Báo cáo nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất cao nấm men từ bã men bia

_Trình bày đặc điểm bã men bia, cao nấm men_Trình bày quy trình để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh_Nêu các phương pháp để thủy phân, ly tâm, cô đặc, sấy phun để cuối cùng chỏa sản phẩm_Thiết kế các thí nghiệm khảo sát các thông số liên quan ở từng công đoạn như sau:+Thủy phân (thời gian, nhiệt độ)+Ly tâm (số vòng quay, thời gian)+Cô đặc (nhiệt độ_+Sấy phun (thời gian, tốc độ bơm, nhiệt độ sấy phun)_Các kết luận, phân tích sâu sắc

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, nhóm em luôn nhận được rất nhiều sự giúp

đỡ tận tình từ phía nhà trường, quý Thầy (Cô), gia đình và bạn bè Nhóm em xin bày

tỏ lòng cảm ơn chân thành:

Ban Giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp HCM đã tạo điềukiện tốt nhất cho nhóm nghiên cứu và thực hiện đề tài

Xin gửi lời cảm ơn đến đã tạo điều kiện giúp nhóm hoàn thành nghiên cứu

Quý Thầy (Cô) khoa Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật môi trường đã luôn tạomọi điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài – Giảng viên hướng dẫn, đã luôn tận tụy, nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, truyền đạtnhững kiến thức quý báu trong quá trình giảng dạy và hướng dẫn

Cô – Cố vấn học tập, đã luôn quan tâm, hỏi han, nhắc nhở trong quá trìnhthực hiện đề tài

Toàn thể khóa 03DHSH nói chung và tập thể lớp 03DHSH4 nói riêng, nhữngngười bạn đã luôn cùng sát cánh, chia sẻ kiến thức, giúp đỡ nhau trong suốt quá trìnhthực hiện đề tài, đã luôn bên cạnh và động viên

Gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn bên cạnh, cổ vũ tinh thần

và đã ủng hộ, động viên, khích lệ nhóm trong suốt thời gian dài học tập tại trường

Do giới hạn về mặt thời gian và kiến thức nên trong quá trình thực hiện đề tàicũng như trong quá trình làm báo cáo sẽ không tránh khỏi những những thiếu sót Rấtmong những ý kiến đóng góp và nhận xét của Thầy (Cô) đề đề tài được hoàn thiệnhơn

Cuối cùng, kính chúc quý Thầy (Cô) trường Đại học Công nghiệp Thực phẩmThành phố Hồ Chí Minh lời chúc sức khỏe và thành công trong công tác đào tạo.Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2016

Sinh viên thực hiện

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm tôi xin cam đoan rằng báo cáo khóa luận tốt nghiệp này là do nhóm thựchiện Các số liệu trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiêncứu khoa học nào

Ngày … tháng … năm 2016Sinh viên thực hiện

(ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về bia 3

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sản xuất bia trong nước 4

1.2 Tổng quan về bã men bia 4

1.2.1 Khái niệm và nguồn gốc 4

1.2.2 Đặc điểm của bã nấm men bia 5

1.2.3 Thành phần hóa học của bã men bia 5

1.3 Tổng quan về Saccharomyces cerevisiae 6

1.3.1 Cấu tạo tế bào nấm men 8

1.3.2 Thành phần hóa học của tế bào nấm men 12

1.4 Các phương pháp thủy phân tế bào nấm men 14

1.4.1 Phương pháp cơ học (Võ Nguyễn Nhã An, 2008) 14

1.4.2 Phương pháp hóa học 15

1.4.3 Phương pháp enzyme 16

1.5 Tổng quan về enzyme protease 17

1.6 Một số sản phẩm chính khi thủy phân tế bào nấm men 17

1.6.1 Dịch chiết nấm men (yeast extract) 17

1.6.2 Hỗn hợp tự phân tế bào (yeast autolysate) 18

1.6.3 Vách tế bào nấm men (yeast cell) 18

1.7 Tổng quan về cao nấm men 19

1.8 Một số ứng dụng của dịch chiết nấm men 22

1.8.1 Làm thức ăn chăn nuôi 22

1.8.2 Chế biến làm thực phẩm bổ sung protein và vitamin 23

1.8.3 Nguyên liệu trong ngành sản xuất gia vị 23

1.8.4 Bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh 24

1.9 Tổng quan về quá trình ly tâm 24

1.10 Tổng quan quá trình cô đặc chân không 25

1.11 Tổng quan quá trình sấy phun 27

1.11.1 Cấu tạo 28

1.11.2 Các ảnh hưởng của quá trình sấy phun đến sản phẩm cao nấm men 29

1.12 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 32

1.12.1 Nghiên cứu trong nước 32

1.12.2 Nghiên cứu ngoài nước 33

CHƯƠNG 2.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 36

2.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 36

2.2 Vật liệu 36

2.3 Dụng cụ - Thiết bị 36

2.4 Phương pháp nghiên cứu 36

2.5 Bố trí thí nghiệm 38

2.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát chất lượng nấm men bia 38

2.5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl trong quá trình thủy phân 38

2.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex bổ sung vào quá trình thủy phân 39

2.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian thủy phân bằng acid HCl kết hợp với enzyme Protamex 39

2.5.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl và tỷ lệ enzyme Protamex bổ sung vào quá trình thủy phân 40

2.5.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình ly tâm thu dịch chiết nấm men 41

2.5.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ cô quay chân không đến dịch chiết nấm men sau cô đặc 42

2.5.8 Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến sấy phun sản phẩm 42

2.5.9 Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình sấy phun dịch chiết nấm men 42 2.5.10 Thí nghiệm 10: So sánh, đối chiếu sản phẩm cao nấm men trên thị trường

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát chất lượng nấm men 44

3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng HCl trong quá trình thủy phân 44 3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex bổ sung lên quá trình thủy phân 47

3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian thủy phân khi kết hợp giữa acid HCl và enzyme Protamex 50

3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid HCl và tỷ lệ enzyme Protamex bổ sung vào quá trình thủy phân 53

3.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình ly tâm thu dịch chiết nấm men 56

3.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ cô quay chân không đến dịch chiết nấm men sau cô đặc 57

3.8 Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến sấy phun sản phẩm 59

3.9 Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình sấy phun dịch chiết nấm men 60

3.10 Thí nghiệm 10: Kết quả đánh giá chất lượng của dịch chiết nấm men sau khi sấy và so sánh với sản phẩm cao nấm men trên thị trường 61

CHƯƠNG 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

4.1 Kết luận 63

4.2 Kiến nghị 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lượng thành phần trong nấm men ép (%) .5

Bảng 1.2: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô 6

Bảng 1.3: Thành phần acid amin trong cao nấm men 21

Bảng 1.4: Thành phần vitamin trong cao nấm men 23

Bảng 1.5: Liên hệ giữa chất kho và nhiệt độ của nước 27

Bảng 1.6: Quan hệ giữa nồng độ chất khô và nhiệt độ sôi ở 760mmHg 27

Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ enzyme - acid .41

Bảng 3.1: Thành phần hóa học của bã nấm men ban đầu 44

Bảng 3.2: Độ đục dịch chiết sau ly tâm ở các mốc thời gian khảo sát 56

Bảng 3.3: Kết quả chỉ tiêu theo dõi của dịch khi khảo sát nhiệt độ cô quay 57

Bảng 3.4: Hiệu suất thu hồi và màu sắc của sản phẩm sau khi sấy phun ở các điều kiện khảo sát 58

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nấm men 59

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nấm men .60 Bảng 3.7: So sánh kết quả phân tích thành phần hóa học của dịch chiết nấm men so với sản phẩm trên thị trường 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Biểu đồ phân chia lượng tiêu thụ bia theo từng vùng 4

Hình 1.2: Một góc công ty bia Sabeco 4

Hình 1.3: Tế bào nấm men 7

Hình 1.4: Hình ảnh dịch chiết nấm men .20

Hình 1.5: Qúa trình sản xuất cao nấm men thương mại 22

Hình 1.6: Bổ sung cao nấm men vào thức ăn 24

Hình 1.7: Thực phẩm bổ sung protein và nito 24

Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu 37

Hình 3.1: Đồ thị thể hiện hàm lượng protein của dịch thủy phân khi khảo sát hàm lượng acid 45

Hình 3.2:Đồ thị thể hiện nồng độ chất khô của dịch và bã thủy phân khi khảo sát hàm lượng acid 46

Hình 3.3: Đồ thị thể hiện hàm lượng protein của dịch thủy phân khi khảo sát hàm tỷ lệ enzyme 47

Hình 3.4: Đồ thị thể hiện nồng độ chất khô của dịch và bã thủy phân khi khảo sát tỷ lệ enzyme 49

Hình 3.5: Đồ thị thể hiện hàm lượng protein của dịch thủy phân khi kết hợp acid và enzyme 51

Hình 3.6: Đồ thị thể hiện nồng độ chất khô của dịch và bã thủy phân khi kết hợp acid và enzyme 52

Hình 3.7: Đồ thị thể hiện hàm lượng protein của dịch thủy phân khi khảo sát theo tổ hợp 54

Hình 3.8: Đồ thị thể hiện nồng độ chất khô của dịch và bã thủy phân khi khảo sát theo tổ hợp 55

Hình 3.9: dịch chiết nấm men thu được sau khi sấy 62

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất bia và thị trường tiêu thụ bia ngày càng pháttriển, sản lượng bia tạo ra với số lượng lớn Theo thống kê của Hiệp hội Bia rượu nướcgiải khát Việt Nam thì cả nước có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắpcác tỉnh thành trên cả nước và tiếp tục tăng mạnh về số lượng Trong số này, có hơn 20nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệulít/năm Theo đó, sản lượng bia qua các năm cũng tăng nhanh từ 2,008 tỷ lít bia (2009)lên 2,9 tỷ lít bia (2013)

Với số lượng nhà máy nhiều như thế thì lượng nấm men thu được từ các nhà máybia là rất lớn Ước tính trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong

đó chứa khoảng 700g protein (Hồ Xưởng, 1996) (Nguyễn Thị Hoàng Anh và ctv,2008) Năm 2005 sản lượng bia của cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18 triệu tấnsinh khối nấm men thải ra (Vũ Duy Giảng, 2011) Đến năm 2010 sản lượng bia của cảnước đạt 2,5 tỷ lít và nấm men thải ra là 30 triệu tấn (Nguyễn Thị Hoàng Anh và ctv,2008) Như vậy lượng protein có chất lượng cao từ nấm men thải ra của quá trình sảnxuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ Về tính chất thì protein nấm men gần giốngprotein có nguồn gốc từ động vật, chứa khoảng 20 aicd amin thiết yếu Trên thế giới,nấm men bia được quan tâm nghiên cứu tận dụng với nhiều mục đích khác nhau nhưlàm thực phẩm, làm nguồn thuốc bổ giàu acid amin và vitamin (Phạm Văn Sổ, 1975).Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay phần lớn các bã men bia này được sử dụng cho mụcđích làm thức ăn gia súc, bón ruộng, chưa tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu này.Hơn nữa, nếu không được sử dụng triệt để thì nguồn bã nấm men này còn là một trongnhững nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Dịch chiết nấm men được sản xuất từ bã men bia là một hướng nghiên cứu tiềmnăng trong việc tận dụng triệt để hơn nguồn nguyên liệu phong phú này Dịch chiếtnày được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, môi trường vi sinh vật,… ỞViệt Nam ngành công nghiệp sản xuất dịch chiết nấm men gần như là chưa phát triển,chưa được nghiên cứu và đầu tư thích đáng

Trước nhu cầu thực tế đó, vấn đề được đặt ra là làm sao để có thể tận dụng đượcmột cách hiệu quả nguồn phế phẩm này tại Việt Nam Vì thế nhóm chúng tôi tiến hành

đề tài:” Xây dựng quy trình sản xuất dịch chiết nấm men từ bã men bia phế phẩm”.

2 Mục tiêu đề tài

Xây dựng được quy trình sản xuất dịch chiết nấm men từ bã men bia Có thể ứngdụng trong thực phẩm, bổ sung vào thức ăn chăn nuôi hay được sử dụng trong môitrường nuôi cấy vi sinh

3 Nội dung của đề tài

─ Tiến hành thủy phân bằng nhiều phương pháp khác nhau như là hóa học, sinhhọc và kết hợp nhiều nồng độ, tỷ lệ khác nhau để tìm ra phương pháp thủy phântốt nhất trong đó Khảo sát hàm lượng chất khô và hàm lượng protein trong dịchchiết Mục tiêu quan tâm hơn là hàm lượng chất khô trong dịch thủy phân

─ Khảo sát thời gian ly tâm tách riêng phần dịch và phần cặn không tan

─ Khảo sát nhiệt độ và thời gian cô đặc dịch chiết nấm men

─ Khảo sát nhiệt độ và vận tốc dòng nhập liệu ảnh hưởng đến sản phẩm cao nấmmen

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa khoa học

─ Giúp sinh viên củng cố kiến thức đã tích lũy được, nghiên cứu khoa học

─ Biết cách tìm kiếm, xử lý, phân tích số liệu và trình bày kết quả

 Ý nghĩa thực tiễn

Đề xuất quy trình sản xuất cao nấm men nhằm tận dụng hiệu quả nguồn phếphẩm Tạo ra sản phẩm có ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất, góp phầngiảm ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

đã trở thành thứ đồ uống quen thuộc được rất nhiều người ưa thích

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷlít/năm Trong đó, Mỹ và Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc

7 tỷ lít/năm

Năm 2011, sản lượng bia thế giới đạt 192.710 triệu lít, tăng 3,7% so với 2010.Riêng châu Á sản lượng bia chiếm 34,5% toàn cầu, đạt mức tăng trưởng 8,6% năm.Trung Quốc tăng sản lượng năm 2011 hơn 10,7% so với 2010 là thị trường nhiều tiềmnăng phát triển

Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được

sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng Thống kê bình quân mức tiêu thụhiện nay ở một số nước có nền công nghiệp tiên tiến trong năm 2004 như sau: Cộnghòa Czech hơn 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc khoảng 110lít/người/năm Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 triệu kl,năm 2004 khoảng 150,392 triệu kl (tăng 4,2%) (nguồn từ Kirin news – Nhật Bản)(Phạm Thu Hà và ctv, 2003)

Hình 1.1: Biểu đồ phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng (2004)

(Dẫn liệu từ Kirin news – Nhật Bản)

1.1.2 Tình hình sản xuất bia trong nước

Sau nhiều năm đầu tư phát triển, năng lực sản xuất của ngành bia rượu Việt Nam

đã tăng lên không ngừng Nếu như năm 2000, cả nước mới có năng lực sản xuất biakhoảng 1,2 tỷ lít thì đến 2010 năng lực đã tăng lên lần lượt là 2,5 tỷ lít bia Cho đếnnăm 2014 năng lực đó đã tăng lên khoảng trên 3 tỷ lít bia Năng lực sản xuất đó chothấy ngành sản xuất bia ở Việt Nam chiếm một vị trí đáng kể trong nền kinh tế quốcdân Điều đó cũng đã được Chính phủ xác định trong nhiều văn bản chỉ đạo của mình

Hình 1.2: Một góc công ty bia Sabeco

(Nguồn: vba.com.vn)

1.2.1 Khái niệm và nguồn gốc

Bã men bia là một phế phẩm thu được trong quá trình sản xuất bia, nằm lại trongthùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ Men bia có giá

ra hiện tượng tự phân nên các nhà sản xuất thường tách nó ra khỏi dung dịch bia non

để tránh gây mùi khó chịu cho bia Nấm men bia có màu kem lẫn các chấm nâu đen vàđược bảo quản ở nhiệt độ từ 20C đến 50C , thời gian bảo quản được tối đa là 4 giờ, quáthời gian trên sẽ xảy ra hiện tượng tự phân Nấm men bia dùng trong sản xuất bia

thường là các chủng thuộc giống Sacchromyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất

dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợpchất qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt các phản ứng hóa sinh mà đặc trưng là quátrình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết cho quátrình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành

1.2.2 Đặc điểm của bã nấm men bia

Đặc điểm của nấm men trong giai đoạn này là rất dễ bị hiện tượng tự phân nênnhà sản xuất thường tách nó ra khỏi dung dịch bia non để tránh gây mùi khó chịu chobia Bã nấm men bia Saccharomyces cerevisiae được lấy từ tank bia sau quá trình lênmen chính, có hình cầu, màu kem lẫn các chấm nâu đen và được bảo quản ở nhiệt độ

từ 20C đến 50C, thời gian bảo quản được tối đa là 4 ngày sau đó sẽ tự phân

Kích thước trung bình chiều dài từ 10 – 15 μm, chiều rộng từ 2,5 – 10 μm tùythuộc vào môi trường nuôi cấy Độ ẩm của bã nấm men bia Saccharomyces cerevisiaekhoảng 83 – 84% và có độ pH khoảng 5 – 6 (Phạm Quỳnh Trang, 2012)

1.2.3 Thành phần hóa học của bã men bia

Bã men bia chứa nhiều thành phần các chất, trong đó hàm lượng protein chiếm tỷ

lệ cao nhất, tiếp đến là các chất hòa tan không chứa nitơ, thành phần bã men bia đượcnhiều nghiên cứu xác định từ năm 1963, cụ thể được trình bày ở bảng dưới

Bảng 1.1: Hàm lượng thành phần trong nấm men ép (%)

Bảng 1.2 : Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô

Nấm men bia dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giốngSacchromyces.

Giới: NấmNgành: AscomycotaNgành phụ: SaccharomycotinaLớp: Saccharomycetes

Bộ: SaccharomycetalesHọ: SaccharomycetaceaeGiống: Saccharomyces

Loài: Saccharomyces cerevisiae

Hình 1.3 :Tế bào nấm men

(Nguồn: Nguyễn Hoài Hương, 2009)

Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống sót trong môi trường dinhdưỡng có chứa đường, nitơ, phospho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng là vi sinhvật dị dưỡng có khả năng sống trong điều kiện yếm khí và hiếu khí (Nguyễn Thị Hiền,2007).

Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường là chủng thuộc giốngSacchromyces, gồm nấm men chìm và nấm men nổi:

─ Nấm men chìm (lager): hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng

lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là hình cầu

─ Nấm men nổi (ale): tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lạivới nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặcovan với kích thước 7 – 10 micromet

Tế bào nấm men có hình dáng: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình quả chanh,hình trụ, hình chùy hoặc đôi khi còn kéo dài thành sợi Nấm men có thể thay đổi hìnhdáng và kích thước trong giai đoạn phát triển và điều kiện môi trường xung quanh.Hình thái của chúng không thay đổi chỉ ở các giống nuôi cấy khi còn trẻ trong môitrường dinh dưỡng tiêu chuẩn ( Lương Đức Phẩm, 2009)

Tỷ lệ chiều dài và chiều rộng của tế bào trung bình khoảng 1,4:1 Kích thước của

tế bào nấm men cũng rất khác nhau, phụ thuộc vào các chủng nấm men và điều kiệnnuôi cấy, thường là (2,5 – 4,5 µm) và ( 10,5 – 20 µm), thể tích tế bào chiếm khoảng từ

50 – 500 µm3 ( Dennis E Briggs, 2004)

1.3.1 Cấu tạo tế bào nấm men

Tế bào nấm men chứa đến 80% là nước Bởi vậy, trong nấm men bia ép tỷ lệgiữa trọng lượng ướt và khô là 5:1 Nguyên tố chủ yếu là carbon chiếm < 50% chấtkhô Các nguyên tố chính khác như oxy (30 – 35%), nito (75%), hydro (5%) vàphospho (1%) Hàm lượng chất khoáng tổng số khoảng 5 – 10% chất khô của tế bào.Trong tế bào còn bao gồm nhiều vết các thành phần khác như nhôm, calcium, đồng,crôm, sắt, chì, natri, kali, lưu huỳnh,… Các nhóm thành phần chính bao gồm các chấtcao phân tử, đó là các protein (40 – 45% chất khô), carbohydrate (30 – 35%), acidnucleic (6 -8%) và lipid (4 – 5%) ( Dennis E Briggs, 2004)

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

Bao quanh tế bào nấm men là một màng mỏng dày đặc, mềm mại có thể đàn hồi

để định dạng bảo vệ tế bào chống lại các tác động bên ngoài và chất độc Vỏ tế bàonấm men mang điện Nó còn có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều chỉnh cácchất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi qua các

lỗ nhỏ vào trong tế bào

Thành phần hóa học của vỏ tế bào gồm các phức chất protein – polysacarit,phosphate và lipit Vỏ tế bào dầy khoảng 25nm và chiếm khoảng 25% khối lượng tếbào Trong thành phần polysacarit thấy có glucan (chủ yếu) và mannan Tổng hai hợpchất này chiếm tới 90% chất khô của tế bào Glucan là một polymer phức tạp từ cáctiểu phần glucoza Mặc dù có cấu trúc không gian, nhưng phần lớn glucan nằm tại lớpphía trong của vỏ và tiếp giáp với màng té bào chất Glucan là thành phần chính cấutạo nên tế bào Nếu thành phần này bị phá hỏng thì tế bào bị phá vỡ hoàn toàn.Mannan là polymer của đường mannanoza, chủ yếu nằm ở phần ngoài vỏ, nhưngkhông phải là thành phần quyết định của vỏ tế bào Nếu bỏ phần mannan hình dáng tếbào không bị biến đổi Đại thể ta thấy lượng mannan trong vỏ tế bào nấm men là rất

nhỏ, như ở Saccharomyces guttulata và Endomycopsis caponlaris hoặc hoàn toàn

vắng mặt ở Nadsonia fulvescens, Schizosaccharomyces Vỏ tế bào nấm men có cònkitin (chitin) Kitin là loại hydratcacbon, là polymer của N-axetyl-glucozamin Thànhphần thường nằm sát ở vùng nấm men nảy chồi (Lương Đức Phẩm, 2009)

Màng nguyên sinh chất bao quanh tế bào chất và lớp rào cản bên trong giữathành tế bào và khoảng không gian chu chất Màng tế bào chất của nấm men tương tựcủa các tế bào nhân chuẩn eukaryotit khác Thành phần chính là các lipit và cácprotein Có nhiều loại protein khác nhau, nhưng chức năng chính không phải tạo cấutrúc

Chức năng chính của màng nguyên sinh chất là điều chỉnh sự thấm qua tế bàocủa các chất dinh dưỡng Màng có tính chất thẩm thấu chọn lọc: chỉ cho qua nhữngchất cần thiết và có lợi cho tế bào ( như các loại đường đơn giản, nitơ, photpho và các

chất vi lượng khác), đồng thời thải ra ngoài những chất cặn bã (CO2, rượu, acid,…).(Nguyễn Thị Hiền, 2007).

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 cơ bản của tế bào: ti thể, riboxom,mạng lưới nội chất, các chất dự trữ và các thể vùi của hợp chất lipoit 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 từprotein (đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydratecacbon, lipit, chất khoáng,nước và các hợp chất khác nữa Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở dạng tự do đểhòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất và dạng liên kết Tếbào chất có độ nhớt cao tương ứng với glyxerin hoặc xiro đặc Khi tế bào già độ nhớtnày giảm

Ngoài các cơ quan tử của tế bào có trong tế bào chất ở dạng ti thể hay thể vùi (tithể, microxom, không bào…), còn có những chất xúc tác sinh học rất quan trọng làenzyme tham gia vào tất cả các phản ứng hóa sinh (Lương Đức Phẩm, 2009)

Các ribosome là các cơ quan tế bào chất có chứa hàm lượng RNA cao và một sốprotein Vai trò của chúng là tập hợp các protein từ các acid amino đã hoạt hóa thànhchuỗi tương ứng với mã có trong các phân tử của RNA truyền tin Các riboxom được

tìm thấy trong khắp tế bào chất hoặc ở dạng tự do hoặc kết hợp với các màngmitochondria phía ngoài, các mạng lưới nội chất và vỏ nhân phía ngoài Số lượngriboxom thường xảy ra các quá trình tổng hợp protit Hạt này giống như “ nhà máyđạm” của tế bào Thông thường, các riboxom tập hợp với nhau thành một mạch gồmcác RNA truyền tin trong một cấu trúc gọi là các polysom (Nguyễn Thị Hiền, 2007).

Ty thể có cấu tạo đa hình (dạng sợi, dạng hạt, dạng phân nhánh) với số lượng 2 –

24 phân bố đều trong tế bào Chức năng chính của chúng là thực hiện các quá trìnhliên quan tới cung cấp năng lượng cho tế bào Các phản ứng oxy hóa xảy ra trong tythể, năng lượng giải phóng ra được chuyển đến ATP là chất thu năng lượng Bên cạnhquá trình này, trong ty thể còn xảy ra quá trình tổng hợp các chất cần thiết cho tế bào(Nguyễn Thị Hiền, 2007)

Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70%protein Trong số protein này có khoảng 25 – 75% ở dạng protein cấu trúc Trong ti thể

có chứa các enzyme thực hiện các phản ứng oxy hóa trong vòng ATC, chuyển điện tửqua chuỗi hô hấp và quá trình phosphoryl hóa để thực hiện chức năng cung cấp nănglượng sinh học và vật liệu tham gia vào các cơ chế phức tạp tái tạo DNA, phiên mã vàdịch mã các thông tin di truyền vào sinh tổng hợp phospholipid của sterin, vào hoạthóa các acid béo… Các acid nucleic (DNA và RNA) là các cấu tử nhưng có số lượngkhông lớn trong ti thể (Lương Đức Phẩm, 2009)

Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70%protein Trong số protein này có khoảng 25 – 75% ở dạng protein cấu trúc Trong ti thể

có chứa các enzyme thực hiện các phản ứng oxy hóa trong vòng ATC, chuyển điện tửqua chuỗi hô hấp và quá trình phosphoryl hóa để thực hiện chức năng cung cấp nănglượng sinh học và vật liệu tham gia vào các cơ chế phức tạp tái tạo DNA, phiên mã vàdịch mã các thông tin di truyền vào sinh tổng hợp phospholipid của sterin, vào hoạthóa các acid béo… Các acid nucleic (DNA và RNA) là các cấu tử nhưng có số lượngkhông lớn trong ti thể (Lương Đức Phẩm, 2009)

Kết quả cho thấy phần lớn các enzyme tham gia vào quá trình vận chuyển điện tử

và quá trình quang hợp có oxy lại liên quan đến lớp màng có nếp gấp bên trong của tithể (Lương Đức Phẩm, 2009)

1.3.1.g. Không bào

Không bào có dạng hình tròn, được bao bọc bởi một màng rất mỏng và chứa cácdịch bào Trừ các chất điện phân trong nước như Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, PO43-…)trong không bào còn chứa các protit, hạt mỡ, cacbon ở dạng keo và hệ thống enzyme.Trong không bào xảy ra các quá trình oxy hóa khử rất mạnh và các quá trình thủy phânđược thủy phân được thực hiện nhờ các enzyme có trong đó Điểm đặc biệt nhất củakhông bào trong tế bào nấm men là có colutin Không bào nhìn thấy rõ hơn ở các tếbào già (Nguyễn Thị Hiền, 2007)

Hạt glycogen là nơi dự trữ tinh bột trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men.Khi môi trường giàu chất dinh dưỡng, nhiều hạt glycogen được hình thành (lượngglycogen có thể đạt tới 23% trọng lượng của tế bào nấm men) Khi môi trường nghèochất dinh dưỡng, nấm men sẽ sử dụng hạt glycogen dự trữ để cung cấp năng lượng choquá trình trao đổi chất (Nguyễn Thị Hiền, 2007)

Hạt volutin tích tụ trong không bào dưới dạng keo hay hạt Nó là nới dự trữ nitơ,phospho, sản xuất acid nucleic Số lượng volutin phụ thuộc vào sự có mặt phosphortrong môi trường dinh dưỡng và có liên quan đến quá trình phát triển, sinh sản cũngnhư tích lũy nâng lượng của tế bào Nhiều nhà khoa học đã chứng minh rằng volutin lànguồn thức ăn giàu có và là nơi dự trữ năng lượng đặc biệt của tế bào (Nguyễn ThịHiền, 2007)

Ở trong môi trường nguyên chất, các hạt lipit nằm ở dạng các hạt nhỏ li ti Tế bàoàng già thì các hạt lipit càng to Thông thường, tỷ lệ hạt lipit chiếm 1 – 2% trọng lượngkhô của tế bào Tuy nhiên, một số chủng có khả năng tích lũy chất béo từ các acid béo

có trong môi trường và đạt tới 40 – 50% trọng lượng khô của tế bào (Nguyễn ThịHiền, 2007).

1.3.2 Thành phần hóa học của tế bào nấm men

Thành phần hóa học của tế bào nấm men nếu tính theo các nguyên tố cấu thành

sẽ là (% theo trị số trung bình): C – 47, H – 65, O – 31, N – 5 ÷ 10, P – 1,6 ÷ 3,5 Hàmlượng các nguyên tố không phải đa lượng: Ca – 0,3 ÷ 0,8, K – 9,5, Cu – 20 ÷ 135, Zn– 100 ÷ 160, Mo – 15 ÷ 65 Nước trong tễ bào ở 2 dạng: nước liên kết (chủ yếu) vànước tự do Trong phần nước liên kết thì nước ở thể keo của tế bào chất chiếm tới 46 –53% và phần giữa tế bào – 22 ÷ 27% Thay đổi độ ẩm của nấm men sẽ kéo theo sựthay đổi các tỷ lệ nước trong nội bào và phần giữa của tế bào Khi loại bỏ 85% lượngnước từ nấm men ở nhiệt độ dưới 500C hầu như không ảnh hưởng đế hoạt động củachúng (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Chất khô của tế bào nấm men gồm có 23 ÷ 28% là chất hữu cơ và 5 ÷7% chất tro

─ Chất hữu cơ ở đây gồm có (%): protein – 13 ÷ 14%, glucogen – 6 ÷ 8,xenluloza – 1,8 ÷ 2, chất béo – 0,5 ÷ 2 (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Protein: Nấm men có hàm lượng protein nguyên liệu trung bình khoảng50% (tính theo chất khô) và khoảng 45% protein hoàn chỉnh Các dẫn xuất của acidnucleic như bazơ purin và pyrimidin, các acid amin tự do đều được coi là proteinnguyên liệu (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Tregaloza: Hợp chất thường kết hợp với hàng loạt hạt glycogen làmnguồn dự trữ cacbon rất cơ động Ở cùng một pH hàm lượng tregaloza tăng thì nitơgiảm (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Tro: Trong tro nấm men thấy có các oxyt sau đây (%): P2O5 khoảng 25 ÷

60, CaO – 1 ÷ 8, MgO - 4 ÷ 6, Na2O – 0,5 ÷ 2, SO32- 0,5 ÷ 6, SiO2 – 1 ÷ 2, Fe2O3 –0,05 ÷ 0,7 (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Phospho: Trong tế bào nấm men thấy ortho-, pyro- và metaphosphat ởdạng hữu cơ và vô cơ Chúng là thành phần của acid nucleic, phospholipid vàcoenzyme của adenozinphosphat (AMP, ADP, ATP) và vitamin (vitamin B1) Trongchất nhân (nucleoproteit) có chứa phosphor còn thấy các dạng khác nhau tham gia vàcác quá trình quan trọng trao đổi năng lượng của tế bào (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh là thành phần của nhiều hợp chất rất quantrọng như các acid amin (sixtin, stein, metionin và glutation), các vitamin (biotin,anevarin) Trong thành phần enzyme lưu huỳnh ở dạng gốc sulfit và tio, ovic (LươngĐức Phẩm, 2009).

─ Sắt (Fe): Sắt chứa trong các xitocrom, xitocro – oxydaxa, perdoxydaza,catalaza và nhiều enzyme của quá trình hô hấp hoặc các enzyme khác nữa, nhưzimogenaza, pyrophosphataza (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Magie (Mg): Magie có tác dụng hoạt hóa nhiều phosphataza và enolaza.Ion magie (Mg2+) có ảnh hưởng gìn giữ hoạt tính enzyme khi đun nóng Magie vàmangan (Mg, Mn) làm tăng nhanh nhu cầu về glucoza của nấm men Ảnh hưởng của

Mg mạnh hơn khi nồng độ glucoza thấp trong môi trường Các môi trường dinh dưỡngthường có 0,02 ÷ 0,05% Mg ở dạng sulfat (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Canxi (Ca): Canxi đóng vai trò hoạt hóa trong tế bào vi sinh vật nóichung, cũng như tế bào nấm men Canxi được tìm thấy trong tế bào của vi sinh vật ởdạng tự do, nhưng chủ yếu ở dạng liên kết với protein, hydratcacbon và lipit Ion canxi(Ca2+) liên kết với protein – enzyme làm trung tâm hoạt động của amylaza (Lương ĐứcPhẩm, 2009)

─ Các nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọngđến với sinh sản và hoạt động sống của nấm men Chúng tham gia vào thành phần củanhiều enzyme, vitamin và nhiều hợp chất khác nữa trong các quá trình sinh tổng hợpcác sản phẩm của tế bào (Lương Đức Phẩm, 2009)

─ Vitamin và nhân tố sinh trưởng: Để cho nấm men được phát triển bìnhthường và lên men được bình thường cần phải có các vitamin làm cofactor trong nhiềuenzyme của tế bào nấm men Nấm men có thể tổng hợp được tất cả các vitamin trongchừng mực nào đó, ngoại trừ biotin (vitamin H) Vì vậy, trong môi trường dinh dưỡngnhất định phải có vitamin này trong môi trường (Lương Đức Phẩm, 2009)

Bản chất của quá trình thuỷ phân protein là sự thuỷ phân liên kết peptit Do liênkết peptit là liên kết mạnh, thuỷ phân xảy ra trong điều kiện có xúc tác Tác nhân xúctác có thể là tác nhân hoá học hoặc tác nhân sinh học

Các sản phẩm thuỷ phân chưa hoàn toàn thường hay bị đắng Sản phẩm bị đắngkhi mức độ thuỷ phân đạt từ 4 – 40% Vị đắng liên quan tới các peptit chứa các acidamin kỵ nước Vị đắng chỉ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan, không ảnh hưởng đếngiá trị dinh dưỡng.

1.4.1 Phương pháp cơ học (Võ Nguyễn Nhã An, 2008)

Phương pháp này sử dụng chày và cối để nghiền mẫu, có thể trộn thêm vụn thủytinh, cát,… để làm tăng hiệu suất phá vỡ tế bào Sự phá vớ tế bào xảy ra do sự nghiền

ép của các hạt nghiền khi chúng cọ xát với tế bào Nếu so sánh với những phươngpháp sử dụng áp lực cao cao thì xét trong phương pháp nghiền thô sơ này thấp hơn.Phương pháp này có thể thu được màng tế bào và các bào quan một cách nguyên vẹn.Phương pháp này sử dụng từ lâu để phá vỡ tế bào vi sinh vật Đây cũng là phươngpháp được lựa chọn đầu tiên khi cần phá vỡ bào tử, tế bào nấm men, tế bào nấm, nócũng được dùng để công phá tế bào vi tảo

Kích thước của hạt nghiền cũng rất quan trọng, qua một số nghiên cứu người tanhận thấy rằng kích thước của hạt nghiền tối ưu cho vi khuẩn là 0,1mm, 0,5mm đốivới nấm men, nấm sợi, vi tảo

Tốc độ phá tế bào sẽ tăng 50% nếu sử dụng hạt nghiền là zirconium thay vì là hạtthủy tinh, vì do tỷ trọng của chúng nặng hơn

Thông thường lượng hạt nghiền tỷ lệ thuận với tốc độ phá tế bào

Đây là phương pháp thô sơ nhất trong các phương pháp phá vỡ tế bào

Phá tế bào được xem như là một quá trình làm đồng nhất mẫu Đầu tiên tế bào sẽđược huyền phù trong đệm phù hợp, sau đó được phá vỡ bằng một thiết bị tạo áp lựcđặc biệt, tế bào được nén ép qua một khoảng không rất hẹp giữa piston và thành ống –

tế bào bị phá vỡ

1.4.1.c. Phá tế bào bằng áp lực

Đặc biệt phù hợp cho việc phá tế bào vi khuẩn, nhưng cũng thích hợp cho nhữngloại tế bào khác Phương pháp này cho tế bào đi qua một khe rất hẹp bằng áp lực cao.Điển hình cho phương pháp này là thiết bị “French press”

1.4.2 Phương pháp hóa học

1.4.2.a. Thủy phân bằng acid

 Nguyên tắc: Dùng HCl nồng độ 6 – 10 N, nhiệt độ 100 – 1800C , thời gian thuỷphân 24 – 72 giờ Nếu gia tăng áp suất sẽ giảm được thời gian Sau thuỷ phân, acidtrong dịch thuỷ phân được trung hoà bằng NaOH hoặc Na2CO3

 Ưu điểm:

Rẻ tiền, nhanh và hiệu suất thuỷ phân cao từ 85 – 90 %, sản phẩm giàu acid amin

và dễ bảo quản

 Nhược điểm:

─ Do nhiệt độ cao và nồng độ acid đặc, một số acid amin bị phá huỷ trong quátrình thuỷ phân Tryptophan bị phá huỷ hoàn toàn, các acid amin chứa lưu huỳnh bịmất 10 – 30 % Các acid amin chứa nhóm – OH bị phân huỷ một phần như Thr, Ser,Met, Cys

─ Chi phí năng lượng và thiết bị cao do phải chịu nhiệt và chống acid ăn mòn,việc sử dụng HCl đặc độc hại và ô nhiễm môi trường

─ Khi nồng độ HCl cao và nhiệt độ cao thường xảy ra phản ứng giữa Cl2 hoặcHCl có trong chất béo tế bào nấm men sinh độc tố monochloropropanol vàdichloropropanol là tác nhân gây ung thư

─ Hàm lượng muối cao do quá trình trung hoà bằng NaOH

Người ta cũng có thể thuỷ phân nấm men bằng acid H2SO4, thuỷ phân bằng acidnày thì dịch sau thuỷ phân được trung hoà bằng vôi, kết tủa CaSO4 tạo thành được lọc

ra Dịch lọc sẽ có hàm lượng muối thấp hơn so với thuỷ phân bằng HCl Tuy nhiên vịcủa dịch thuỷ phân bằng H2SO4 thường kém hơn dịch thuỷ phân bằng HCl

 Nguyên tắc: Dùng kiềm 4–8 N, nhiệt độ 100 – 1100C, thời gian 24 – 36 giờ

 Ưu điểm: Thuỷ phân bằng phương pháp này bảo toàn được tryptophan

 Nhược điểm: Xảy ra hiện tượng racemic hoá nên sản phẩm thuỷ phân là hỗnhợp racemic D, L – amino acid, làm giảm giá trị dinh dưỡng Ngoài ra, còn xảy ra quátrình oxy hoá một số acid amin khác Kiềm xúc tác cho phản ứng tạo lysinoalanine làmgiảm lysine trong dịch thuỷ phân Vì vậy, trong sản xuất thực phẩm ít khi dùngphương pháp thuỷ phân bằng kiềm

1.4.3 Phương pháp enzyme

1.4.3.a. Phương pháp tự phân nấm men

 Nguyên tắc: Nấm men được hoà với nước theo tỉ lệ thích hợp, giữ ở nhiệt độthích hợp cho hệ enzym protease có sẵn trong tế bào nấm men hoạt động phân huỷ cácthành phần của tế bào Dịch thuỷ phân rất giàu acid amin, peptid, vitamin nhóm B vàcác hydratcacbon

1.4.3.b. Phương pháp thủy phân có bổ sung enzyme

 Nguyên tắc: Sử dụng chế phẩm enzym protease thuỷ phân protein của nấm mentrong điều kiện thích hợp cho enzym hoạt động để tạo thành các dạng đạm khác nhau.Phương pháp này về bản chất giống phương pháp tự phân, chỉ khác là phươngpháp tự phân sử dụng enzym protease có sẵn trong tế bào nấm men, còn phương pháp

bổ sung thêm enzym protease thì protein nấm men được kết hợp thuỷ phân từ protease

có sẵn trong tế bào nấm men và chế phẩm enzym bổ sung vào với mục đích tăng hiệusuất thuỷ phân

Phương pháp enzym có ưu điểm là điều kiện thuỷ phân ôn hoà, hoàn toàn không

sử dụng hoá chất, không làm biến đổi thành phần acid amin ban đầu nên an toàn chongười sử dụng và giữ được giá trị dinh dưỡng

Hiệu suất thuỷ phân tối đa của phương pháp chỉ đạt 70% Sự thuỷ phân hạn chế

do tác dụng của enzym nhất là các endoprotease từ vi khuẩn làm giải phóng ra cácpeptit kị nước có đính các gốc leucin và phenylalanin nên sản phẩm thuỷ phân từprotease thường có vị đắng Tuy nhiên việc loại bỏ vị đắng hoàn toàn có thể giải quyết

được khi sử dụng phản ứng plastin hoặc serine proteinase của Bacillus subtilis vì

protease này đặc hiệu ở vị trí acid amin thơm hoặc acid amin kỵ nước Vì vậy chúng

có khả năng làm giảm vị đắng của dịch thuỷ phân

Protease là enzyme thủy phân liên kết peptide của phân tử protein Enzymeprotease được phân thành hai dạng là endoprotease và exoprotease Các endoproteasenhư trypsin, chymotrypsin, chymosin thủy phân các liên kết peptide ở bên trong chuỗipolypeptide Các exoprotease cắt các liên kết ở hai đầu tận cùng của chuỗipolypeptide, các exoprotease cắt vào đầu có nhóm carboxyl tận cùng được gọi làcarboxylpeptidase còn những enzyme tác dụng vào đầu có nhóm amin tận cùng gọi làaminopeptidase Các endoprotease và exoprotease kể trên cộng tác một cách rất có

hiệu quả trong việc phân giải protein Có thể nói rằng, chức năng chính củaendoprotease tạo ra một lượng lớn các chuỗi peptide có đầu C và đầu N tự do để tạođiều kiện cho các exoprotease hoạt động

Protamex là protease của Bacillus Protamex là thương hiệu được đăng kí bởiNovozymes Corp Enzyme này có hoạt tính endoprotease Enzyme này hoạt động tíchcực ở tất cả giá trị pH từ 5,0 – 11,0 với hoạt động 100% tại pH = 8,0 (PhạmTHị KimQuyên, 2013) pH tối ưu cho sự phân giải ổn định protein là 7,0 trong điều kiện nhiệt

độ 600C, khả năng hoạt động 95% Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g Enzyme này cũng

bị ức chế ở 850C trong 10 phút và pH thấp (Liaset, 2002) Bảo quản trong điều kiệnnhiệt độ 2 – 80C (Novozymes) (Allery M et al, 2009) (Amar B R et al, 2009)

1.6.1 Dịch chiết nấm men (yeast extract)

Theo Food Chemical Codex định nghĩa: dịch chiết nấm men là sản phẩm chứacác thành phần hòa tan của nấm men, mà chủ yếu là acid amin, đoạn peptit,carbonhydrate và muối Cao nấm men được tạo ra do quá trình thủy phân các chuỗipeptit nhờ các enzyme của chính tế bào nấm men hay enzyme thực phẩm thêm vào.Bản chất của quá trình sản xuất cao nấm men chính là quá trình thủy phân nấm menthành một hỗn hợp các chất như acid amin, nucleotit, chuỗi peptit, protein, đường,vitamin và các hợp chất có hương vị thơm ngon Do đó, giai đoạn quan trọng nhấttrong quá trình sản xuất cao nấm men chính là giai đoạn phá vỡ vách tế bào nấm men.Hiện nay có nhiều phương pháp phá vỡ tế bào nấm men như: phương pháp hóa học,phương pháp sử dụng enzyme hay cho nấm men tự phân trong môi trường nước

Cao nấm men bia là hầu như toàn bộ nội bào của tế bào nấm men Chiết xuấtnấm men thường được sản xuất dưới dạng sệt (paste) hoặc dạng bột (powder)

Dịch chiết nấm men bao gồm các thành phần tan trong nước của các tế bào nấmmen, các thành phần trong đó chủ yếu là các acid amin, peptide, carbohydrate và muối.Đạm và vitamin là những giá trị của chiết xuất nấm men Do đó, dịch chiết nấm men

đã được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp thực phẩm, như một chất gia vịtrong món súp, nước chấm, nước sốt, món hầm, thực phẩm ăn nhẹ và thực phẩm đónghộp, cũng như trong thức ăn vật nuôi và vật liệu mỹ phẩm Các ứng dụng khác bao

gồm bổ sung vitamin và protein trong thực phẩm sức khỏe và là một nguồn dinhdưỡng trong môi trường vi sinh (Tatjana Vukasinovic Milic, 2006).

1.6.2 Hỗn hợp tự phân tế bào (yeast autolysate)

Yeast autolysate là sản phẩm chứa những thành phần hoà tan và cả không hòa tancủa tế bào nấm men Bản chất của quá trình tạo yeast autolysate là nhờ vào sự hoạtđộng của những enzyme thủy phân và tự phân của nấm men Yeast autolysis là mộtnguồn tốt của chất dinh dưỡng như protein, vitamin, chất xơ và vi chất dinh dưỡng.Yeast autolysis là rất quan trọng cho ngành công nghiệp thực phẩm, được sử dụng nhưmột chất phụ gia trong sản xuất bột thịt, súp, nước sốt, và đồ ăn nhẹ Nó cũng được sửdụng để tăng cường màu sắc và hương vị của sản phẩm thực phẩm (MurliDharmadhikari)

1.6.3 Vách tế bào nấm men (yeast cell)

Vách tế bào chiếm khoảng 26-32% trọng lượng khô của Saccharomyces vànhững loại tế bào nấm men khác Vách tế bào nấm men chứa từ 30- 60 %polysaccharides ( beta-glucan và mannan sugar polymer), 15 – 30% protein, 5 – 20%lipid, và một lượng rất nhỏ chitin Hầu hết protein trong vách tế bào liên kết vớiMannan – Oligo – Saccharide (MOS ) và tạo thành phức hợp Mannoprotein

Vách tế bào nấm men được sử dụng trong công nghiệp bia vì nó có khả năng gắnkết với những thành phần không mong muốn trong quá trình lên men giúp ngăn chặn

và khắc phục các yếu tố cản trở quá trình lên men (Võ Nguyễn Nhã An, 2008)

Theo Eurasyp, các thành phần chính của cao nấm men gồm: (tính theo vật chấtkhô):

─ Protein chiếm 50 – 70%

─ Đạm amin: 3 – 5,2%

─ Carbohydrate tổng số: 4 – 13%

─ Lipit: tồn tại với hàm lượng ít

Chiết xuất nấm men thường được sản xuất dưới dạng sệt (paste) hoặc dạng bột(powder) Dạng bột chính là dạng sệt sau khi được sấy phun Dạng bột thường có màuvàng nhạt và dạng sệt thường có màu nâu

Hình 1.5 : Quy trình sản xuất cao nấm men thương mại

(Nguồn: icfood.vn)

Bảng 1.4 : Thành phần vitamin trong cao nấm men (µg/g)

(Nguồn: Standard series, 2008)

1.8.1 Làm thức ăn chăn nuôi

Viện Chăn nuôi đã nghiên cứu thành công chế biến nấm men thải của quá trìnhsản xuất bia ở Việt Nam thành dạng bột có chất lượng cao, hàm lượng protein 47 –48% với sự có mặt đầy đủ của các loại axit amin không thay thế (Trung tâm Đại họcThái Nguyên, 2009) Coi đây là nguồn thức ăn giàu đạm để bổ sung vào khẩu phầnthức ăn cho chăn nuôi

Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng

có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống,tăng cường sinh trưởng và phát triển Thức ăn, ngoài nước còn gồm những nhómchất: protein, chất béo, glucid, vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phầnquý hiếm nhất là protein

Tại Nhật cũng như nhiều nước khác, sinh khối nấm men được sản xuất thành xìdầu, được bổ sung vào các sản phẩm mỳ ống, bánh mì, bánh nướng làm tăng hàmlượng protein trong sản phẩm

Hình 1.6: Bổ sung cao nấm men vào thức ăn chăn nuôi

(Nguồn: ahtp.hochiminhcity.gov.vn)Chất lượng cao nấm men bia sau quá trình sấy có độ ẩm trung bình là 12,08%hoàn toàn có thể bảo quản tốt trong một thời gian dài, hàm lượng protein trung bình là48,58%, đặc biệt không còn vị đắng Do đó, bã nấm men bia hoàn toàn có thể sử dụngtốt để sản xuất thức ăn cho chăn nuôi Hoàn toàn có thể thay thế được bột đậu tươngtrong thành phần thức ăn trong chăn nuôi (Phạm Quỳnh Trang, 2012)

1.8.2 Chế biến làm thực phẩm bổ sung protein và vitamin

Hình 1.7 : Thực phẩm bổ sung protein và vitamin

(Nguồn: icfood.vn)Chiết xuất nấm men rất giàu protein (lên tới 70%), có các thành phần acid amintương tự như thịt bò, hàm lượng vitamin nhóm B và khoáng cao nên tạo ra rất nhiềusản phẩm thơm ngon, bổ dưỡng Được sử dụng trong các món súp, nước chấm, nướcsốt, món hầm, thực phẩm ăn nhẹ và đồ hộp…

Trong thành phần của bột nấm men rất giàu các axit amin, nucleotit, peptit,vitamin (đặc biệt là vitamin nhóm B) và các hợp chất tạo hương (Nagodawithana T,1992) Dịch chiết nấm men là gia vị tự nhiên, chứa các ribonucleotide như guanosine5’monophosphatr (GMP) và inosine 5’ – monophosphate (IMP) và các thành phầndinh dưỡng khác như amino acid, mucleotide, vitamin và khoáng chất… đây là nhữngchất góp phần làm tăng hương thơm, tăng vị ngon và tăng hàm lượng dinh dưỡng Vìvậy mà dịch chiết nấm men là một thành phần dường như không thể thiếu để sản xuấtcác sản phẩm gia vị tự nhiên hay nhiều sản phẩm dinh dưỡng khác Đặc biệt ở Nhật,việc sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm tăng lực như viên đạm, giúp cho việc sử dụngcác gia vị được tiết kiệm thời gian, tái tạo năng lượng nhanh và không sợ béo phì(Tatjana Vukasinovic Milic, 2006).

1.8.4 Bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh

Dịch chiết nấm men chứa rất nhiều đạm, vitamin và các hợp chất kích thích sinhtrưởng nên được dùng là nguồn bổ sung các chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy

vi sinh vật Vì vậy dịch chiết nấm men là một thành phần của môi trường nuôi cấy visinh vật và thường dùng nuôi cấy các vi sinh vật sản xuất kháng sinh, dược phẩm,vitamin, acid hữu cơ và probiotic

Ly tâm là một quá trình được sử dụng để tách hoặc cô đặc các vật liệu lơ lửngtrong môi trường chất lỏng Cơ sở lý thuyết của công nghệ này là do ảnh hưởng củatrọng lực lên các phần tử (bao gồm các phân tử lớn) lơ lửng trong chất lỏng Hai phần

tử có khối lượng khác nhau sẽ lắng trong một ống ở những tốc độ khác nhau tươngđương với trọng lượng Lực ly tâm được sử dụng để tách các phần tử trong dung dịch

và tăng tốc độ lắng bằng một thiết bị được gọi là máy ly tâm (Nguyễn Hải Hà, 2010).Vật liệu đưa vào là một hỗn hợp không đồng nhất Trong công nghiệp chủ yếu làhỗn hợp rắn – lỏng, hoặc lỏng – lỏng có khối lượng riêng khác nhau Vật liệu đưa vào

ly tâm phải dễ phân ly, có khả năng tách khỏi nhau, tính keo và độ nhớt của dung dịchkhông quá lớn, pha rắn ở dạng to và chắc Sản phẩm sau quá trình là chất rắn có độtinh khiết cao nhưng còn ẩm Sau quá trình ly tâm hỗn hợp được tách chủ yếu là thayđổi trạng thái, không có biến đổi hóa học, hóa lý, hóa sinh đáng kể nhưng nói chungchất lượng sản phẩm được tăng lên do:

Tách được tạp chất hòa tan không phải dạng tinh thể, đặc biệt là các chất màunên sản phẩm sạch hơn Trong quá trình ly tâm thường có rửa một hoặc nhiều lần nênchất lượng tốt hơn Tách tinh thể sản phẩm thực phẩm ra khỏi dung dịch tránh vi sinhvật có thể phát triển.

Về phân loại theo phương pháp công nghệ máy ly tâm được phân thành: Máy ly tâmlọc và máy ly tâm lắng

1.10 Tổng quan quá trình cô đặc chân không

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch haynhiều cấu tử, bằng cách tách một phần dung môi ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còndung chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất sẽ tănglên dần

Quá trình cô đặc thường được tiến hành ở trạng thái sôi nghĩa là áp suẩt hơi riêngphần của dung môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị Quá trình

cô đặc thường được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất thực phẩm như côđặc muối, đường, sữa,

Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ởnhiệt độ cao có thể dùng đun nóng cho thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ để đun nóngmột thiết bị khác ngoài hệ thống cô đặc gọi là hơi phụ

Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất khác nhau, khi làm việc ở áp suấtthường thì có thể dùng thiết bị hở, khi làm việc ở áp suất khác (chân không hoặc ápsuất dư) thì dùng thiết bị kín Quá trình cô đặc có thể tiến hành liên tục hay gián đoạntrong thiết bị một nồi hoặc nhiều nồi Khi cô đặc một nồi, nếu muốn sử dụng hơi thứ

để đốt nóng lại thì phải nén hơi thứ đến áp suất của hơi đốt (gọi là thiết bị có bơmnhiệt) (Võ Văn Bang, 2000)

Khi tiến hành một quá trình cô đặc thực phẩm người ta đun nóng khối sản phẩmtới nhiệt độ sôi Nước trong sản phẩm bốc hơi cho đến khi nồng độ chất khô đã đếnnồng độ yêu cầu thì ngừng quá trình cô đặc và cho sản phẩm ra khỏi thiết bị Nhiệt độsôi của sản phẩm phụ thuộc áp suất hơi ở trên bề mặt, nồng độ chất khô và tính chấtvật lý, hóa học của sản phẩm Khi áp suất hơi trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thìnhiệt độ sôi của sản phẩm càng thấp Vì vậy, việc tạo độ chân không trong thiết bị cô

đặc sẽ giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm Hay nói cách khác là điều chỉnh nhiệt độsôi bằng cách thay đổi độ chân không.

Bảng 1.5: Liên hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của nước

(Nguồn:Nguyễn Vân Tiếp và ctv, 2000)Khi nồng độ chất khô trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao Trongquá trình cô đặc, nồng độ chất khô tăng dần nên nhiệt độ sôi của sản phẩm cũng tăngdần

Bảng 1.6: Quan hệ giữa nồng độ chất khô và nhiệt độ sôi ở 760 mmHg

Nồng độ chấtkhô (%)

Nhiệt độ sôi ở760mmHg (0C)

Thiết bị chưng cất quay chân không hoạt động trên nguyên tắc cất từng bướcđược thực hiện nhanh và theo cách thân thiện với sản phẩm chưng cất Nguyên tắc cơbản của từng bước thực hiện là bốc hơi và cô đặc các hợp chất hòa tan sử dụng bìnhbốc hơi dạng quay dưới điều kiện chân không

Độ chân không (mmHg) Nhiệt độ sôi (0C)

1.11 Tổng quan quá trình sấy phun

Sấy là một quá trình công nghệ mà ẩm trong vật liệu sấy nhận được năng lượngdịch chuyển từ trong lòng bề mặt ngoài của vật liệu sấy và sau đó là từ bề mặt khuếchtán vào môi trường Qúa trình các phân tử ẩm nhận được nhiệt lượng để di chuyển từtrong long vật ra bề mặt và từ bề mặt đi vào không gian tác nhân sấy bao quanh để thảivào môi trường là hai quá trình quan trọng và ảnh hưởng lẫn nhau trong công nghệsấy Sấy phun là một trong những phương pháp sấy đối lưu, tác nhân sấy thường làkhông khí hay là một khí khác như nitơ Tác nhân sấy vừa làm nhiệm vụ gia nhiệt chonguyên liệu sấy vừa làm nhiệm vụ thải ẩm vào môi trường

Công nghệ sấy phun là công nghệ duy nhất có thể biến đổi trực tiếp nguyên liệu

ở dạng lỏng thành sản phẩm khô dạng bột, bằng cách phun nguyên liệu vào môitrường không khí nóng Nguyên liệu sấy có thể ở dạng dung dịch hòa tan, huyền phù,bột nhão, chất nền sệt hay vữa Sản phẩm khô có thể ở dạng mịn, dạng hạt hay khốikết tụ tùy thuộc vào tính chất lý hóa của nguyên liệu vào điều kiện vận hành (NguyễnVăn May, 2007)

Ngày nay, sấy phun được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với một số ưu điểmsau:

─ Quá trình sấy nhanh

─ Sản xuất liên tục ở quy mô lớn

─ Chi phí nhân công thấp

─ Vận hành và bảo dưỡng tương đối đơn giản

Bên cạnh đó sấy phun có một số nhược điểm sau:

─ Chi phí đầu tư cao

─ Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để bảo đảm nguyên liệu có thể bơm đến thiết bị tạogiọt lỏng Điều này dẫn đến chi phí năng lượng cao hơn ( để tách ẩm) và thất thoát cácchất dễ bay hơi cao hơn

Thiết bị sấy băng chuyền và sấy tầng sôi đang bắt đầu thay chổ sấy phun do cúng gọnhơn và có hiệu quả sử dụng năng lượng tốt hơn (Nguyễn Văn May, 2007)

Hệ thống sấy phun là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu sấy dung dịchhuyền phù, ví dụ trong công nghệ sản xuất sữa bột, bột đậu nành, bột trứng v.v… Cấutạo chủ yếu của hệ thống sấy phun gồm một bơm dịch thể, một buồng sấy hình trụ

trong đó người ta bố trí các vòi phun và cuối cùng là xyclon để thu hồi sản phẩm baytheo tác nhân sấy (Trần Văn Phú, 2002).

1.11.1.Cấu tạo

1.11.1.a. Vòi phun cơ khí

Vòi phun cơ khí bao gồm: vòng đệm, thân vòi phun, ecu điều chỉnh, tiết diện vòiphun, cánh tạo sương, ecu Khi đó dịch thể huyền phù được bơm nén đến áp suất thíchhợp đi vào vòi phun Đầu vòi phun có một chi tiết dạng ba cánh có thể tự xoay xungquanh một trục và nhờ đó dịch có thể bị đánh tơi thành từng giọt nhỏ có kích thướcđường kính từ 1 ÷ 150 µm Ưu điểm của vòi phun cơ khí là làm việc không ồn và tiêutốn năng lượng không lớn lắm, khoảng 4 ÷ 10 Wk/tấn dịch thể Vòi phun cơ khí cónăng suất cao và có thể đạt đến 4500 kg/h Nhược điểm của vòi phun cơ khí là khôngdùng được cho những dịch thể chứa các hạt cứng (Trần Văn Phú, 2002)

1.11.1.b. Vòi phun khí động

Dòng không khí hay chính dòng tác nhân sấy được nén đến áp suất 1,5 ÷ 5 at quaống tăng tốc giảm áp/19, 20/ hút dịch thể từ hai bên vào Hỗn hợp dịch thể và tác nhânđập vào một đĩa quay được và biến thành sương mù đi vào buồng sấy Ở đây vật liệusấy dưới dạng các hạt dung dịch nhỏ ly ty và tác nhân sấy trao đổi nhiệt ẩm cho nhau.Cũng như hệ thống sấy dùng vòi phun cơ khí, phần lớn vật liệu sấy được sấy khô dướidạng bột rơi xuống đáy buồng sấy, phần còn lại bay theo tác nhân vào xyclon và đượcthu hồi tiếp

Ưu điểm của vòi phun khí động là nó có thể làm việc với hầu hết các loại dịch thể.Nhược điểm chính của loại vòi phun này là tiêu tốn năng lượng tương đối lớn, khoảng

50 ÷ 60 kW/tấn dịch thể (Trần Văn Phú, 2002)

Cơ cấu tạo sương thứ ba hoạt động theo nguyên lý ly tâm Dịch thể chảy vào mộtcái đĩa có tốc độ quay từ 400 ÷ 2000 vòng/phút và biến thành sương mù nhờ lực lytâm Ưu điểm cơ bản của cơ cấu này là có thể làm việc với bất kỳ dịch thể nào kể cảbột nhão Nhược điểm là giá thành cao, bố trí và vận hành phức tạp (Trần Văn Phú,2002)

1.11.2.Các ảnh hưởng của quá trình sấy phun đến sản phẩm cao nấm men

1.11.2.a. Ảnh hưởng cúa quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm

Tất cả sản phẩm đều chịu thay đổi trong quá trình sấy và bảo quản sau đó Yêucầu đặt ra đối với quá trình sấy là bảo vệ tới mức tốt nhất chất lượng, hạn chế những

hư hại trong quá trình sấy, bảo quản, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế một cách tối

ưu nhất

Xét về bản chất, trong những thay đổi trong quá trình sấy có thể chia ra:

─ Những thay đổi lý hóa: sứt mẻ, gãy vỡ…

─ Những thay đổi hóa lý: trạng thái thái chất của những keo cao phân tử bị thayđổi

─ Những thay đổi hóa sinh: do sự oxy hóa của chất béo, phản ứng sẩm màu phienzyme, phản ứng enzyme…

─ Những thay đổi do vi sinh vật

─ Những thay đổi đó làm thay đổi cấu trúc, mùi vị, màu sắc, giá trị dinh dưỡng và

có ảnh hưởng đến tính hồi nguyên của sản phẩm sau khi sấy (Nguyễn Văn May,2004)

Các sản phẩm khác nhau có sự dao động đáng kể về mức độ co ngót và khả năng hấpthụ nước trở lại Sấy nhanh và ở nhiệt độ cao làm cho cấu trúc bị thay đổi nhiều hơn sovới sấy với tốc độ vừa phải ở nhiệt độ thấp

Trong quá trình sấy, các chất hoà tan di chuyển theo nước từ bên trong ra bề mặtbên ngoài của sản phẩm Quá trình bay hơi nước làm cô đặc các chất tan ở bề mặt kếthợp với nhiệt độ cao của không khí (đặc biệt khi sấy trái cây, cá, thịt) gây ra các phảnứng lý hoá phức tạp của các chất tan ở bề mặt và hình thành nên lớp vỏ cứng không

thấm được Hiện tượng này gọi là hiện tượng "cứng vỏ" (case hardening), làm giảmtốc độ sấy và làm cho sản phẩm có bề mặt khô, nhưng bên trong thì ẩm Vì vậy cầnkiểm soát điều kiện sấy để tránh chênh lệch ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt sảnphẩm.

Đối với các sản phẩm dạng bột các đặc tính về cấu trúc của chúng liên quan đếndung lượng và tính hồi nguyên Dung lượng của sản phẩm bột phụ thuộc vào kích cỡ,bản chất rỗng hay đặc của các hạt và được quyết định bởi bản chất, thành phần của sảnphẩm và điều kiện sấy

Tính dễ chảy của khối bột phụ thuộc vào hàm lượng béo Các nguyên liệu ít béo(như nước ép trái cây, khoai tây và cà phê) cho ra bột dễ chảy hơn là các sản phẩmnhiều béo như trứng nguyên quả hoặc chiết xuất từ thịt (Nguyễn Văn May, 2004)

1.11.2.c. Ảnh hưởng đến mùi vị

Nhiệt làm thất thoát các thành phần dễ bay hơi ra khỏi sản phẩm vì vậy phần lớnsản phẩm sấy bị giảm mùi vị

Mức độ thất thoát phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của sản phẩm, áp suất hơi nước và

độ hòa tan của các chất bay hơi trong hơi nước

Những sản phẩm có giá trị kinh tế cao nhờ vào những đặc tính mùi vị ( ví dụ gia vị)cần được sấy ở nhiệt độ thấp

Một số sản phẩm sấy có kết cấu xốp, tạo điều kiện cho oxy không khí dễ dàng tiếp xúcvới sản phẩm, gây ra các phản ứng oxy hóa các chất tan và chất béo trong quá trìnhbảo quản làm thay đổi mùi vị của sản phẩm (Nguyễn Văn May, 2004)

Nhiệt và sự oxy hóa trong quá trình sấy gây ra thay đổi hóa học đối với caretenoit

và clorophyl, cũng như hoạt động của enzyme polyphenoloxidaza gây ra sự sẩm màutrong quá trình bảo quản của các sản phẩm rau quả

Có thể ngăn ngừa được những thay đổi này bằng các phương pháp chần hấp hoặc xử

lý trái cây bằng acid ascorbic hoặc SO2 Tuy nhiên SO2 làm tẩy trắng anthocyanin và

dư lượng SO2 cũng đang là mối quan tâm về mức độ an toàn đối với sức khỏe Hiệnnay, nó đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước.

Tốc độ của phản ứng sẩm màu Maillard ở sản phẩm sữa và trái cây bảo quản phụthuộc vào hoạt độ của nước trong sản phẩm và nhiệt độ bảo quản Tốc độ sẩm màutăng đáng kể khi nhiệt độ sấy cao, độ ẩm của sản phẩm vượt quá 4 – 5% và nhiệt độbảo quản trên 380C (Nguyễn Văn May, 2004)

1.11.2.e. Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng

Các số liệu về sự thất thoát các chất dinh dưỡng của các tác giả khác nhau thườngkhông thống nhất, có thể là do có sự khác nhau đáng kể trong các quá trình chuẩn bịsấy, nhiệt đô và thời gian sấy, cũng như điều kiện bảo quản

Ở rau quả, thất thoát dinh dưỡng trong quá trính chuẩn bị thường vượt xa tổn thất doquá trình sấy

Vitamin có độ hòa tan trong nước khác nhau và khi quá trình sấy diễn ra, một vài loạiđạt trạng thái quá bão hòa và kết tủa khỏi dung dịch, nhờ vậy chúng ít bị tổn thất.Các chất dinh dưỡng tan trong chất béo phần lớn chứa trong phần chất rắn của sảnphẩm và chúng không bị cô đặc trong khi sấy

Các giá trị sinh học và độ tiêu hóa của protein trong phần lớn các sản phẩm sấy khôngthay đổi đáng kể (Nguyễn Văn May, 2004)

1.11.2.f. Ảnh hưởng đến sự hồi nguyên sản phẩm (rehydration)

Sản phẩm sau khi sấy không thể trở lại tình trạng ban đầu khi làm ướt trở lại Saukhi sấy, tế bào bị mất áp suất thẩm thấu, tình thấm của màng tế bào bị thay đổi, cácchất tan di truyền, polysacarit kết tinh và protein tễ bào bị đông tụ, tất cả gớp phần vàosựu thay đổi cấu trúc, làm thất thoát các chất dễ bay hơi và đây đều là những quá trìnhkhông thuận nghịch

Nhiệt trong quá trình sấy làm giảm khả năng hydrat hóa của tinh bột và tính đànhồi của thành tế bào, làm biến tính protein, giảm khả năng giữ nước của chúng Tốc độ

và mức độ thẩm nước trở lại có thể được dùng như là chỉ số đánh giá chất lượng sảnphẩm sấy Những sản phẩm được sấy trong những điều kiện tối ưu, ít hư hại hơn sẽthấm ướt trở lại nhanh hơn, hoàn toàn hơn (Nguyễn Văn May, 2004)

Kỹ thuật sấy phun được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm như dược phẩm,huyết tương, thực phẩm, chế phẩm sinh học, một số hợp chất vô cơ, hữu cơ,

Bảng 1.7: Chế độ sấy phun của một số sản phẩm thực phẩm

Nguyên liệu Nồng độ dung

dịch vào (%)

Hàm ẩm củasản phẩm (%)

Nhiệt độ đầuvào (0C)

1.12.1.Nghiên cứu trong nước

Đối tượng nấm men rất phổ biến và được nghiên cứu khá nhiều trong nước Đặcbiệt tận dụng nấm men có sẵn trong bã men bia

Nhóm nghiên cứu của Lê Văn Việt Mẫn, Trần Thẩm Minh Hoàng, Nguyễn NgọcTuyết Sương trường Đại học Bách khoa TP HCM đã nghiên cứu quá trình tự phân bãnấm men bia là giai đọan quan trọng trong quy trình công nghệ thu nhận chế phẩminvertase Nó quyết định đến giá trị hiệu suất thu hồi enzyme từ bã nấm men Sử dụngphương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai, cấu trúc có tâm, nhóm đã xácđịnh được các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình tự phân bã nấm men bia để thunhận chế phẩm invertase như sau: tỉ lệ nấm men/dung môi: 1/6 (w/w), nhiệt độ tựphân: 450C, pH ban đầu: 5,5 và thời gian tự phân: 50 giờ Trong điều kiện này, tổnghoạt tính và hoạt tính riêng của chế phẩm invertase thu được lần lượt là 120,9 đơn vịhoạt tính/g chất khô nấm men và 0,7 đơn vị hoạt tính/mg protein

Hoàng Thụy Phương Linh, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp HCM đã thực hiện đềtài “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme để sản xuất các chất gia vị tự nhiên từ

sinh khối nấm men Sachcharomyces cerevisiae”.

Năm 2003, Phạm Thu Hà, Nguyễn Thị Thu Vinh tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu tận dụng nguồn nấm men bia dư thừa để sản xuất men chiết xuất làm gia

vị thực phẩm”

Năm 2012, Phạm Quỳnh Trang, Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tận dụng phế thải bia sau quá trình lên men làm thức ăn chăn nuôi”

Năm 2008, Viện chăn nuôi đã nghiên cứu thành công đề tài: “Chế biến nấm men

từ phế phụ phẩm sản xuất bia làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi” Sản phẩm sấy phun

ở dạng bột có chất lượng cao, hàm lượng protein 47 – 48% với sự có mặt đầy đủ củacác acid amin không thay thế

Năm 2013, Ngô Thị Thu Hiền thực hiện đề tài tạo dịch chiết tế bào nấm men thusản phẩm dạng bột bằng phương pháp tự phân thu được hàm lượng protein cao(55,31%), amino acid (6,65%)

Năm 2014, Nguyễn Thị Hồng Vân nghiên cứu đề tài quy trình chế biến cao nấm men

từ bã men bia bằng phương pháp tự phân

Từ những năm 1997 – 1998, Viện Công nghiệp Thực phẩm đã nghiên cứu thànhcông sản phẩm bột dinh dưỡng cho trẻ em được sản xuất từ sinh khối nấm men bia

S.carlbergesis được tách từ xưởng thực nghiệm của viện Sản phẩm có hàm lượng

protein cao 46,27 – 56,67% với đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và quan trọngnhư các axit amin không thay thế, vitamin, khoáng chất (Trương Thị Hòa, 2004)

1.12.2.Nghiên cứu ngoài nước

Cao nấm men là một mặt hàng thương mại quan trọng trên thị trường quốc tế.Trên thế giới hiện nay có khoảng 20 nước tận dụng nguồn sinh khối nấm men bia vàgiá trị hàng hóa xuất khẩu hàng trăm triệu USD Trong đó phải kể đến Nhật, Brazil,Đan Mạch, Trung Quốc,…Ở Mỹ, năm 1946 mới tổ chức sản xuất sinh khối nấm men

và đến nay nhiều nước trên thế giới đã tổ chức sản xuất loại sản phẩm này, chủ yếulàm thức ăn chăn nuôi và có thể tách tinh sạch protein dùng trong dinh dưỡng người,làm thức ăn nhân tạo hoặc bổ sung vào các nguồn chế biến thực phẩm Đến nay đã cónhiều cải tiến trong việc sản xuất cao nấm men cùng với sự ra đời của các nhà máytrên thế giới Có thể kể tên một số nhà máy sản xuất cao nấm men chính như Grainss(Anh), Fould – Spinger (Pháp), Gist – Brocades (Newzealand), Nestlé (Thụy Sĩ), công

ty hóa chất Stauffer, công ty Universal Foods (Mỹ) với các sản phẩm thương mại là:Amberex, Barmene, Gistex, Maggi, Tureen, Yeatex và Zyest (Nguyễn Anh Tùng,2012) Theo viện hàn lâm y học Liên Xô, nấm men bia khô tinh khiết là sản phẩm dinhdưỡng của trẻ em và là phương thuốc chữa bệnh cho người trưởng thành

Năm 1970, Charles A.Abbas với đề tài “ Sản xuất chất chống oxy hóa, hươngliệu, màu sắc, hương vị và vitamin bởi nấm men” trong cuốn Food and Beverages