nghiên cứu quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật đa chủng để lên men thức ăn gia súc

- Nắm được đặc điểm và vai trò của vi sinh vật vi khuẩn lactic, nấm men và nấm mốc, trong quá trình ủ chua thức ăn chăn nuôi.. Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại họcUAM- Mehico và Viện

MỤC LỤC

Phần I MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

Phần II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 3

2.1.1 Nghiên cứu ở ngoài nước 3

2.1.2 Các nghiên cứu trong nước 5

2.2 VI KHUẨN LACTIC TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN 6

2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic 6

2.2.2 Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic 7

2.2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic 9

2.3 VAI TRÒ CỦA VI KHUẨN LACTIC 11

2.3.1 Khả năng acid hóa môi trường 11

2.3.2 Khả năng sinh các chất kháng khuẩn 11

2.3.3 Vai trò làm tăng giá trị của sản phẩm 12

2.4.NẤM MEN VÀ VAI TRÒ CỦA NẤM MEN TRONG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC 12

2.4.1 Nấm men 12

2.4.2 Vai trò của nấm men trong chế biến thức ăn 15

i

2.5 VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA NẤM MỐC 19

2.5.1 Nấm mốc 19

2.5.2 Vai trò và ứng dụng của nấm mốc 19

2.6 CẶN MEN BIA VÀ THỦY PHÂN CẶN MEN BIA 22

2.7 CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG CHẾ BIẾN VÀ DỰ TRỮ THỨC ĂN XANH 26

Phần III ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 28

3.2 NỘI DUNG 28

3.3 Phương pháp nghiên cứu 29

3.3.1 Vật liệu, thiết bị nghiên cứu 29

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu 29

Phần IV.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THỦY PHÂN CMB LÀM MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VSV 38

4.1.1 Thủy phân nấm men bia bằng dung dịch kiềm 38

4.1.2 Phá vỡ thành tế bào nấm men bằng phương pháp tự phân 41

4.1.3 Kết quả phân tích axit amin của bột nấm men 43

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG CMB LÊN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV 44

4.2.1 Nuôi cấy chủng vi khuẩn lactic (Lactobacillus plantarum) 44

4.2.2 Nuôi cấy chủng nấm mốc (Aspergillus niger) 45

4.2.3 Nuôi cấy chủng nấm men (Sacharromycer cerevisiae) 46

4.3 HỖN HỢP CÁC CHỦNG VSV TẠO CHẾ PHẨM 47

4.4 NGHIÊN CỨU THỜI GIAN BẢO QUẢN VSV 48

ii

Phần V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49

5.1 KẾT LUẬN 49

5.2 ĐỀ NGHỊ 49

Phần VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 52

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào khác

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong báo cáo đều đã được ghi rõnguồn gốc

Hà Nội, ngày 24 tháng 08 năm 2012

Tác giả luận văn

Phạm Văn Vĩnh

iv

LỜI CẢM ƠN.

Lời đầu tiên em xin chân thành gửi đến Quý thầy cô bộ môn Sinh học –Động vật thuộc Khoa Chăn nuôi & Nuôi trồng Thủy sản trường Đại học NôngNghiệp Hà Nội cùng tất cả các cô các bác, các anh chị trong bộ môn Dinh dưỡngthức ăn & Đồng cỏ thuộc Viện Chăn Nuôi lời cảm ơn sâu sắc nhất

Qua 6 tháng thực tập tại Viện Chăn Nuôi em đã tiếp xúc trực tiếp môitrường làm việc khoa học giúp em có thể nắm vững hơn về kỹ năng chuyênmôn, tiếp thu được nhiều hơn kinh nghiệm quý báu, để em có thể tạo cho mìnhnhững kỹ năng cần thiết; cẩn thận, tỷ mỉ của người làm khoa học

Qua dịp này, em xin biết ơn trân thành đến Ban Giám đốc Viện Chănnuôi, cùng các bác các cô, và các anh chị đã giúp đỡ em trong thời gian thực tậptại Viện Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Bác Nguyễn Giang Phúc

đã tận tình hướng dẫn em kiến thức cũng như kỹ năng trong quá trình thực tập

để từ đó có thể áp dụng vào chuyên ngành của mình một cách nhanh chóng

Qua đây em xin trân thành biết ơn đến Nhà trường cùng tất cả các thầy côtrong Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng Thủy sản đã tạo điều kiện thuận lợi để emhoàn thành tốt nhiệm vụ của mình trong quá trình thực tập, đặc biệt em xin chânthành cảm ơn cô Nguyễn Thị Vinh đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn, động viên emhoàn thành tốt kỳ thực tập tốt nghiệp của mình

Đặc biệt em xin trân thành gửi lời cảm ơn đến cha mẹ, gia đình, bạn bè đãnuôi dưỡng, động viên em trong quá trình học tập và hoàn thành tốt kỳ thực tậpnày

Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô, các bác, các cô, anh chị trongViện Chăn Nuôi cùng cha mẹ, bạn bè luôn dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và thànhđạt trong công việc

Em xin trân thành cảm ơn!

Phạm Văn Vĩnh

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Giá trị pH tối thích của giống vi khuẩn lactic thường gặp 11

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của pH tới quá trình thủy phân tế bào nấm men 38

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình thủy phân tế bào nấm men 39

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình thủy phân tế bào nấm men 40

Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình tự phân của thành tế bào nấm men 41

Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tự phân của thành tế bào nấm men 42

Bảng 4.6: Thành phần axit amin của bột nấm men 43

Bảng 4.7 Kết quả so sánh giữa hai môi trường YMP và CMB 45

Bảng 4.8 Kết quả so sánh giữa hai môi trường Zapek- Dox và CMB 45

Bảng 4.9 Bảng so sánh giữa hai môi trường Martin và CMB 46

Bảng 4.10: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng của chế phẩm 48

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ

Hình 2.1 Vi khuẩn lactic Lactobacillus plantarum 6

Hình 2.2 Nấm men bia Sacharromycer cerevisiae 12

Hình 2.3 Nấm mốc Aspergillus niger 19

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình thủy phân cặn men bia 29

Hình 3.2 Thùng chứa cặn men bia dung tích 200l 30

Hình 3.3 Giá lọc nước cho cặn men bia 30

Hình 3.4 Máy ly tâm cặn men bia 31

Hình 3.5 Nồi thủy phân cặn men bia 31

Hình 3.6 Sản phẩm thu được sau quá trình thủy phân 32

Hình 3.7 Công nhân đóng chai và bảo quản sản phẩm cuối cùng 32

Hình 3.8 Sơ đồ quy trình sản xuất nấm men bằng phương pháp tự phân 33

Hình 4.1 Sản phẩm dùng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi 46

vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CMB: Cặn men bia

VSV: Vi sinh vật

VSVTS: Vi sinh vật tổng số

COD: Chemical Oxygen Demand (nhu cầu oxy hóa học)

OD: Optical Density (mật độ quang học)

HCN: Hidro xianua

CFU: lượng tế bào vi sinh vật tổng số

Phần I

viii

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thức ăn chăn nuôi chiếm 70- 75% giá trị sản phẩm chăn nuôi Đặc biệt làtrong chăn nuôi gia súc, thức ăn ảnh hưởng rất lớn đến vật nuôi, và sản phẩmcuối cùng Tuy nhiên hiện nay đa số các loại thức ăn thường không thể cung cấpđầy đủ dinh dưỡng cho gia súc Để nâng cao các giá trị sử dụng của thức ănchăn nuôi người ta thường dùng các chất bổ sung (bổ trợ) vào thức ăn chăn nuôi.Các chất bổ sung vào thức ăn chăn nuôi gia súc thường có nguồn gốc là các chấthóa học, vi sinh vật… Hiện nay không ít hộ dân chăn nuôi có bổ sung các chất

bổ trợ vào thức ăn chăn nuôi có nguồn gốc là các chất hóa học Nhưng nhữngchất này thường có tác dụng phụ với vật nuôi Gây ảnh hưởng đến giá trị của sảnphẩm cuối cùng mà người chăn nuôi mong muốn

Hiện nay các chất bổ trợ có nguồn gốc sinh học đang được sử dụng rộngrãi và đang dần thay thế các chất bổ trợ hoá học Các chất bổ trợ có nguồn gốcsinh học thường không gây độc, mùi vị hấp dẫn vật nuôi do có nguồn gốc từ cácnguồn nguyên liệu tự nhiên Đó là các sản phẩm như Probiotic, Prebiotic… Chếphẩm men vi sinh có chứa nhều vi sinh vật hữu ích, khi phối trộn chế phẩm vớithức ăn có tác dụng giúp nâng cao khả năng sinh trưởng, phát triển của vật nuôi,nâng cao tỷ lệ sống, giảm tỷ lệ bị bệnh, giảm tỷ lệ chết, tỷ lệ còi cọc do mắcbệnh, hơn nữa khi sử dụng chế phẩm sinh học men vi sinh còn giảm được lượngthức ăn, giảm chi phí thuốc và công lao động Ngoài ra, việc sử dụng chế phẩmsinh học men tiêu hoá làm giảm được ô nhiễm môi trường, không gây ảnhhưởng đến sức khoẻ con người do khi gia súc ăn các loại thức ăn có phối trộnmen này thì phân thải ra không mùi hôi thối

Hiện nay nhu cầu về thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam là rất lớn do chăn nuôigần đây được chú trọng và đầu tư Đặc biệt là nguồn thức ăn cung cấp chohướng chăn nuôi bền vững, trong đó có phát triển chăn nuôi đại gia súc Những

ix

nghiên cứu cơ bản đã được triển khai, những sản phẩm cũng từ đó được sảnxuất, tuy nhiên các sản phẳm còn nhiều hạn chế Nguyên nhân chính ở đây chính

là do công nghệ và trang thiết bị để sản xuất ra sản phẩm

Từ đó tôi thực hiện đề tài : “Nghiên cứu quy trình sản xuất chế phẩm vi

sinh vật đa chủng để lên men thức ăn gia súc” Trong khuôn khổ đề tài cấp

Bộ “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật đa chủng để

bổ sung trong quá trình ủ chua cây thức ăn thô xanh cho trâu bò” Chủ nhiệm đềtài ThS Nguyễn Giang Phúc thuộc Viện Chăn nuôi Quốc gia

- Nắm được đặc điểm và vai trò của vi sinh vật (vi khuẩn lactic, nấm men

và nấm mốc), trong quá trình ủ chua thức ăn chăn nuôi

- Nắm được đặc điểm và quá trình tự phân của nấm men bia

x

Phần II

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CÁC NGHIÊN CỨU Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1.1 Nghiên cứu ở ngoài nước

Hiện nay công nghệ vi sinh đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả cáclĩnh vực khoa học và đời sống trên tất cả các nước trên thế giới Lợi thế củacông nghệ vi sinh là tạo ra sản phẩm giá thành hạ, không độc Bởi vậy côngnghệ vi sinh được áp dụng nhiều trong chế biến lương thực, thực phẩm chongười và gia súc Các sản phẩm probiotic do vi sinh tạo ra liên tục được nghiêncứu và đưa ra những phát hiện mới về tác dụng tăng cường sức khỏe của hệ tiêuhóa thông qua cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột (Fuller, 1989) Đáng chú ýnhiều hơn cả là nghiên cứu sử dụng vi sinh vật trong chế biến thức ăn gia súc, ủchua các loại cây cỏ và phụ phẩm nông nghiệp Olubajo (1981) đã tiến hành ủchua hỗn hợp cỏ Ghine và bã dứa làm thức ăn cho bò chứng tỏ hiệu quả rất tốt

Rambalt.M (1980) phân lập và nuôi cấy chủng Lactobacillus để bảo quản sắn

tươi ủ chua lá sắn làm giảm độc tố HCN trong lá sắn và tăng mùi vị thơm ngon,gia súc ăn được nhiều, tiêu hóa tốt Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại họcUAM- Mehico và Viện nghiên cứu phát triển Pháp (ORS-TOM) đã sử dụng cácchủng xạ khuẩn kết hợp với nấm men làm chất bổ sung trong ủ chua bã chuối,

bã dứa, bã mía, bã củ cải đường, làm tăng khả năng đường hóa chất xơ và sửdụng tốt hơn nguồn nitơ vô cơ trong quá trình bảo quản các phụ phẩm trên.Nghiên cứu và sử dụng các chất bổ trợ trong quá trình ủ chua thức ăn xanh

và phụ phẩm nông nghiệp được quan tâm nghiên cứu không chỉ những ảnhhưởng của chúng đến quá trình sinh học diễn ra trong khi ủ mà còn ảnh hưởngđến năng suất, hiệu quả sử dụng và sức khỏe của vật nuôi Sự tham gia của cám

mỳ, bột ngô trong ủ chua làm tăng tỷ lệ tiêu hóa chất khô và nâng cao giá trịdinh dưỡng của thức ăn ủ bởi các thành phần axit béo, axit amin, protein của vi

xi

sinh vật được hình thành trong quá trình ủ chua (Batista và CS, 1998) Hướngnghiên cứu được nhiều nhà khoa học ưu tiên là sử dụng tổ hợp vi sinh vật vàenzyme để chế biến bảo quản một số loại thức ăn thô xanh và phụ phẩm cho giasúc nhai lại.Guan Wutai (2002) sử dụng hai chế phẩm: Chất A có

Lacctobacillus planetarium và Enterococcus faccium và chất B Lacctobacillus planetarium và Baccilus subtilis để ủ chua cây cao lương tại Trung Quốc cho

thấy tác dụng rõ rệt khi ủ đơn chủng cụ thể làm giảm nhanh độ pH, tăng hàmlượng axit lactic Đặc biệt các tổ hợp vi sinh vật này được sử dụng nhiều trongchế biến thực phẩm và đồ uống vì nó khai thác được ưu thế và hương vị của mỗiloại ví dụ Kefir (Ai cập), Johurt (Thổ Nhĩ Kỳ), Sake (Nhật Bản), Thủy hoa sâm

(Trung Quốc), Chiou Wenski (2001) dùng dịch triết của nấm sợi Aspesgillus và

vi khuẩn lactic đều ổn định trong thời gian dài hơn so với đối chứng Tuy nhiên

ủ chua cây thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp là nguyên liệu giàu xơ,thân lá cây lạc và cây cỏ bộ đậu giàu protein đem ủ chua thường gây thối Côngnghệ ủ xilo hiện nay người ta nghĩ ngay đến các chất bổ trợ và vi sinh vật giúpcho quá trình lên men được xúc tiến nhanh hơn, các loại vi sinh có lợi nhanhchóng chiếm ưu thế, át chế các vi sinh vật không có lợi, hạn chế sản phẩm tạo rakhông mong muốn Các chất bổ trợ ở đây thường là rỉ mật đường, các loại tinhbột và muối ăn Lượng các chất bổ trợ phụ thuộc vào loại nguyên liệu cây cỏ,trạng thái nguyên liệu mang vào ủ Vi khuẩn và enzym bổ sung là những tổ hợpchủng mà không đơn thuần là một chủng Theo Chen (1993) việc ủ chua câythức ăn thô xanh sẽ kém hiệu quả khi trong nguyên liệu ủ không có đủ hàmlượng carbonhydrate Trong những trường hợp như vậy cần bổ sung thêmcarbonhydrate và vi sinh vật làm tăng thêm quá trình lên men

Ngày nay công nghiệp enzym phát triển, người ta thường bổ sung enzymlàm tăng sự phân giải xenluloza, tinh bột, protein trong nguyên liệu (NG Rum1973) Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng việc bổ sung enzym ngoại bào làmtăng tốc độ phân giải thức ăn (Lewis 1996, Bowman 2002) Phần lớn các công

xii

trình nghiên cứu về chế phẩm men vi sinh, enzym phân giải thức ăn thô xanhtiến hành tại các nước hàn đới, các nước nhiệt đới thường sử dụng vi sinh vật cósẵn ngay trong tự nhiên.

2.1.2 Các nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam một số cơ sở nghiên cứu đã sản xuất và thử nghiệm chếphẩm vi sinh vật đê lên men thức ăn gia súc từ những năm 70, 80 của thế kỷtrước Có thể kể đến chế phẩm TH265 của Đại học Tổng hợp Hà Nội, VN71 của

Hoàng Văn Tiến (1974) với các chủng Saccharomyces và Mucor có khả năng

lên men thức ăn nhiều xơ, thức ăn xanh cho kết quả tốt, hàm lượng protein giảmchút ít, hàm lượng đường và axit lactic cao hơn hẳn phương pháp ủ chua truyềnthống Nguyễn Hữu Tào (1996) thành công trong việc ủ thân lá cây lạc làm thức

ăn cho trâu, bò và lợn Các loại phụ phẩm nông nghiệp khác cũng được quantâm nghiên cứu nhằm tận dụng nguồn thức ăn thô xanh sẵn có như ngọn lá mía(Bùi Văn Chỉnh, Nguyễn Hữu Tào, Nguyễn Văn Hải, Trần Thị Bích Ngọc) BùiQuang Tuấn, Vũ Duy Giảng, Nguyễn Trọng Tiến (1996) với công trình ủ thâncây ngô già sau thu hoạch có bổ sung ure Nguyễn Bá Mùi, Cù Xuân Dần (2002)với công trình ủ chua chồi ngọn và bã dứa thay cỏ xanh trong khẩu phần chotrâu bò Các công trình nghiên cứu trên tiến hành ủ chua theo phương thứctruyền thống bao gồm nguyên liệu ủ và muối ăn Với phương pháp này thời gianbảo quản nguyên liệu từ 3-4 tháng, sau đó do lượng axit acetic tăng cao làm thức

ăn có mùi chua, độ pH giảm chỉ còn 2-3 Hiện nay chưa có nhiều công trìnhnghiên cứu ủ chua cây thức ăn thô xanh cho gia súc có bổ sung chế phẩm vi sinhvật hoặc enzym Năm 2003-2005 việc ủ chua cỏ voi, cây ngô và thân lá lạc hỗnhợp được tiến hành bởi Đoàn Đức Vũ và Nguyễn Giang Phúc có bổ sung chếphẩm vi sinh vật do Viện Chăn nuôi sản xuất trên đàn bò nuôi thịt tại Nghệ Ancho thấy chất lượng thức ăn tốt, hấp dẫn gia súc Những năm gần đây, nghiêncứu tạo chế phẩm probiotic đang được ưu tiên phát triển Sản phẩm của hướngnghiên cứu này chủ yếu là thực phẩm chức năng cho người và gia súc nhai lại

xiii

Trong thời gian gần đây, Khoa Chăn nuôi (Trường Đại học Nông nghiệp

Hà Nội) đã nghiên cứu và sản xuất thành công loại men vi sinh NN1 được sửdụng rất hiệu quả trong chăn nuôi gia súc, gia cầm

TS Nguyễn Khắc Tuấn, tác giả của chế phẩm vi sinh này cho biết: Chếphẩm men vi sinh NN1 có chứa nhều vi sinh vật hữu ích, khi phối trộn với thức

ăn có tác dụng giúp nâng cao khả năng sinh trưởng, phát triển của vật nuôi, nângcao tỷ lệ sống, giảm tỷ lệ bị bệnh, giảm tỷ lệ chết, tỷ lệ còi cọc do mắc bệnh,giảm được lượng thức ăn, giảm chi phí thuốc và công lao động Ngoài ra, việc

sử dụng chế phẩm sinh học men tiêu hoá làm giảm được ô nhiễm môi trường,không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người do khi gia súc ăn các loại thức ăn

có phối trộn men này thì phân thải ra không mùi hôi thối Ông Nguyễn ĐứcThịnh, một chủ trang trại chăn nuôi lợn thịt xuất khẩu ở xã Đông Hà, ĐôngHưng, Thái Bình, cho biết: Lợn ăn thức ăn này lớn nhanh, tăng trọng cao hơncác loại cám công nghiệp khác (trung bình đạt 26kg/con/tháng so với18-20kg/con/tháng với các loại cám khác); da bóng đẹp, tỷ lệ nạc cao, tỷ lệ thịtmóc hàm cao (trung bình 76% so với 70-72% với các loại cám khác); chi phíthức ăn giảm từ 1-2kg/kg tăng trọng so với các loại thức ăn khác; lợn khoẻmạnh, ít bị bệnh nên giảm được chi phí phòng chữa bệnh đáng kể

2.2 VI KHUẨN LACTIC TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN VI SINH LÀM THỨC ĂN GIA SÚC

2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic

Hình 2.1.Vi khuẩn lactic Lactobacillus plantarum

xiv

Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae Mặc dù

nhóm vi khuẩn này không đồng nhất về hình thái song về mặt sinh lý chúng lạitương đối đồng nhất Tất cả đều là vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, vàhầu hết không di động Vi khuẩn lactic thu nhận năng lượng bằng cách phân giảihydratcacbon và tạo ra các acid lactic như là một sản phẩm chính của quá trìnhtrao đổi chất Khác với vi khuẩn đường ruột (là loại cũng sinh acid lactic), vikhuẩn lactic là loại lên men bắt buộc, chúng sinh trưởng từ kị khí tới vi hiếu khí,không chứa citoctrom và men catalasec (Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn ĐìnhQuyền, Phạm Văn Ty, 1997)

Lactobacillus plantarum là vi khuẩn phổ biến nhất được sử dụng

trong thức ăn ủ chua Trong điều kiện yếm khí ủ chua, những sinh vật này nhanhchóng chiếm ưu thế dân số vi khuẩn, và trong vòng 48 giờ, vi khuẩn này bắt đầu

sản xuất axit lactic và acetic Trong điều kiện này, L plantarum chủng sản xuất

mức độ cao của các protein dị đã được tìm thấy vẫn còn có tính cạnh tranhcao Chất lượng này có thể cho phép các loài này được sử dụng như một tiền xử

lý sinh học hiệu quả cho sinh khối chứa lignocellulosic

Vi khuẩn lactic sinh tổng hợp acid lactic trong quá trình sinh trưởng làmgiảm pH môi trường ngăn chặn được sự phát triển của nhiều chủng vi khuẩn gâyhại khác, đây là một đặc điểm rất quan trọng đã được nhiều nhà khoa học khaithác và ứng dụng trong việc bảo quản và chế biến thực phẩm

Tuy nhiên, sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic cũng bị ảnhhưởng nhiều bởi pH của acid lactic

2.2.2 Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic có nhu cầu dinh dưỡng rất phức tạp, không đại diện nàocủa chúng có thể phát triển trên môi trường chứa muối khoáng thuần khiết,glucose và NH4+ Chúng cần nhiều vitamin và aminoacid trong quá trình sinhtrưởng và phát triển (Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Duy Thảo, 1996) Vì vậy,môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic rất giàu dinh dưỡng như cao nấm men,

xv

peptone… Ngoài ra để tăng cường khả năng sinh trưởng của vi khuẩn lactic, môitrường nuôi cấy được bổ sung thêm muối khoáng (Mg2+, Mn2+…).

2.2.2.1 Nhu cầu dinh dưỡng cacbon

Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều loại carbohydrates khác nhau để đápứng nhu cầu dinh dưỡng cacbon của chúng Vi khuẩn lactic sử dụng exose(glucose, fructose, maltose…), đường đôi (saccarose, lactose…) vàpolysaccharide (tinh bột, dextrin) (Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Duy Thảo,1996) Tuy nhiên nguồn cacbon quan trọng nhất đối với vi khuẩn lactic làmonosaccharide và disaccharide Dinh dưỡng cacbon cung cấp năng lượng, xâydựng cấu trúc tế bào và chuyển hóa thành các acid hữu cơ

2.2.2.2 Nhu cầu dinh dưỡng nitơ

Đa số vi khuẩn lactic không có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơphức tạp chứa nitơ Vì vậy, để đảm bảo cho sự sinh trưởng phát triển của nhóm

vi khuẩn này thì trong môi trường phải có sẵn nguồn nitơ Dựa vào nhu cầu vềdinh dưỡng nitơ, chia vi khuẩn lactic thành ba nhóm (Luc de VuystE.J.Vandamme, 1992)

+ Các vi khuẩn lactic dị dưỡng amin cần hỗn hợp phức tạp các aminoacidtrong môi trường

+ Các vi khuẩn lactic có thể phát triển tốt trên môi trường chỉ có cysteine

2.2.2.3 Nhu cầu vitamin

Vi khuẩn lactic không có khả năng tự tổng hợp được vitamin Vitamintham gia vào thành phần coenzyme, vừa kích thích sự phát triển vừa điều hòa quá

xvi

trình cân bằng năng lượng cơ thể, để cung cấp vitamin cho vi khuẩn lactic pháttriển, trong môi trường nuôi cấy phải bổ sung các nguồn cơ chất chứa hàm lượngvitamin cao như nấm men… Khi nuôi cấy trong điều kiện xác định, nhu cầuvitamin của loài vi khuẩn lactic rất khác biệt và ổn định Do đó, có thể sử dụngđặc điểm này để phân biệt các loài lactic khác nhau Cũng dựa trên đặc điểm nàymột số loài lactic có thể sử dụng như chất chỉ thị các vitamin.

Tuy nhiên, nhu cầu vitamin của vi khuẩn lactic cũng có thể thay đổi phụthuộc vào môi trường và điều kiện nuôi cấy Các yếu tố tác động đến nhu cầunày là nhiệt độ, pH, hàm lượng CO2 và thể oxy hóa khử của môi trường(Rogosa M & cộng sự, 1987)

2.2.2.4 Các muối vô cơ và các hợp chất hữu cơ cần thiết khác

Ngoài nhu cầu về vitamin, nitơ, cacbon, vi khuẩn lactic còn cần các basenitơ và một số hợp chất hữu cơ cần thiết cho sự phát triển Oleic acid rất cần cho

sự phát triển của vi khuẩn lactic do đó trong môi trường nuôi cấy phải bổ sungTween 80

Các ion kim loại như Mn2+, Mg2+… Cũng đóng góp vai trò quan trọngcho sự phát triển của vi khuẩn lactic Mg vừa có khả năng khích thích sự sinhtrưởng của tế bào vừa kích thích khả năng sinh tổng hợp bacteriocin của vikhuẩn lactic Mn và Mg tham gia vào cấu trúc và đảm bảo chức năng hoạt độngcủa một số enzyme, giải độc cho tế bào khỏi sự có mặt của oxy Mg kích thích

vi khuẩn lactic lên men các loại đường KH2PO4 được bổ sung vào môi trườngvừa cung cấp nguồn phosphate cho quá trình sinh tổng hợp nucleic acid vừa cungcấp K+ cho tế bào vi khuẩn lactic

2.2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng và phát triển của

vi khuẩn lactic

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ oxy

Vi khuẩn lactic là loài hô hấp tùy tiện nhưng chủ yếu là kị khí và vi hiếukhí, chúng có khả năng oxy hóa nhiều chất nhờ sử dụng oxy hoạt tính của một

xvii

số hoạt chất với sự có mặt của hệ flavoproteid mặc dù chúng không có hệenzyme hô hấp cytocrom cũng như hệ catalase Trên môi trường thạch, một sốchất trong môi trường chỉ có thể đồng hóa được sử dụng khi có mặt oxy Chẳng

hạn Streptococcus faecium có thể đồng hóa được glyxerin trong điều kiện hiếu

khí (Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Duy Thảo, 1996)

Sự ảnh hưởng của oxy đôi khi còn phụ thuộc vào nhiệt độ, như loài

Lactobacillus brevis phát triển ở 300C trong điều kiện hiếu khí và kị khí, trongkhi ở 370C nó chỉ phát triển ở điều kiện hiếu khí

2.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sinhtrưởng của vi khuẩn lactic Tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên men và cho sinhtrưởng, vi khuẩn lactic được chia làm 2 loại: loại ưa nhiệt và loại ưa ẩm

+ Loại ưa nhiệt gồm có: L bulgaricus, L thermophilus, L elbrueckii…

phát triển tốt ở 45 - 620C

+ Loại ưa ẩm gồm có: L causasicus, L Lactic, L helveticus, L acidophilus, L bifidus phát triển tốt ở 37 - 450C L casei, L plantarum, L leichmanii, L brevis, L buchneri, L pastorianus… phát triển tốt ở 28 - 320C (Mario.C.Bruno andThomas J.Montvillae, 1993)

xviii

Bảng 2.1: Giá trị pH tối thích của giống vi khuẩn lactic thường gặp

Giống pH tối thích pH tối thiểu

(Dương Văn Hợp, Bùi thị Thu Huyền và cộng sự (2010),B/c KH Viện Chăn nuôi )

2.2.3.4 Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu

Màng tế bào chất của vi khuẩn là màng bán thấm nên nồng độ muối quácao sẽ dẫn đến tế bào bị mất nước, tế bào chịu trạng thái khô sinh lý, bị conguyên sinh chất và sẽ chết nếu kéo dài Ngược lại, nếu nồng độ muối trong môitrường thấp hay nói cách khác là môi trường nhược trương thì nước sẽ xâm nhậpvào trong tế bào làm áp lực tăng lên

Phần lớn sự phát triển của các chủng vi khuẩn lactic bị ức chế bởi nồng

độ NaCl thấp nhất là 5% Tuy nhiên người ta có thể làm tăng khả năng chịu ápsuất thẩm thấu của vi khuẩn lactic nếu bổ sung ion K+, glucid hoặc amino acid(Lê Huệ Anh, 2007)

2.3 VAI TRÒ CỦA VI KHUẨN LACTIC

2.3.1 Khả năng acid hóa môi trường

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí đường với sự tích lũy tạo rakhá lớn > 70%, lên men dị hình ngoài lượng lactic acid tạo ra < 50% còn được

bổ sung bởi một số acid như acetic acid, focmic acid Lượng acid sinh ra làmgiảm pH, ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng Tuy nhiên, khilượng acid được tích quá cao, pH môi trường xuống quá thấp thì đây lại là điềukiện bất lợi cho vi khuẩn lactic, thậm chí có thể tiêu diệt chúng

2.3.2 Khả năng sinh các chất kháng khuẩn

Vi khuẩn lactic có khả năng tạo ra các sản phẩm có thể ức chế một số visinh vật có hại Đây là một thế mạnh của vi khuẩn lactic và đang thu hút sự quantâm của nhiều nhà khoa học Các sản phẩm sau khi lên men như acid hữu cơ,

xix

diacetyl, hydroperoxit và đặc biệt là bacteriocin có khả năng ức chế sự phát triển

của vi sinh vật gây thối hỏng và mang mầm bệnh trong thực phẩm Mức độ ứcchế mạnh hay yếu phụ thuộc vào bản chất chất ức chế và đối tượng cần ức chế

2.3.3 Vai trò làm tăng giá trị của sản phẩm.

Các sản phẩm lên men lactic có mùi vị dễ chịu và hương thơm đặc trưng,nâng cao chất lượng dinh dưỡng và cải thiện chất lượng cảm quan Nhờ quátrình lên men thức ăn dễ hấp thụ hơn, protein bị thủy phân thành aminoacid, tinhbột bị thủy phân thành đường và các dextrin, đường được chuyển hóa kỵ khíthành acid lactic có vị chua dịu tạo thành loại sản phẩm rất được ưa chuộng

2.4 NẤM MEN VÀ VAI TRÒ CỦA NẤM MEN TRONG CHẾ BIẾN

THỨC ĂN GIA SÚC

2.4.1 Nấm men

Hình 2.2 Nấm men bia Sacharromycer cerevisiae.

Thuật ngữ 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 nẩychồi (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)

Hình dạng và cấu tạo của tế bào nấm men Tế bào nấm men có hình trứng

(men bia), hình elip (men rượu vang), hình cầu (Torulopsis), hình gậy (Candida), hình quả chanh Kích thước của tế bào nấm men vào khoảng 8- 15

ºm Tế bào nấm men gồm có vỏ (hoặc thành), màng, tế bào chất, nhân, một

xx

hoặc 2 không bào và những giọt mỡ, hạt glycogen và votulin Trong tế bào chất

có chứa riboxom- nơi tổng hợp protein và ti thể (mitocondri)- nơi xảy ra quátrình oxy hoá-khử, nơi cung cấp nguồn năng lượng cho tế bào ở 1 số nấm men

vỏ tế bào có khả năng kết dính, vì vậy chúng có thể kết với nhau Quá trình nàygọi là sự kết lắng và có 1 ý nghĩa lớn trong nghề nấu bia và làm rượu vang, vìcác tế bào dính với nhau nhanh lắng xuống dưới làm cho dịch lên men trongsáng, men này gọi là men chìm Những nấm men không có khả năng kết lắnggọi là men nổi Giống Torulopsis lại có khả năng dính nhầy rất mạnh làm cảkhối dịch bị nhầy, gây hỏng sản phẩm

Nảy chồi là cách sinh sản vô tính điển hình của nấm men Khi đó thành tếbào mở ra để tạo ra một chồi (bud) Chồi phát triển thành tế bào con và có thểtách khỏi tế bào mẹ ngay từ khi còn nhỏ hoặc cũng có thể vẫn không tách rangay cả khi lớn bằng tế bào mẹ Nhiều khi nhiều thế hệ vẫn dính vào một tế bàođầu tiên nẩy chồi và tạo thành một cành nhiều nhánh tế bào trong giống như câyxương 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- Bipolarbudding) 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 vikhuẩn Có thể hình thành một hay vài vách ngăn để phân cắt tế bào mẹ thànhnhững 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 nấm Fellomyes, 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 gainhọn của tế bào nấm men và bị bắn ra phía đối diện khi thành thục Nếu cấy cácnấm men sinh bào tử bắn thành hình zich zắc trên thạch nghiêng hoặc trên đĩaPetri thì sau một thời gian nuôi cấy sẽ thấy xuất hiện trên thành ống nghiệm

xxi

hoặc nắp đĩa Petri có một hình zích zắc khác được hình thành bởi các bào

chi Bensingtonia, Bullera, Deoszegia, Kockovaella, Sporobolomyces 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 ởcác 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 Geotrichu)

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).

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 Hansenula saturnus bào tử

túi có dạng quả xoài giữa có vành đai như dạng Sao Thổ Một số bào tử túi códạng 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 khôngphải là hình thức sinh sản Một số nấm men còn có thể sinh vỏ nhầy

Bên cạnh rất nhiều nấm men có ích như là các loại nấm men dùng để sảnxuất rượu trắng, rượu vang, bia, làm nở bột mỳ, tạo sinh khối giàu protein vàvitamin, sản xuất enzym, sản xuất acid citric từ khí thiên nhiên, sản xuấtriboflavin (vitamin B2)… còn có những loại nấm men có thể gây bệnh

xxii

2.4.2 Vai trò của nấm men trong chế biến thức ăn

2.4.2.1 Nấm men – Nguồn dinh dưỡng quí trong chăn nuôi

Nấm men là một nhóm vi sinh đơn bào được loài người sử dụng từ hàngnghìn năm nay để sản xuất nước uống có cồn và làm bánh Ngày nay những hiểubiết khoa học và công nghệ đã cho phép phân lập và sản xuất công nghiệpnhững chủng nấm men có những tính chất đặc biệt, thoả mãn ngày càng cao nhucầu thực phẩm của con người

Nấm men thực phẩm bao gồm nấm men bánh mì, nấm men bia, nấm menbia dinh dưỡng, nấm men rượu vang, nấm men rượu, nấm men probiotic, chiếtchất nấm men, nấm men Torula, nấm men whey… Một số loại nấm men trênđây không những được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm mà còn được dùnglàm nguồn bổ sung protein rất quý cho gia súc, gia cầm và cá

* Nấm men bánh mì (baker’s yeast)

Nấm men bánh mì tươi có khoảng 30-33% chất khô; 40-58% protein; 45% carbohydrate; 4-6% lipid và 5-7,5% chất khoáng và một số loại vitaminnhư vitamin nhóm B, tiền vitamin D

35-Nấm men bánh mì thương phẩm bao gồm các sản phẩm dạng lỏng, dạngcrem, dạng ép và dạng men khô hoạt động và không hoạt động Nấm men bánh

mì là các loại nấm men thuộc chủng Saccharomyces cerevisiaes Men khô dạng

hoạt động gồm các hạt tế bào men sống có năng lực lên men, còn men khôkhông hoạt động là dạng men chết, không có năng lực lên men thường dùng làmbột nhào trong quá trình làm bánh hay tạo hương vị cho bánh Ngành chăn nuôicũng sử dụng men khô dạng không hoạt động để bổ sung protein, lysine vàvitamin nhóm B cho động vật nuôi Bổ sung men khô vào chăn nuôi giúp vậtnuôi ăn khỏe, kích thích thèm ăn và đạt hiệu quả trong chăn nuôi, giảm bớt chiphí trong chăn nuôi

* Nấm men bia (brewer’s yeast)

xxiii

Môi trường nuôi cấy nấm men bia tinh chất thường được sản xuất công

nghiệp để cung cấp cho ngành bia Hai chủng Saccharomyces được dùng là S uvarum (trước đây gọi là S carlsbergenis) và S cerevisiaes, tuỳ từng kiểu lên

men khác nhau (lên men chìm hay lên men nổi) mà người ta sử dụng các chủngkhác nhau và cho ra các loại bia khác nhau

Nấm men bia cũng đã được nuôi cấy trên những môi trường đặc biệt đểthu sinh khối giầu protein và vitamin B làm chất bổ sung dinh dưỡng cho người

và động vật nuôi Đặc biệt khác với nấm men bánh mì, nấm men bia dinh dưỡnghay Torula, nấm men bia khá giầu crôm (vi khoáng cần để duy mức đường màubình thường) và selen (vi khoáng có vai trò nâng cao năng lực miễn dịch) Vách

tế bào nấm men bia còn có năng lực hấp phụ độc tố nấm mốc rất mạnh; ngàynay sản phẩm này đã được chế biến thành phụ gia vô hoạt độc tố nấm mốc trongthức ăn chăn nuôi có hiệu quả và đã được thương mại hoá trên khắp thế giới

* Nấm men bia dinh dưỡng (nutritional brewer’s yeast)

Nấm men bia dinh dưỡng là những nấm men chết còn lại sau quá trìnhlàm bia Sinh khối nấm men thu được từ ngành bia là rất lớn, cứ sản xuất 1000lít bia thì thu được 12 kg nấm men sệt tương ứng với 1,5 kg nấm men khô trong

đó chứa khoảng 700g protein Hàng năm, sản lượng bia của nước ta đạt khoảng2.5-3.0 tỷ lít, với sản lượng này thì sinh khối nấm men khô thu được sẽ vàokhoảng 3.500 – 4.000 tấn

Sinh khối nấm men thu được từ quá trình làm bia thường có vị đắng (donhựa hoa Houblon bám trên tế bào nấm men) và có thành tế bào ở dạng bềnvững (do liên kết peptido-glucan của vách tế bào nấm men) Do vậy để sử dụngsinh khối nấm men làm thực phẩm hay thức ăn chăn nuôi thì cần loại bỏ vị đắng

và phá vỡ liên kết peptido-glucan thành tế bào

Các nhà khoa học Viện Chăn nuôi nước ta đã dùng dung dịch NaOH 0,1%

để khử đắng và dùng phương pháp tự phân (xử lý nhiệt 500C trong 18 giờ) đểphá vỡ vách tế bào nấm men đã thu được bột sinh khối nấm men có 48% protein

xxiv

và lượng axit amin tổng số là 36%, dùng làm nguồn bổ sung protein cho gia súc,gia cầm và cá Ngoài ra, sinh khối nấm men loại này cũng giầu vitamin nhóm B

và chất khoáng như Ca, P, K, Mg, Cu, Fe, Zn, Mn và Cr

* Nấm men rượu (distiller”s yeast)

Nấm men rượu (S cerevisiaes) được dùng để sản xuất rượu và rượu mầu

như brandy, whiskey, rum, tequila… Chúng thường được phân lập từ quá trìnhlên men bã quả, mật rỉ của củ cải đường hay mía đường Sự chọn lọc nhữngchủng này phụ thuộc vào tính chất mong muốn của sản phẩm như hương vị, sảnlượng cồn và những yêu cầu công nghệ khác Nấm men rượu cũng có khả nănglên men những cơ chất khác nhau như gạo, mạch, mì, khoai, sắn… sau khi tinhbột được thuỷ phân thành đường

Ngành chăn nuôi nước ta thường sử dụng nấm men rượu ủ vào bột gạohay bột khoai mì để nuôi lợn và gia cầm Lợn ăn hỗn hợp bột ngũ cốc và khoai

mì thì trơn lông, đỏ da, mau lớn và hạn chế được giun sán ký sinh

* Nấm men probiotic (probiotic yeast)

Probiotic là chế phẩm bổ sung tế bào vi khuẩn hay những thành phần của

tế bào vi khuẩn có tác dụng làm cân bằng vi khuẩn đường ruột, nhờ vậy có lợicho sức khoẻ động vật

Nấm men probiotic, như nấm thuộc chủng S buolardii, có vai trò ngăn chặn và hạn chế sừ hoạt động của vi khuẩn bệnh như E coli, Shigella và Samonella Đặc biệt S buolardii là loại nấm probiotic an toàn, chịu nhiệt, có

năng lực sống trong ống tiêu hoá, kháng lại kháng sinh, phát triển nhanh trongmột thời gian ngắn, không khu trú lâu dài trong đường ruột và dễ loại bỏ khỏi

đường ruột khi không sử dụng Do những ưu điểm này mà nấm S buolardii đã

được dùng làm phụ gia probiotic trong chăn nuôi từ hơn 50 năm nay Các loại

nấm men khác như S cerevisiaes, Candida pintolopesii, C saitoana cũng đã

được phép dùng làm phụ gia probiotic và cũng đã được dùng phổ biến trong

chăn nuôi do có những tính chất tương tự như S buolardii.

xxv

* Nấm men Torula (Torula yeast)

Nấm men là nguồn protein đơn bào có nhiều ưu thế hơn so với nguồnprotein truyền thống như đỗ tương, thịt và cá Nó không những giầu protein, thờigian tạo sinh khối nhanh, liên tục, không phụ thuộc vào thời tiết khí hậu mà còn

có thể phát triển trên những nguyên liệu rẻ tiền như phụ phẩm của ngành míađường, làm giấy, chế biến tinh bột và hoa quả… Ngành chăn nuôi nước ta cầnkhai thác các thế mạnh này để giảm bớt những khó khăn về sự khan hiếm hiệnnay và trong tương lai các nguồn protein như khô đỗ tương, bột thịt, bột cá…

Nấm Torula hay Candida là những sản phẩm chứa Candida utilis đã được

sử dụng trong thức ăn chăn nuôi từ hơn 60 năm nay

Nấm Candidautilis được nuôi cấy trong môi trường rỉ mật đường hay phụ

phẩm của ngành giấy chứa hỗn đường và chất khoáng Sau khi nuôi cấy, nấm menđược thu hoạch, rửa, xử lý nhiệt và làm khô Xử lý nhiệt có vai trò vô hoạt men, tức

là là làm mất năng lực lên men Sinh khối nấm men chứa hơn 50% protein, giầulysine, threonine và axit glutamic, chất khoáng và vitamin (niacine, axit

pantothenic và các vitamin B khác) Sinh khối nấm men Torula có hương vị của

thịt đã được dùng làm phụ gia trong nhiều thực phầm chế biến như gia vị, súp vànước sốt Nó cũng được dùng trong thực phẩm của người ăn chay, của trẻ nhỏ…

Sinh khối nấm men Torula là nguồn thức ăn tốt cho gia súc, gia cầm và cá

vì hàm lượng protein cao, protein lại dễ tiêu hoá (tỷ lệ tiêu hoá cao hơn bột thịt

xương: 87% so với 70%) Một nghiên cứu cho biết nấm men Torula chiếm 10%

trong khẩu phần của gà con cho năng suất chăn nuôi cao hơn khẩu phần chứakhô đỗ tương và nấm men bia Trong một nghiên cứu khác trên cá rô phi giaiđoạn cá bột đã thấy một hỗn hợp chứa protein thực vật cùng với 30% nấm men

Torula có thể thay thế được 65% protein động vật nhưng không ảnh hưởng xấu

đến tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá

Đặc biệt hơn, nấm men Torula còn chứa một hàm lượng cao nucleotide

tạo cho sản phẩm có hương vị rất thơm ngon, nhưng hương vị lại dịu, không gắt,

xxvi

do vậy nó không những là nguồn gia vị thực phẩm của người mà còn là thức ăn

tốt cho thú cảnh như mèo và chó

2.5 VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA NẤM MỐC

2.5.1 Nấm mốc

Nấm mốc cũng thuộc nhóm vi nấm, có kích thước hiển vi Khác với nấm

men, nấm mốc không phải là những tế bào riêng biệt mà là một hệ sợi phức tạp,

đa bào có màu sắc phong phú Một số ít nấm ở thể đơn bào có hình trứng

(yeast=nấm men), đa số có hình sợi (filamentous fungi=nấm sợi), sợi có ngăn

vách (đa bào) hay không có ngăn vách (đơn bào) Sợi nấm thường là một ống

hình trụ dài có kích thước lớn nhỏ khác nhau tùy loài Đường kính của sợi nấm

thường từ 3-5µm, có khi đến 10µm, thậm chí đến 1mm Chiều dài của sợi nấm

có thể tới vài chục centimet Các sợi nấm phát triển chiều dài theo kiểu tăng

trưởng ở ngọn Các sợi nấm có thể phân nhánh và các nhánh có thể lại phân

nhánh liên tiếp tạo thành hệ sợi nấm (mycelium) khí sinh xù xì như bông Trên

môi trường đặc và trên một số cơ chất trong tự nhiên, bào tử nấm, tế bào nấm

hoặc một đoạn sợi nấm có thể phát triển thành một hệ sợi nấm có hình dạng nhất

Trong các quy trình chế biến thực phẩm có liên quan đến men đều cầnđến sự có mặt của vi sinh vật trong đó có nấm mốc Nấm mốc cũng giúp tổnghợp những loại kháng sinh (penicillin, griseofulvin), acid hữu cơ (acid oxalic,citric, gluconic…), vitamin (nhóm B, riboflavin), kích thích tố (gibberellins,auxin, cytokinin), một số enzyme và các hoạt chất khác dùng trong công nghiệpthực phẩm và y dược… đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới Ngoài ra, nấmcòn giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất và đời sống

Penicilinum notatum tổng hợp lên penicillin.

Penicilium griscofulvum tổng hợp lên griscofulvin.

Aspergillus niger sử dụng trong lên men thức ăn chăn nuôi.

Do có khả năng phân cắt vật chất cacbon, nấm mốc là hữu dụng trongviệc nâng cao giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm phụ nông công nghiệp sauchế biến, chẳng hạn như tinh bột chứa trong cặn bã khoai lang (Yang et al ,1993) hoặc bã mía đường cellulose (Moo- Young et al , 1992) Cho mục đíchthêm vào các nguồn đạm rẻ tiền như (NH4)2SO4 và uera có thể biến đổi thànhđạm vì thế làm giàu thêm dinh dưỡng cho thức ăn Sản phẩm cuối cùng (sau vàingày lên men có thể chứa đựng xấp xỉ 30% đạm thô trên trọng lượng khô, khi sử

dụng nấm Aspergillus niger, Rhizopus spp và Neurospora sitophila.

2.5.2.1 Thành phần thức ăn và gia vị có nguồn gốc từ nấm mốc

a Axít hữu cơ

Axít hữu cơ được tạo ra bởi sự lên men có thể phân thành hai nhóm: (i)được tạo ra thông qua lộ trình axít carboxylic, (ii) được tạo ra trực tiếp từ đườngglucose

Ở nhóm (i), axit citric là axít hữu cơ quan trọng nhất được tạo ra bới sựlên men Sản lượng hàng năm ước tính khoảng 400.000 tấn được làm chủ yếu

với Aspergillus niger nhưng Yarrowia lipolytica cũng được sử dụng Hệ thống

nuôi cấy bề mặt cũng như bề sâu (chìm) được sử dụng cho sự biến đổi những

xxviii

nguồn carbon rẻ tiền (mật đường) và n-alkanes Axit citric được sử dụng rộngrãi trong công nghiệp thực phẩm, chất hương vị…

Trong nhóm (ii) axit gluconic (50.000 tấn / năm) được làm ra chủ yếu với

vi khuẩn, nhưng A niger và A foetidus được sử dụng trong các qui trình nuôi

cấy bề mặt và nuôi cấy chìm Axit lactic (30.000 tấn / năm) đươc làm ra chủ yếu

với vi khuẩn lactic, nhưng cũng với Rhizopus oryzae và có những ứng dụng rộng

rãi trong công nghiệp thực phẩm như chất axit, nhân tố bảo quản, bột nướng …(Mattey, 1992)

b Chất béo (lipids)

Hàm lượng chất béo của nấm đôi khi có thể cao đến 60-80% sinh khốikhô Tuy nhiên, chất dầu và chất béo động và thực vật là rẻ tiền hơn để sản xuất,

vì thế chỉ những sản phẩm đặc sản thì việc lên men là sự quan tâm về mặt kinh

tế Nói riêng, khả năng tích luỹ axit béo không no từ nấm là lý thú về quan điểmdinh dưỡng Nhiều nấm mốc được sử dụng thương mại để tạo ra axit γ–linolenic, trên nguồn đạm và cac-bon rẻ tiền (bã nho, tinh bột, mật rỉ đường),

Mucor javanicus và M rouxii có thể phát triển trong môi trường nuối cấy chìm

ở sản lượng axít γ–linolenic 0,33g/l Những trường hợp như thế hàm lượng lipid

là 7-11% của sinh khối khô và axit γ–linolenic chiếm 17-37% trọng lượng lipid(Lindberg and Hansson, 1991)

c Phân hoá tố (enzim)

Trong số những phân hoá tố enzim được tạo ra bởi sự lên men, chiếm đa

số là enzim thuỷ phân đạm (proteases) và enzim thuỷ phân hợp chất cac-bon

(carbonhydrases) Enzime thuỷ phân đạm thu được từ Aspergillus oryzae, Penicillium roquefortii và Mucor spp được ứng dụng trong chất tẩy rửa, và

trong chế biến thực phẩm như làm nhanh chín pho-mat, làm bánh mì, sự làmmềm thịt Enzim thuỷ phân hợp chất carbon bao gồm enzim thuỷ phân tinh bột

(α-amylase, glucoamylase) được tạo ra bởi Aspergillus oryzae và A niger và

được ứng dụng trong làm bánh mì, ủ bia rượu, và bánh kẹo Những

xxix

carbonhydrases khác là cellulase được tiết ra bởi A niger, Penicillium spp và Trichoderma reesei; enzim thuỷ phân pectin (pectinases) được tạo ra bởi Aspergillus spp; và β–glucanase được tạo ra bởi A niger, Penicillium spp.

những enzim này được ứng dụng để thúc đẩy sự tiêu hoá của thực phẩm có sợi,

sự tinh lọc nước trái cây và bia… Những enzim quan trọng khác bao gồm enzim

thuỷ phân chất béo (lipases) được tạo ra bởi Mucor spp và A niger ứng dụng

cho sự phát triển hương vị các sản phẩm từ sữa Glucose oxidase được tạo ra bởi

A niger đã có nhiều ứng dụng trong thực phẩm và y học…

Mặt khác, có sự phong phú của những cơ chất có thể được tạo ra bởi nấm,bao gồm axit amin, các hợp chất đường, các sinh tố vitamins, phẩm màu và cácthành phần hương vị…

2.6 Cặn men bia và thủy phân cặn men bia

Ngày nay công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển,sản lượng bia được tạo ra với một số lượng lớn, kéo theo lượng bã men bia thải

ra cũng tăng

Bã men bia chứa rất nhiều tế bào nấm men, và trong tế bào nấm men lạichứa rất nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị nổi bật như protein và vitamin, đặcbiệt là các vitamin nhóm B

* Nấm men bia (Sacharromycer cerevisiae)

Nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất bia, được nằm lại trong thùng lênmen và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ Men bia có giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt

- Hình dáng và cấu tạo tế bào nấm men

Trên thế giới và ở Việt Nam thì nấm men được sử dụng là vi sinh vật đơn

bào, thuộc giống saccharomyces và tế bào của nó có hình ôvan

Cấu tạo tế bào nấm men gồm có: thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất,nhân, ribosom, ti thể, không bào, hạt glycogen, và volutin

xxx

Thành tế bào nấm men dày khoảng 25nm (chiếm khoảng 25% khốilượng khô của tế bào) Khoảng 90% khối lượng khô của tế bào là hai hợp chấtglucan và mannan, 10% còn lại chủ yếu là protein và lipid Glucan và mannan lànhững hợp chất cao phân tử, chúng là những polysaccharite phân nhánh gồmhàng trăm gốc D-glucose và D-mannose Phần protein của thành tế bào nấmmen thường liên kết vững chắc với phần glucide và tạo thành các phức chấtgiàu lưu huỳnh Mặt khác, thành tế bào nấm men còn chứa rất nhiều enzymequan trọng thúc đẩy các phản ứng sinh hoá của tế bào, chẳng hạn enzymeinvertase, photphatase, (Hồ Sưởng, 1982) Do cấu tạo như trên nên thành tếbào nấm men có cấu trúc tương đối bền vững

Bên trong lớp thành tế bào là màng tế bào chất, dày khoảng 8nm và cũnggồm 3 lớp được cấu tạo từ các phức hợp protein, photpholipid, sterol

Chức năng chủ yếu của màng là vận chuyển các chất từ môi trường vào tếbào và ngược lại

Nhân tế bào có hình tròn, đường kính từ 1-2µm Nhân tế bào được baobọc bởi một lớp màng, bên trong là lớp dịch nhân trong suốt có chứa thể rắngọi là hạch nhân hay nhân con Nhân con gồm những sợi nhỏ dài gọi làcromosom Cromosome được cấu tạo từ protein và acid dezoxyribonucleic.Không bào là một túi chứa đầy dịch tế bào.Tuỳ theo giai đoạn sinh trưởng

có thể có một hoặc hai không bào Ở tế bào trẻ không bào ít xuất hiện, ở tế bàogià không bào trở nên lớn, có khi chiếm gần hết tế bào Không bào là nơi chứađựng các protease Các enzyme này tham gia quá trình tự phân mạnh (LươngĐức Phẩm, 1998)

- Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men bia

Hàm lượng protein của nấm men dao động trong khoảng từ 40%- 60% vậtchất khô tế bào Về tính chất thì protein nấm men gần giống protein nguồn gốcđộng vật, chứa khoảng 20 acid amine, trong đó có đủ các acid amine thiết yếu

Vì vậy, đối với các nhà máy bia nước ngoài người ta thường dung sử dụng bã

xxxi