nghiên cứu về rượu vang thanh long ruột đỏ chưa được đề cập nhiều cũng như chưa có những kết quả công bố về chủng nấm men thích hợp

để sản xuất rượu vang thanh long ruột đỏ Chính vì vậy, việc cho ra đời sản phẩm rượu vang thanh long ruột đỏ không chỉ đáp ứng nhu cầu về thức uống

bổ dưỡng, có ích đối với sức khỏe mà còn đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội về mặt đa dạng hoá sản phẩm, tạo ra sản phẩm mới có hương vị đặc trưng, giúp người tiêu dùng dễ dàng trong việc lựa chọn sản phẩm

Ngoài ra, do ảnh hưởng của thời tiết mưa nhiều trong quá trình phát triển của thanh long gây nứt vỏ quả hoặc vào mùa rộ, do một số lượng lớn quả chín đồng loạt trên cây, nhiều quả do không thu hái kịp, chín mùi cũng gây nứt vỏ

2

quả Điều này gây ảnh hưởng xấu đến cảm quan cũng như gây khó khăn cho việc tiêu thụ sản phẩm, dù lúc này chất lượng quả vẫn còn khá tốt Dần dần, những quả này sẽ bị hư hỏng nặng hơn dẫn đến những thất thoát lớn cho người nông dân và cả nền kinh tế Từ thực tế đó, nhằm mục đích tìm được đầu ra cho nguồn nguyên liệu thanh long bị nứt vỏ, việc chế biến các sản phẩm từ nguồn nguyên liệu này là một nhu cầu thiết yếu Chính vì vậy đề tài “Phân lập nấm men và tuyển chọn các loại nấm men có khả năng lên men rượu vang Thanh

Long ruột đỏ (H polyrhizus)” đã được thực hiện

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Phân lập nấm men và tuyển chọn các dòng nấm men có khả năng lên men

rượu vang Thanh Long ruột đỏ (H polyrhizus)

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nấm men được phân lập từ quả Thanh Long ruột đỏ (H polyrhizus) được mua

tại chợ Long Xuyên, Thành Phố Long Xuyên, tỉnh An Giang

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Phân lập nấm men từ quả Thanh Long ruột đỏ

- Khảo sát khả năng lên men của nấm men

- Tuyển chọn những loại nấm men có khả năng lên men rượu vang

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP ĐỀ TÀI

- Phân lập được các nấm men mới

- Tìm ra những chủng men có lợi cho việc lên men rượu Thanh Long ruột đỏ

- Tuyển chọn nấm men tốt nhất để lên men rượu

- Tìm ra những chủng men mới có giá trị kinh tế

3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 GIỚI THIỆU RƯỢU VANG

2.1.1 Khái niệm rượu vang

Rượu vang là loại nước uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men

từ các loại trái cây và không qua chưng cất

Rượu vang là một loại rượu nhẹ được lên men từ dịch ép trái cây, là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon và có lợi cho sức khỏe con người khi dùng một cách điều độ (Lê Thị Nhã, kn)

Bản chất của rượu vang trái cây là sản phẩm được sản xuất từ nước dịch trái cây bằng phương pháp lên men với sự tham gia của chủng nấm men

Saccharomyces cerevisiae Trong thành phần rượu vang trái cây, ngoài đường

được lên men tạo thành cồn ethylic còn có những thành phần khác giống như

ở trái cây chẳng hạn như: Vitamin, muối khoáng, acid hữu cơ (Vũ Công Hậu, 1993)

2.1.2 Phân loại rượu vang

Theo giới tiêu dùng thì rượu vang phân làm bốn loại: Rượu Champagne, rượu vang bàn, rượu vang mùi, rượu vang nặng

Rượu vang bao gồm 3 loại: Vang đỏ, vang trắng và vang hồng có hàm lượng rượu từ 9-14độ cồn, thường được dùng trong các bửa ăn gia đình Rượu vang bàn được sản xuất từ sự lên men của dịch trái nho

Rượu Champagne có từ 8-12độ cồn, thường dùng vào dịp liên hoan hoặc bửa

ăn sang trọng Rượu Champagne là do bổ sung thêm CO2 được sản xuất từ các giống nho trồng ở vùng Champagne thuộc nước Pháp (Vũ Công Hậu, 1993) Rượu vang nặng (Vin Fortifie) là loại rượu vang được pha thêm rượu mạnh Brandy để tăng hàm lượng cồn, thường từ 17-22 độ cồn Rượu vang nặng thay đổi nồng độ giữa loại ngọt và không ngọt Loại không ngọt có nồng độ cồn cao hơn thì dùng làm rượu vang khai vị, còn loại ngọt thì dùng để tráng miệng Rượu vang mùi (Vin Aromatize) có hàm lượng cồn từ 15-200 là vang được thêm mùi thơm (Vũ Công Hậu, 1993)

2.1.3 Thành phần và giá trị rượu vang

- Cồn: Thành phần quan trọng nhất của rượu vang là cồn etylic làm cho rượu mạnh Độ cồn tự nhiên, chỉ do lên men mà có từ 7-16độ, nghĩa là trong một lít rượu vang có từ 70-160 mL cồn etylic Cồn etylic có mùi thơm, vị hơi ngọt,

Tùy theo lượng đường khử còn lại trong rượu vang, sau khi đã lên men xong, người ta phân biệt rượu vang khô (dưới 10g đường/lít), nửa khô (20-30g đường/lít), nửa ngọt (45-65g đường/lít) và ngọt (80-110g đường/lít) Lượng đường khử càng cao độ còn càng phải cao để cho cân đối Độ cồn của rượu khô 9-11 độ, rượu ngọt thì độ cồn đạt 12-13 độ và hơn nữa

Rượu vang còn nhiều đường khử, đặc biệt khi độ cồn thấp rất dễ bị nhiều loại khuẩn yếm khí cũng như hiếu khí phá hủy đường, chuyển thành acid lactic, dấm thành rượu mất mùi

- Acid: Acid là một thành phần quan trọng của rượu vang, ngang với cồn Rượu vang là đồ uống có độ chua cao (acid tổng số tới 4-5 g/L, pH từ 2,9-3,9) nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối với vị ngọt của cồn, của glyxerin, vị chát của polyphenol, vị mặn của các chất muối (Vũ Công Hậu, 1993)

- Tro và các chất muối: Có nhiều muối khoáng trong rượu vang, phổ biến nhất

là P, S, K, Na, Ca, Mg, Si, Fe, Mn, F, Cl, Br, I, Al….Trong 1 lít rượu nho chỉ

có 1,5-3 g tro nhưng chất muối trong tro giữ một vai trò quan trọng:

Những vi lượng như Fe hàm lượng bình thường chỉ vài mg/L và Cu (0,2-0,3 mg/L) nếu chỉ tăng một vài mg trong một lít cũng gây kết tủa, làm cho rượu đục, mất hương vị

- Vitamin: Nước quả thường rất giàu vitamin Các vitamin này thường không

bị phá hủy trong quá trình lên men rượu vang (Vũ Công Hậu, 1993)

2.2.1 Hình thái và cấu tạo tế bào nấm men

2.2.1.1 Hình thái nấm men

Tế bào nấm men có hình dạng: hình cầu, hình oval hoặc elip, hình quả chanh, hình trụ, hình chùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành sợi Nấm men có thể thay đổi hình dáng và kính thước trong các giai đoạn phát triển và điều kiện

Trọng lượng riêng của tế bào nấm men không khác mấy so với tế bào

vi khuẩn (ở nấm men chỉ số này là 1,055 – 1,060 ở vi khuẩn: 1,050 – 1,112) Hình dáng tế bào nấm men được giới thiệu ở hình 1 (Lương Đức Phẩm, 2009)

2.2.1.2 Cấu tạo tế bào nấm men

Nấm men là sinh vật đơn bào hiển vi, tế bào cơ bản giống như ở động, thực vật So sánh cấu tạo tế bào nấm men với vi khuẩn ta thấy có sự tiến hóa nhẩy vọt từ nhân sơ đến nhân chuẩn Cùng với sự tiến hóa về nhân và cơ chế phân chia nhân (nhân có màng, có các nhiễm sắc thể, phân bào có tơ…) ở cơ thể nhân chuẩn xuất hiện nhiều thể không thấy ở thể nhân sơ, như ti thể, lục lạp v.v…

Tế bào nấm men có thành phần và cấu tạo phức tạp Trong tế bào có các cấu

tử - tiểu thể và có thể chia thành: các cơ quan nội bào hay cơ quan tử của tế

Thành phần hóa học của vỏ tế bào gồm có các phức chất protein polysacarit, phosphat và lipit Vỏ tế bào dầy khoảng 25 nm và chiếm khoảng 25% khối lượng tế bào Trong thành phần polysacarit thấy có glucan (chủ yếu) và mannan Tổng hai hợp chất này chiếm tới 90% chất khô của vỏ tế bào Glucan

là một polyme phức tạp từ các tiểu phần là glucose Mặc dù có cấu trúc không gian, nhưng phần lớn glucan nằm tại lớp phía trong của vỏ và tiếp giáp với màng tế bào chất Glucan là thành phần chính cấu tạo nên vỏ tế bào Nếu thành phần này bị phá hỏng thì tế bào bị phá vỡ hoàn toàn Mannan là polyme của đường mamnanose, chủ yếu nằm ở ngoài vỏ, nhưng không phải là thành phần quyết định của của vỏ tế bào Nếu bỏ phần mannan hình dáng tế bào không bị biến đổi Đại thể ta thấy lượng mannan trong vỏ tế bào nấm men là

rất nhỏ, như ở Saccharomyces guitulata và Endomycopsis caponlaris hoặc hoàn toàn vắng mặt ở Nadsonia fulvescens, Schizosaccharomyces Vỏ tế bào

Sc: sẹo chồi Cm: màng tế bào Cp: tế bào chất D: thể Gongi ER: lưới nội chất Li: lipit

Mi: ti thể chứa ADN và ARN N: nhân, NL chất nhân

Po: polyphosphat V: không bào Cw: vỏ tế bào

7

nấm men còn có kitin (chitin) Kitin là loại hydratcacbon, là polyme của axetyl-glucozamin Thành phần nằm sát ở phoàng nấm men này chồi (Lương Đức Phẩm, 2006)

N-Tế bào chất: Ở vùng giữa vỏ thành tế bào ta thấy hàng loạt enzyme, chủ yếu là những enzyme thủy phân, như Beta-fructofuranozidaza (invectaza) và phosphatase acid Thành phần protein có trong vỏ tế bào chiếm khoảng 10% chất khô Trong số này có một phần là các enzym liên kết với tế bào Trong các enzyme kể trên invectaza có bản chất mannoprotein Mannan ở enzyme chiếm tới 50% và đóng một vai trò quan trọng làm bền vững cho phân tử enzyme

Phần nhiều các protein còn lại ở đây kết hợp với manan Như vậy, mannan đóng vai trò cấu trúc enzyme trong vỏ tế bào Ngoài ra, tính kết chùm và lắng của các tế bào nấm men cũng chịu ảnh hưởng bởi cấu trúc mannnoprotein của thành tế bào Thông thường thành phần này của vỏ tế bào có liên quan đến hiện tượng tạo thành dạng sợi bông (kết tủa lắng xốp – floccuslus) của nấm men Đối với nấm men cũng như vi khuẩn người ta đã khẳng định rằng khuẩn lạc của chúng chuyển từ dạng S (dạng nhẵn – smooth) sang dạng R (xù xì, sần sùi – rough) và tạo thành sợi bông trong trường là do biến đổi các nhóm ưa nước (hudrophite) ở trong vỏ tế bào thành các nhóm kỵ nước (hydrophobe)

Song qua phân tích vỏ tế bào nấm men S cerevisiae và S carlsbergenis (một

chủng không tạo thành dạng bông và một chủng tạo thành dạng bông) được nuôi trên môi trường tổng hợp không thấy sự khác biệt về hàm lượng các chất

cơ bản theo thời gian sinh trưởng, còn hàm lượng mannan giảm từ từ và glucan – được tăng lên Mối liên kết hoạt động giữa phosphomannan với ion canxi (Ca2+) của tế bào dạng bông có thể tạo thành kết tủa xốp (Lương Đức Phẩm, 2006)

Hàm lượng protein ở vỏ tế bào phức hợp protein – polysaccarit, phosphat và lipit Trong đó một số phức protein – polysaccarit là thành phần của hai enzyme glyconase và mannanase Hai enzyme này thường tập trung ở chỗ nảy chồi của nấm men Chúng làm mềm vỏ tạo điều kiện cho chồi sẹo này thành chồi Enzyme invectase ở đây có bản chất là mannaprotein Phần protein còn lại không phải là enzyme kết hợp thành phức hợp với mannan và polysaccarit khác đóng vai trò cấu trúc của vỏ Tính tạo bông của tế bào cũng chịu ảnh hưởng của cấu trúc mannan protein của vỏ tế bào (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Màng tế bào chất

Xung quanh tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng, chiều dày không quá 0,1 nm (1 nanomet= 10-9) dính chật với tế bào chất

8

Màng tế bào chất có 4 chức năng cơ bản: tác dụng như rào chắn thẩm thấu, điều chỉnh chất dinh dưỡng từ môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế bào; thực hiện sinh tổng hợp một số hợp phần của tế bào (các cấu tử của vỏ tế bào); nơi khu trú một số enzyme và cơ quan tử của tế bào (như riboxom)

Vận chuyển chất qua màng liên quan đến tính thấm của màng Đặc tính này trước hết phụ thuộc vào các enzyme phospholipase và lipase (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Tế bào chất

Tế bào chất: còn gọi là nguyên sinh chất Nó có cấu trúc không đồng nhất (heterogen) và ở thể keo, chứa tất cả các cấu trúc của tế bào: ti thể, riboxom, mạng lưới nội chất, các chất dự trữ và các thể vùi hợp chất lipit và hydratcacbon tự nhiên trong nội bào

Nhờ kính hiển vi điện tử chúng ta biết được tế bào chất là hệ keo được cấu tạo

từ protein (đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydratcacbon, lipit, chất khoáng, nước, và các hợp chất khác nữa Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào cac phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết Tế bào chất có độ nhớt cao tương ứng với glyxerin hoặc siro đặc (Như vậy gấp 800 – 8000 lần so với nước) Khi tế bào già độ nhớt này giảm (Lương Đức Phẩm, 2006)

Trong tế bào chất chứa đầy đủ các cơ quan tử của tế bào, như ti thể, nhân, các khoảng không bào, các hạt chất dự trữ dạng tinh bột, dạng chất béo, cũng như mạng lưới nội chất và các thể vùi khác (trong đó có các hạt riboxom) v.v… Cấu trúc tế bào chất thay đổi phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và tuổi sinh trưởng của tế bào Sự thay đổi này có thể là thuận nghịch và không thuận nghịch là do mức dộ tác động của các yếu tố bên ngoài Các tế bào trẻ có chất nguyên sinh đồng nhất, khi già chất này xuất hiện không bào, các giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipit

Ngoài các cơ quan tử của tế bào chất ở dạng ty thể hay thể vùi (ti thể, microxom, không bào…), còn có những chất xúc tác sinh học rất quan trọng là enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng hóa sinh (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Microxom hay lipoxom

Đây là thể vùi có dạng hạt siêu hiển vi, được cấu tạo từ lipit, protic và acid ribonucleic (ARN)

 Ti thể

Ti thể có dạng hạt nhỏ, dạng que hoặc dạng sợi mảnh phân bố trong tế bào chất ở khoảng giữa vỏ bào và không bào Có thể thấy chúng ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng của tế bào nấm men: thời kỳ yên tĩnh, nãy chồi, sinh bào tử v.v… chiều dài của sợi ti thể là 0, 2 – 7,5 µm Hình dáng của nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy, có thể là từ các hạt hoặc que hay sợi đơn đến kết thành chuỗi

Bình thường số lượng ti thể trong tế bào nấm men dao động rất lớn: từ 1 – 50 Nếu trong tế bào chỉ có 1 ti thể thì thể tích của nó chiếm không nhỏ hơn 20%

thể tích tế bào, ở S cerevisiae có 1 ti thể chiếm tới 88% thể tích tế bào Trong

môi trường có nồng độ glucose thấp tế bào nấm men có tới 100 – 200 ti thể, nhưng ở nồng độ cao chỉ thấy 30 - 40

Những chất dinh dưỡng thấm vào nội bào được hấp thụ và tích lũy bởi ti thể sẽ nhanh (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Không bào (vacuole)

Không bào là một cơ quan nội bào có dạng hang (hốc) chứa đầy dịch bào và được tách ra từ tế bào chất thành màng không bào hình dạng không bào thay đổi liên tục, chuyển dịch và tiếp xúc với tế bào chất Trong dịch bào ngoài các chất điện ly hoà tan trong nước còn có các hợp chất dạng keo như protein, chất béo, hydratcacbon và enzyme trong bào quan này Trong dịch bào còn thấy có mặt Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4, và PO4 ở dạng các nguyên tử riêng biệt hoặc muối không làm cho nồng độ của chúng ở dây cao hơn nhiều lần hàm lượng muối ở môi trường xung quanh(Lương Đức Phẩm, 2006)

Kích thước và hình dáng không bào thay đổi rất nhiều Một tế bào nấm men có thể có một vài hoặc một không bào ở trung tâm Không bào chứa các ti thể vùi rất đa dạng, có thể là các chất ở dạng hoà tan, ở dạng tinh thể hay ở dạng hạt hoặc giọt, pH trong dịch bào là 5,9 – 6,0, áp suất thẩm thấu của dịch bào gần với của dung dịch muối NaCl 2,5 – 3,5% Thông thường các chất chứa trong dịch bào không phản quang, các thể kết tinh và lipit chuyển động mới bắt sáng Các quá trình oxy hóa khử xảy ra trong dịch bào

10

Không bào của nấm men trưởng thành thường lớn hơn khi ở tế bào trẻ Tuy nhiên, ở một thời điểm của vòng đời khi nẩy chồi mới bắt đầu thì hình như không bào được chia thành nhiều không bào nhỏ và một số trong đó được chuyển sang tế bào con Sau đó các không bào còn lại có xu hướng tái hợp thành một không bào duy nhất

Sự tạo thành không bào ở tế bào nấm men đến nay vẫn chưa biết được đầy đủ Song, chắc chắn là không bào có chứa các enzym thuỷ phân, enzyme oxy hóa – khử, các polyphosphat, lipit, các hợp chất trung gian của tế bào có phần tử lượng thấp và các ion kim loại (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Mạng lưới nội chất (dictyosone )

Trong tế bào chết của nấm men còn chứa một hệ thống màng hai lớp, được gọi

là mạng lưới nội chất bao gồm hàng dãy màng kép có gai cong dày Một số màng có kết hợp với riboxom Đôi khi đầu màng chuốt thành các bóng tròn và rồi có thể từ đây tạo thành không bào Mạng lưới này còn được gọi là thể golgi hay bộ máy golgi

Mặc dù mạng lưới nội chất của nấm men, cũng như ở các vi sinh vật khác, có tham gia vào các hoạt động của tế bào Song, mối quan hệ mạng lưới này với các cơ quan nội bào khác vẫn chưa được biết rõ ràng Có tác giả cho rằng, mạng lưới kép này điều hành chung quá trình sinh lý của tế bào (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Nhân tế bào

Nhân là cấu tử bất biến của tế bào nấm men Ta thấy rõ nhân tế bào nấm men trong trường hợp giữ tế bào trong nước vô trùng vài ngày Lúc này tế bào chết trở thành đồng nhất và trong suốt do bị đói Với kính hiển vi thông thường ta

có thể quan sát rất rõ ràng nhân tế bào hoặc dưới kính hiển vi huỳnh quang hay kính hiển vi đối pha sau khi xử lý bằng dung dịch fluorocrom

Nhân của tế bào nấm men có màng vỏ, hạch nhân (thể nhiễm sắc - karyokon)

và chất nhân (karyoplasma) Vỏ nhân tham gia vào điều hoà các qui trình trong nhân bằng cách thay đổi tính thẩm và thông báo trực tiếp giữa nhân với môi trường bên ngoài tế bào, cũng như giữa nhân và tế bào chất (Lương Đức Phẩm, 2006)

Đường kính của nhân tế bào nấm men vào khoảng 2 µm Phần lớn nhân có dạng hình cầu hoặc elip Sự phân bố của chúng trong nội bào có thể thay đổi trong suốt quá trình sống của tế bào Kích thước nhân của tế bào nấm men không đồng nhất không những ở các tế bào khác giống, mà ở tế bào cùng một giống trong các trạng thái sinh lý khác nhau Nhân to ở các giống

11

Saccharomyces, Schirosaccharomyces, Saccharomycodes và dễ dàng nhìn

thấy dưới kính hiển vi Còn ở các giống lên men hoặc không lên men như

Tolklopsis pulcltarrina, T utilis thường có nhân nhỏ Ở tế bào nấm men

đang sinh trưởng nhân rất giàu acid nucleic và vùng sinh sản được hoạt hoá (nôi sẽ mọc chồi hoặc phân cắt tế bào) (Lương Đức Phẩm, 2006)

Thành phần hoá học cơ bản của nhân là acid deoxyribonucleic (ADN), Với nó

và chỉ với nó (ADN) có liên quan đến sự truyền thông tin di truyền từ thế hệ này với thế hệ tiếp sau Nhân còn có protein nhưng không liên kết với các acid nucleic Quá trình sinh tổng hợp protein và đặc điểm các protein này được tiến hành theo lệnh của ADN nhờ các acid ribonucleic truyền đạt và vận chuyển (mARN và tARN) Dòng thông tin này có thể đơn giản hoá như sau: từ ADN chuyển qua ARN tới Protein (ADN ARN Potein)

Hàm lượng ADN trong tế bào bất kỳ là ổn định nghiêm ngặt và không phụ thuộc vào các điều kiện của môi trường bên ngoài, vào dinh dưỡng cũng như vào tác động từ các yếu tố khác, mặc dù các yếu tổ này đang ảnh hưởng đến trao đổi chất của tế bào Một chủng men rượu ở các giai đoạn phát triển khác nhau đều có hàm lượng ADN là 0,17 - 0,18% sinh khối khô Còn ở men rượu vang sau khi gia nhiệt hàm lượng này cũng không thay đổi (Lương Đức Phẩm, 2006)

Thành phần nucleotide trong ADN rất phụ thuộc vào từng loài Song, số gốc adenin (A) luôn bằng số gốc tinin (T): A = T, còn số gốc guanin (G) bằng số gốc xitozin (X): G = X, cũng như số gốc pyrimidin bằng số gốc purin: A + G

= T + X Những loài nấm men gần nhau có thành phần nucleotit như nhau Trong quá trình tiến hóa các vi sinh vật tách ra xa nhau cho thấy chỉ số này khác biệt rõ rệt Do vậy, thành phần nucleotite thường được sử dụng làm dấu hiệu phân loại

Trong khi sinh sản ở nhân tế bào nấm men các cấu trúc ADN - thể nhiễm sắc Thể này có thé quan sát dưới kính hiển vi với tiêu bản cố định và nhuộm màu trong thể nhiềm sắc ADN liên kết với protein – histon tạo thành những sợi nucleoproteit dày khoảng 10 nm Đối với từng loài nấm men cụ thể số lượng thể nhiễm sắc, chiều dài và hình dáng của chúng là ổn định Song, những số liệu về số lượng thể nhiễm sắc của nấm nem là rất không thống nhất kể cả khi nghiên cứu dưới kính hiển vi điện tử cũng như những số liệu về di truyền học (Lương Đức Phẩm, 2006)

Với các điều kiện xác định trong tự nhiên và trong thực nghiệm dưới tác dụng của các yếu tổ vật lý và hóa học khác nhau số lượng thể nhiễm sắc trong tế bào có thể thay đổi Ở các tế bào đơn bội thể nhiễm sắc là một n, còn ở lưỡng

12

bội là 2n Tăng số lượng bộ thể nhiễm sắc cũng sẽ làm tăng lượng ADN, có nghĩa là kích thước tế bào, nhân và chất nhân cũng sẽ phải tăng lên Những tế bào đơn bội chứa số lượng ADN chỉ bằng nửa trong tế bào lưỡng bội

Các thể nhiễm sắc riềng biệt rất nhỏ nên rất khó hoặc không thể quan sát được cấu trúc phức tạp của chúng bằng kính hiển vi thường hoặc kính hiển vi điện

từ Tuy nhiên, bằng phương pháp đánh dấu ADN đã được sử dụng 0trong kỹ thuật điện di dùng để tách từng nhiễm sắc thể riêng biệt Kỹ thuật này còn được sử dụng trong phân loại nấm men Lớp màng bao quanh nhân tế bào không biến đổi trong suốt chu kỳ sống của tế bào và có thể quan sát thấy trên ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử siêu nhỏ Liên kết với màng nhận là một bộ phận gọi là tấm chắn Cấu trúc đặc trưng của tấm chắn là một đĩa nhiều lớp mà

từ đấy các mao quản nhỏ mở rộng vào trong nhân và tế bào chất Các tấm chắn này đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phân chia nhân của tế bào nấm men (Lương Đức Phẩm, 2006)

Đến nay ta đã biết nhân tế bào là một cấu trúc chứa một lượng lớn DNA được sắp xếp trong 16 thể nhiễm sắc chứa trên 6000 gen khác nhau và mã hóa cho tất cả các phân tử protein được tổng hợp trong tế bào Trong mấy năm cuối thế

kỷ XX đã công bố kết quả về khám phá ra trình tự bộ gen của nấm men

Saccharomyces, cho phép xác định trình tự các gen riêng biệt và từ đó biết

được trình tự các acid amin trong các protein được tống hợp do các gen này điều khiến (mã hóa) Với kết quả này người ta đã biết được khoảng 30% được xác định là đã mã hóa cho protein Song, tới nay vẫn còn chưa xác định được chức năng cụ thể của một số gen Do vậy, chúng được gọi là gen lặn Việc nghiên cứu khoảng trên 1000 gen lặn đang được 114 phòng thí nghiệm ở Châu

Âu và Mỹ tiến hành nghiên cứu và hy vọng sẽ bổ sung cho hiểu biết về bộ gen của tế bào nấm men sớm được hoàn thiện (Lương Đức Phẩm, 2006)

 Các thể vùi và các chất dự trữ trong tế bào nấm men

Các thể vùi nằm trong tế bào chất và dịch không bào Chúng có thể thay đổi trong quá trình sống của tế bào Các thể vùi và các chất dự trù của nấm men là những hạt glycogen (gần giống với tinh bột), metacromatin (volutin), các chất giống chất béo và các hạt chất béo, lưu huỳnh tích tụ, hạt axit và đường tỉnh thể Các loại chất này trong tế bào ở dạng không hoạt động và thường không tan trong nước

Tregalose (đường đôi hoàn nguyên) và glycogen (polysaccarit giống tinh bột)

có trong tế bào với số lượng là: tregalose từ 20 - 150 mg, glycogen - 30 - 100

mg trong 1g chất khô của tế bào Nấm men nuôi trong điều kiện hiếu khí ta thấy lượng tregalose vượt trội, còn kỵ khí glycogen vượt trội Nâng cao nhiệt

13

độ nuôi cấy thì hàm lượng tregalose tăng lên Các hạt glycogen thấy xuất hiện

ở thời kỳ đầu lên men, nhưng về cuối thì biến mất Theo quan điểm hiện đại,

glycogen ở ngoài màng tế bào chết và liên kết với những cấu tử không tan của

vỏ tế bào, glycogen đóng vai trò là nguồn C dinh dưỡng dự trữ (Lương Đức

Phẩm, 2006)

- Lipid (chất béo và những chất tương tự chất béo) là những cấu tử quan trọng

của màng tế bào chết và các nội quan bào Lipid dạng giọt giữ vai trò làm vật

liệu dinh dưỡng dự trữ Chất béo của nấm men là hỗn hợp các loại chất béo

thực (glyxerit của các acid béo) với phospholipit (lexitin, keralin) và sterol (ccgosterol) Các giọt chất béo nhìn khá rõ dưới kính hiển vị Chúng khúc xạ

ánh sáng rất mạnh Đặc biệt là các nấm men tạo màng trên bề mặt dịch nổi cây

ta nhìn thấy các giọt này rất rõ

Phospholipit kết hợp với sterin, carotenoit làm thúc đẩy sinh trưởng nấm men

và thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp ở điều kiện kỵ khí Tuỳ từng loài và

phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy, nấm men có khả năng tổng hợp được 1 -

74% lipit trong chất khô của tế bào Loài Rhodotorula gracile có thể tổng hợp

lipit tới 74% Nhiều chủng nấm men đã được dùng sản xuất chất béo trong thể

chiến thứ nhất (Lương Đức Phẩm, 2006)

- Metacroatit (volutin)

Các hạt volutin là thể keo năm trong dịch không bào, thành phần của nó gồm

chủ yếu là các polyphosphat Đôi khi vì sai lệch nào đó trong trao đổi chất của

tế bào ta nhìn thấy các hạt này hình cầu khúc xạ ánh sáng rất rõ

Volutin được sử dụng để xây dựng chất nguyên sinh (protoplast) tế bào chết

và làm nguồn cung cấp năng lượng Vì vậy, số lượng metacromatin giảm

trong quá trình sinh tổng hợp protein mạnh mẽ và trái lại có nghĩa là sinh sản

bị ngừng trệ (Lương Đức Phẩm, 2006)

- Lưu luỳnh: Đôi khi ta thấy lưu huỳnh (S) trong tế bào chết nấm men Lưu

huỳnh trong tế bào nấm men khúc xạ ánh sáng rất mạnh Khi lưu huỳnh có

trong tế bào có thể là xuất hiện các dạng thoái triển của tế bào nấm men

Như trên chúng ta đã biết, cấu tạo và các cơ quan nội bào của tế bào nấm men

Trong cấu trúc của chúng có chứa nhiều vật chất khác nhau Các hợp chất này

biến đổi sẽ đưa đến biến đổi kết quả các quá trình hóa sinh của tế bào Những

quy trình rất đồng bộ và liên quan chặt chẽ với nhau (Lương Đức Phẩm,

2009)

14

2.2.2 Phân loại nấm men

Nấm men (yeast, levure) chỉ là tên chung để chỉ nhóm vi nấm thường có cấu

tạo đơn bào và thường sinh sôi nảy nở bằng phương pháp nẩy chồi (budding) Nấm men không thuộc về một taxon phân loại nào nhất định, chúng có thể

thuộc ngành Nấm túi (Ascomycota) hoặc ngành Nấm đảm (Basidiomycota)

Nảy chồi là cách sinh sản vô tính điển hình của nấm men Khi đó thành tế bào

mở rađể tạo ra một chồi (bud) Chồi phát triển thành tế bào con và có thể tách khỏi tế bào mẹ ngay từ khi còn nhỏ hoặc cũng có thể vẫn không tách ra ngay

cả khi lớn bằng tế bào mẹ Nhiều khi nhiều thế hệ vẫn dính vào một tế bào đầu tiên nẩy chồi và tạo thành một cành nhiều nhánh tế bào trong giống như cây xương rồng Chồi có thể mọc ra theo bất kỳ hướng nào (nẩy chồi đa cực-

multilateral budding) hoặc chỉ nẩy chồi ở hai cực (nẩy chồi theo hai cực- Bipolar budding) hoặc chỉ nảy chồi ở một cực nhất định (nẩy chồi theo một

cực – monopolar budding)

Nấm men còn có hình thức sinh sản phân cắt như vi khuẩn Có thể hình thành một hay vài vách ngăn để phân cắt tế bào mẹ thành những tế bào phân cắt

(fission cells) Điển hình cho kiểu phân cắt này là các nấm men thuộc chi

Schizosaccharomyces Ở một số nấm men thuộc ngành Nấm đảm, có thể sinh

ra dạng bào tử có cuống nhỏ (sterigmatoconidia) hoặc bào tử bắn (ballistoconidia hay ballistospore) Bào tử có cuống nhỏ thường gặp ở các chi nấm men Fellomyces, Kockovaella và Sterigmatomyces, khi đó chồi sinh ra

trên một nhánh nhỏ và tách ra khi nhánh bị gẫy Bào tử bắn được sinh ra trên một gai nhọn của tế bào nấm men và bị bắn ra phí đối diện khi thành thục Nếu cấy các nấm men sinh bào tử bắn thành hình zich zắc trên thạch nghiêng hoặc trên đĩa petri thì sau một thời gian nuôi cấy sẽ thấy xuất hiện trên thành ống nghiệm hoặc nắp đĩa petri có một hình zích zắc khác được hình thành bởi các bào tử bắn lên Bào tử bắn là đặc điểm của nấm men thuộc các chi

Bensingtonia, Bullera, Deoszegia, Kockovaella, Sporobolomyces, (Nguyễn

Lân Dũng, 2013)

Một số nấm men còn có một hình thức sinh sản vô tính nữa, đó là việc hình

thành các bào tử đốt (arthroconidia hay arthrospore) Khi đó sẽ hình thành

các vách ngăn ở đầu các nấm men dạng sợi, sau đó tách ra thành các bào tử đốt Loại này gặp ở các nấm men thuộc cả hai ngành: Nấm túi và Nấm đảm

Thường gặp nhất là ở các chi nấm men Galactomyces, Dipodascus (dạng vô tính là Geotrichum) và Trichosporon Nấm men còn có thể tạo thành dạng tản (thallus) dưới dạng khuẩn ty (sợi nấm - hyphae) hay khuẩn ty giả (giả sợi nấm – pseudohyphae)

15

Dạng sinh sản hữu tính ở nấm men là dạng các bào tử túi (ascospore) được sinh ra từ các túi (asci) Có thể xảy ra sự tiếp hợp (conjugation) giữa hai tế bào nấm men tách rời hoặc giữa tế bào mẹ và chồi Còn có cả sự biến nạp trực tiếp trong 1 tế bào sinh dưỡng (vegetative cell), tế bào này biến thành túi không qua tiếp hợp (unconjugated ascus).Thường trong mỗi túi có 4 hay đôi khi có 8 bào tử túi Trong một số trường hợp lại chỉ có 1-2 bào tử túi Bào tử túi ở chi

Saccharomyces có dạng hình cầu, hình bầu dục; ở chi Hanseniaspora và loài Hansenula anomala có dạng hình mũ; ở loài Hansenulasaturnus bào tử túi có

dạng quả xoài giữa có vành đai như dạng Sao Thổ Một số bào tử túi có dạng kéo dài hay hình xoắn Bề mặt bào tử túi có thể nhẵn nhụi, có thể xù xì hoặc

có gai…Bào tử màng dày (hay bào tử áo - chlamydospore) là dạng bào tử giúp

nấm men vượt qua được điều kiện khó khăn của ngoại cảnh, chứ không phải là hình thức sinh sản Một số nấm men còn có thể sinh vỏ nhày (Nguyễn Lân Dũng, 2013)

Hình 3: Bào tử nấm men và phân cắt tế bào (Nguyễn Lân Dũng, 2007)

Hình 4: Các loại bào tử nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2007)

Hình 5: Quá trình nảy chồi nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2007)

16

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

- Ảnh hưởng của nồng độ cồn: Rượu là sản phẩm chính của quá trình lên men

Nhưng khi lượng cồn được tích tụ tăng dẫn trong quá trình lên men sẽ ức chế hoạt động của nấm men nên cũng sẽ ảnh hưởng đến quán trình lên men của rượu vang Khả năng chịu đựng và hoạt động được trong môi trường chứa cồn của mỗi loại nấm men là khác nhau Do đó, muốn lên men rượu vang đạt độ cồn cao, cần lựa chọn được các chủng nấm men chịu được độ cồn cao (Lê Xuân Phương, 2001)

- Ảnh hưởng của thời gian lên men: Thời gian tiến hành lên men chính là yếu

tố rất quan trọng trong quá trình lên men rượu vang Với một nồng độ đường nhất định trong dịch lên men thì khoảng thời gian thích hợp cho lên men chính

là yếu tố rất cần thiết trong quá trình công nghệ Nó quyết định khả năng lên men kiệt đường hay không của nấm men Hoặc nói cách khác nó quyết định hiệu suất lên men Tuy nhiên thời gian lên men chính thích hợp không chỉ phụ thuộc và nồng độ dịch ban đầu mà còn phụ thuộc và cả nhiệt độ lên men Chính vì vậy mà tùy theo khu vực, theo mùa vụ có khí hậu và nhiệt độ khác nhau mà người ta đã có những quy trình công nghệ thích hợp Ở nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trong năm thay đổi theo 2 mùa rõ rệt Do

đó với mùa đông hay mùa hè cần xác định rõ khoảng thời gian thích hợp cho

lên men rượu vang (Lê Xuân Phương, 2001)

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng lớn đến tốc độ lên

men, độ cồn đặt được và sự tạo thành các sản phẩm phụ Do đó nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Nhiệt độ tối thích thay đổi tùy theo mỗi loại, chủng men và còn tủy thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng của nấm men Qua nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang cho thấy nhiệt độ thích hợp cho lên men là 15 – 30 oC và nhiệt độ càng thấp càng có tác dụng giữ hương cho sản phẩm Đối với nấm men rượu vang, nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của nó trong dịch quả là 20 – 30 oC Có giống có khả năng lên men

ở nhiệt độ thấp hoặc cao hơn Nếu nhiệt độ tăng lên đến 30 – 35 oC, nấm men khó hoạt động, nhiệt độ trên 40 oC, nấm men ngừng hoạt động Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của nấm men mà còn ảnh hưởng đến độ cồn đạt được và sự tạo thành sản phẩm phụ Do đó nó góp phần quan trọng quyết định chất lượng của rượu vang (Lê Xuân Phương, 2001)

- Ảnh hưởng của oxy: Lên men rượu là một quá trình yếm khí nhưng ở giai

đoạn đầu, tế bào nấm men cần oxy để sinh trưởng và phát triển số lượng tế bào Nếu lượng oxy cung cấp không đủ, số tế bào bị hạn chế sẽ ảnh hưởng đến khả năng lên men và cho độ cồn thấp Ở giai đoạn sau, nấm men có thế lên

17

men trong điều kiện thiếu oxy là vì trong tế bào men còn có những chất chưa peroxyt có thể nhường lại oxy cho tế bào nấm men Nếu tăng oxy ở giai đoạn sau, hiệu suất lên men giảm đồng thời trong rượu vang sẽ tạo ra nhiều aldehyde, rượu bậc cao, axit bay hơi…làm giảm chất lượng của sản phẩm (Lê Xuân Phương, 2001)

- Ảnh hưởng của pH: Độ pH cũng là một trong các yếu tố gây ảnh hưởng đến

hoạt động của nấm men Độ pH tối thích cho nấm men hoạt động là 4 - 6 Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng pH thích hợp nhất cho lên men rượu vang là 2,8 – 4,2 Trong khoảng pH này, nấm men vẫn hoạt động tốt nhưng tạp khuẩn lại bị ức chế Vì vậy việc điều chỉnh độ pH trước khi tiến hành lên men là rất cần thiết (Lê Xuân Phương, 2001)

2.2.4 Các nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang

 Saccharomyces cerevisiae:

Đây là tên hiện nay dùng phổ biển, trước đây người ta gọi là S cerevisiae

Meyer hay là S ellipsoideus theo Lodder là Saccharomyces vini

Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm tới 80% trong

tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng của

nó phụ thuộc vào từng nỏi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng cacbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, mezoirozit, thiamin và piridoxin (Lương Đức Phẩm, 2009)

Đa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước (3 – 8) x (5 – 12) µM,

sinh sản theo lối nấy chồi và tạo thành bào tử S cerevisiae sinh ra enzyme

invectara có khả năng khử đường sacaroza thành fructoza và glucoza, vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được tạo thành bình thường đối với nhiều nòi của men này chỉ đạt được 8 - 10% so với thể tích (Lương Đức Phẩm, 2009)

Ở giai đoạn cuối lên men S cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu

Ở nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cổn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt (Lương Đức Phẩm, 2009)

Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bảo S.cerevisiae thường bị

già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh (Lương Đức Phẩm, 2009)

18

 Saccharomyces uvarum:

Men này được tách từ nước nho, rượu len men tự nhiên.Về hình thái nó không khác với các loài khác Khả năng sinh bào tử khá mạnh trên môi trường thạch malt Các nòi của loài này có thể lên men 12 - 13° cồn trong dung dịch nước nho Một vài nòi được dùng trong sản xuất rượu vang (Lương Đức Phẩm, 2009)

 Saccharomyces chevalieri:

Theo Lodder là Saccharomyces chevalieri Guilliermond Nấm men này được

tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men nước dừa

hoặc nước cọ Saccharomyces chevalteri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 16 độ cồn Nó thường lẫn với Saccharomyces cerevisiae (Lương Đức

Phẩm, 2009)

 Saccharomyces oviformics:

Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng loại nấm men này ít hơn so với

Saccharomyces cerevisiae Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho

và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cổn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 18° cồn

Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như S cerevisiae và có khả năng

chịu được cổn cao Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả

có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt

Có hình dáng giống như S cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng dịch quả S oviformis lên men được

glucose, fructose, mantose, saccarose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men

được lactose, pentose Điều khác nhau cơ bản của S oviformis với S vini là:

S oviformis không lên men được galactose và men nổi lên bể mặt dịch lên

men tạo thành màng

Hai giống sản xuất rượu vang này (S cerevisiae và S oviformis) có nhiều nòi

được dùng trong sản xuất (Lương Đức Phẩm, 2009)

19

2.3 SƠ LƯỢC VỀ THANH LONG RUỘT ĐỎ

2.3.1 Giới thiệu về cây Thanh Long ruột đỏ

Hình 6: Thanh Long ruột đỏ (Kiên Kiên, 2009)

2.3.1.1 Nguồn gốc

Cây Thanh Long (tên tiếng Anh: Dragon fruit) thuộc họ xương rồng (Cactaceae), có nguồn gốc ở các vùng sa mạc thuộc Mêxicô và Colombia (Huy Phú, 2013)

Ở Việt Nam, cây Thanh Long được người Pháp du nhập vào trồng cách đây hơn 100 năm Cho đến nay, Thanh Long ruột trắng là giống được trồng phổ biến, chủ lực trong sản xuất, xuất khẩu ở nước ta với hơn 98% diện tích Sản xuất Thanh Long tập trung chủ yếu tại 3 tỉnh Bình Thuận, Tiền Giang và Long

An (chiếm 96% tổng diện tích), trong đó Bình Thuận là vùng sản xuất Thanh Long lớn nhất cả nước, thống kê đến cuối năm 2011 Bình Thuận đã trồng khoảng 18.646 ha, chiếm khoảng 80% cả nước, với sản lượng thu hoạch 330.000 tấn/năm Nhằm cải tiến và đa dạng nguồn gen giống/dòng Thanh Long phục vụ nội địa và xuất khẩu, từ năm 1994 đến nay Viện Cây ăn quả miền Nam đã sưu tập được 19 giống Thanh Long trong nước và từ các quốc gia khác Các giống Thanh Long sưu tập được phân biệt chủ yếu qua màu sắc của vỏ và ruột quả: vỏ quả đỏ (ruột trắng, ruột đỏ, ruột trắng phớt hồng và ruột tím); vỏ quả xanh và vỏ quả vàng (ruột trắng) Các giống Thanh Long ruột

số địa phương như: Uông Bí, Đông Triều, Quảng Yên, Móng Cái, Bình Liêu,

Ba Chẽ, Hoành Bồ, diện tích trồng Thanh Long ruột đỏ có chiều hướng tăng nhanh, bước đầu cây Thanh long ruột đỏ đã mang lại hiệu quả kinh tế cho người sản xuất Với mức đầu tư cho sản xuất Thanh Long trung bình khoảng 180-200 triệu đồng/ha có thể cho thu nhập từ 300 đến 500 triệu đồng/ha/năm Qua nghiên cứu của các nhà khoa học đã chứng minh Thanh Long ruột đỏ có đặc tính hoàn toàn khác so với loại Thanh Long trắng, giống ruột đỏ có chứa Lycopene, là một chất chống ôxy hoá thiên nhiên, có thể chống ung thư, bệnh tim và làm giảm huyết áp Bên ngoài Thanh Long ruột đỏ có vỏ cứng, màu đỏ đậm tươi sáng; bên trong màu đỏ, thành phần dinh dưỡng gấp đôi Thanh Long trắng, với các chỉ số Vitamin C 12-6, Protid 1,30-1,08, Vitamin A, Glucid, Lipid cao rất tốt cho sức khoẻ con người Tuy nhiên, trong quá trình phát triển cây Thanh Long tại Quảng Ninh hiện nay còn gặp nhiều khó khăn, tồn tại như: Chưa hình thành vùng chuyên canh tập trung theo hướng công nghiệp, sản xuất còn nhỏ lẻ, thiếu tập trung; chất lượng giống chưa cao, đa phần dân tự mua bán trao đổi cho nhau; chưa chủ động được số lượng giống đảm bảo chất lượng; chất lượng và sản lượng Thanh Long chưa ổn định, chưa tạo được uy tín, thương hiệu hàng hoá trên thị trường; công tác quản lý nhà nước về phát triển Thanh Long còn nhiều bất cập, tồn tại, chưa có chính sách khuyến khích đầu tư phát triển Do đó, để tiếp tục phát triển sản xuất trồng Thanh Long nói chung và Thanh Long ruột đỏ nói riêng đạt hiệu quả cao, bền vững thì cần sự vào cuộc của các cơ quan quản lý, kỹ thuật, các doanh nghiệp, người nông dân

để giải quyết tốt các vấn đề liên quan đến việc qui hoạch vùng sản xuất, có chính sách phát triển sản xuất, sản xuất theo hướng an toàn, đa dạng hoá cơ cấu giống, đa dạng sản phẩm chế biến, chuyển giao khoa học kỹ thuật, phát triển thị trường tiêu thụ, (Huy Phú, 2013)

Trái Thanh Long ruột đỏ là loại trái cây không hô hấp đột phát, có thời gian sinh trưởng từ 27 đến 30 ngày Tùy theo thị hiểu của thị trường mà chúng ta

có thể thu hoạch trái sớm (27-28 ngày) hay muộn (29-30 ngày) Khi thu hoạch sớm, trái có vị ngọt vừa phải kèm với vị chua nhẹ rất dễ chịu Tuy nhiên, màu