TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

VÕ VĂN TẤN TÀI

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG DUNG
DỊCH KIỀM TRONG QUÁ TRÌNH TINH CHẾ
BETA-GLUCAN TỪ BÃ MEN BIA

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cần Thơ, 2009


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG DUNG
DỊCH KIỀM TRONG QUÁ TRÌNH TINH CHẾ
BETA-GLUCAN TỪ BÃ MEN BIA

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ts. Nguyễn Công Hà

Võ Văn Tấn Tài
MSSV: 2051674
Lớp: CNTP K31

Cần Thơ, 2009


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tựa là “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ
DỤNG DUNG DỊCH KIỀM TRONG QUÁ TRÌNH TINH CHẾ BETA-GLUCAN TỪ
BÃ MEN BIA”, do VÕ VĂN TẤN TÀI thực hiện và báo cáo, đã đƣợc Hội đồng chấm
luận văn thông qua.
Giáo viên hƣớng dẫn

Giáo viên phản biện 1

TS. NGUYỄN CÔNG HÀ

TS. BÙI HỮU THUẬN
Giáo viên phản biện 2

ThS. NGUYỄN THỊ THU THỦY
Cần Thơ, ngày

tháng


năm 2009

Chủ Tịch Hội Đồng

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

ii


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình
bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
luận văn nào trƣớc đây.

Tác giả luận văn

VÕ VĂN TẤN TÀI

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

iii


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009


Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CẢM TẠ
Để đạt đƣợc kết quả học tập sau bốn năm học tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp, tôi
xin đƣợc phép gởi lòng biết ơn chân thành của mình đến:
Cha mẹ đã nuôi dƣỡng, dạy dỗ, động viên khuyến khích và tạo mọi điều kiện tốt nhất
cho con trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ trong cuộc sống.
Toàn thể quí Thầy Cô trƣờng Đại Học Cần Thơ và đặc biệt là quý Thầy Cô trong Bộ
môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đã tận tình
truyền đạt hành trang kiến thức và vốn sống bằng tâm huyết của mình.
Thầy Nguyễn Công Hà đã nhiệt tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
này.
Quý Thầy Cô và các Chị ở phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm và thƣ
viện Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện đề tài luận văn tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn sự đoàn kết và hỗ trợ của các bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa
31 trong suốt bốn năm học và trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần thơ, ngày 4 tháng 6 năm 2009
Sinh viên thực hiện

VÕ VĂN TẤN TÀI

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

iv


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009


Trường Đại học Cần Thơ

TÓM LƢỢC
Với mục tiêu đa dạng hóa sản phẩm, tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm trong quá
trình sản xuất rượu bia, nâng cao giá trị kinh tế của bã men bia và đặc biệt là tạo ra
một loại thực phẩm chức năng, đề tài “Khảo sát hiệu quả của việc sử dụng dung dịch
kiềm trong quá trình tinh chế beta-glucan từ bã men bia” ở quy mô phòng thí nghiệm
đã được thực hiện với các khảo sát: ảnh hưởng của tỉ lệ trích ly với NaOH (1:1, 1:2,
1:3, 1:4, 1:5), nồng độ NaOH (0,5N, 1N, 1,5N), nhiệt độ trích ly (75oC, 80oC, 85oC)
đến hiệu quả của việc sử dụng dung dịch kiềm đối với sản phẩm (không ủ, ủ (pH = 4)
và ủ (pH = 5)).
Trong thí nghiệm của tôi, bã men bia lấy từ nhà máy bia được sử dụng để sản xuất
beta-glucan (β-glucan) bao gồm sự trích ly với kiềm. Mục đích của việc trích ly kiềm là
để thủy phân và hòa tan protein tế bào, nucleic acid, mannans, glucan hòa tan được và
chất béo phân cực. Các chỉ tiêu theo dõi tôi thực hiện là:
-

Hàm lượng đạm tổng số của sản phẩm.

-

Hàm lượng glucid tổng số của sản phẩm.

Qua quá trình nghiên cứu cho kết quả như sau:
 Đối với mẫu không ủ: Ở tỉ lệ trích ly là 1:4, nhiệt độ trích ly là 85oC và nồng độ
NaOH là 1N thì sản phẩm sẽ có hàm lượng protein còn lại thấp.
 Đối với mẫu ủ (pH = 4): Ở tỉ lệ trích ly là 1:4, nhiệt độ trích ly là 85oC và nồng độ
NaOH là 0,5N thì sản phẩm sẽ có hàm lượng protein còn lại thấp.
 Đối với mẫu ủ (pH = 5): Ở tỉ lệ trích ly là 1:2, nhiệt độ trích ly là 85oC và nồng độ
NaOH là 0,5N thì sản phẩm sẽ có hàm lượng protein còn lại thấp.

 Mẫu ủ (pH = 5) có hàm lượng protein còn lại thấp hơn mẫu ủ (pH = 4) và hàm
lượng protein còn lại của mẫu ủ (pH = 4) lại tương đối thấp hơn mẫu không ủ.

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

v


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM TẠ ..................................................................................................................iv
TÓM LƢỢC ..................................................................................................................... v
MỤC LỤC .......................................................................................................................vi
DANH SÁCH HÌNH.................................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................... x
CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1
1.1 TỔNG QUAN ........................................................................................................ 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................... 2
CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .......................................................................... 3
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................... 3
2.1.1 Polysacharide .................................................................................................... 3
2.1.2 -glucan ............................................................................................................ 3
2.1.3 Một số loại nguyên liệu có chứa -glucan ....................................................... 4
2.1.4 Giới thiệu nguyên liệu bã men bia ................................................................... 5
2.1.5 Giới thiệu chung về men bia ............................................................................ 6
2.2 QUI TRÌNH SẢN XUẤT β-GLUCAN THAM KHẢO (Gồm 4 giai đoạn) ....... 15

2.2.1 Giai đoạn chuẩn bị vách tế bào (CW) ............................................................ 15
2.2.2 Giai đoạn chuẩn bị vách tế bào đồng hoá (HCW).......................................... 15
2.2.3 Giai đoạn trích ly β-glucan ............................................................................. 16
2.2.4 Giai đoạn chế biến sản phẩm bột β-glucan .................................................... 17
2.3 VAI TRÒ, ỨNG DỤNG CỦA POLYSACCHARIDE VÀ β-GLUCAN ............ 17

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

vi


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 3 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 19
3.1 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ........................................................................ 19
3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................. 19
3.1.2 Nguyên liệu thô .............................................................................................. 19
3.1.3 Thiết bị dụng cụ .............................................................................................. 19
3.1.4 Hóa chất sử dụng ............................................................................................ 19
3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................ 20
3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ trích ly với NaOH 1N ở 80oC trong thời gian 2
giờ hiệu quả đối với sản phẩm: không ủ, ủ (pH = 4) và ủ (pH = 5) ........................ 20
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát điều kiện nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH hiệu
quả đối với sản phẩm: không ủ, ủ (pH = 4) và ủ (pH = 5) ...................................... 21
3.3 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ....................................... 23
3.3.1 Các phƣơng pháp phân tích ............................................................................ 23
3.3.2 Xử lý số liệu ................................................................................................... 27
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 28

4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT TỈ LỆ TRÍCH LY VỚI NaOH 1N Ở 80oC TRONG
THỜI GIAN 2 GIỜ HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI SẢN PHẨM: KHÔNG Ủ, Ủ (pH = 4) VÀ
Ủ (pH = 5) .................................................................................................................. 28
4.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY VÀ NỒNG ĐỘ
KIỀM TRÍCH LY HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI SẢN PHẨM: KHÔNG Ủ, Ủ (pH = 4) VÀ
Ủ (pH = 5) .................................................................................................................. 32
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................... 39
5.1 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 39
5.2 ĐỀ NGHỊ .............................................................................................................. 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 41
PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỐNG KÊ ...............................................................................xii

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

vii


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH

Hình

Tựa hình

Trang

2.1


Đơn vị cấu trúc của -glucan

4

2.2

Cấu trúc một phần của glucan men bia

4

2.3

Cấu trúc một phần của một đoạn -(13)-glucan men bia

4

2.4

Qui trình làm bia công nghiệp và sản phẩm phụ của ngành làm bia

5

2.5

Nấm men trong sản xuất bia: S. cerevisiae (a), S.carlsbergensis (b)

7

2.6


Hệ vi cơ quan và những bộ phận trong tế bào nấm men

10

2.7

Cấu trúc của vách tế bào nấm men

11

2.8

Những cấu tử của vách tế bào nấm men

12

4.1

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng protein tổng của sản
phẩm: không ủ, ủ (pH = 4), ủ (pH = 5)

29

4.2

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng glucid tổng của sản
phẩm: không ủ, ủ (pH = 4), ủ (pH = 5)

31


4.3

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
protein tổng của sản phẩm không ủ

32

4.4

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
protein tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 4)

34

4.5

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
protein tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 5)

35

4.6

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
glucid tổng của sản phẩm không ủ

36

4.7


Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
glucid tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 4)

37

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

viii


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

4.8

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly và nồng độ NaOH đến hàm lƣợng
glucid tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 5)

38

5.1

Hình 5.1 Sản Phẩm β-glucan: Không ủ (a), Ủ (pH = 4) (b), Ủ (pH =
5) (c)

39

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD


ix


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG

Bảng

Tựa bảng

Trang

2.1

Thành phần axit amin của bã bia (g/100 g protein)

5

2.2

Phân loại những đại phần tử có mặt trong men bia

9

2.3


Những vi cơ quan và bộ phận trong tế bào nấm men

10

2.4

Ảnh hƣởng của NaCl lên sự phân bố độ ẩm của nấm men

13

2.5

Thành phần tro của nấm men (%)

14

3.1

Bảng tra hàm lƣợng đƣờng

25

4.1

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng protein tổng của sản
phẩm không ủ

28

4.2


Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng protein tổng của sản
phẩm ủ (pH = 4)

28

4.3

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng protein tổng của sản
phẩm ủ (pH = 5)

28

4.4

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng glucid tổng của sản
phẩm không ủ

30

4.5

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng glucid tổng của sản
phẩm ủ (pH = 4)

30

4.6

Ảnh hƣởng của tỉ lệ trích ly đến hàm lƣợng glucid tổng của sản

phẩm ủ (pH = 5)

31

4.7

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng protein tổng của sản phẩm không ủ

32

4.8

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng protein tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 4)

33

4.9

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng protein tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 5)

34

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

x



Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

4.10

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng glucid tổng của sản phẩm không ủ

36

4.11

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng glucid tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 4)

37

4.12

Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hàm
lƣợng glucid tổng của sản phẩm ủ ở (pH = 5)

38

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

xi



Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 TỔNG QUAN
Khi sản xuất thực phẩm là một ngành công nghiệp cạnh tranh, các nhà sản xuất luôn luôn
tìm kiếm những thành phần mới cũng nhƣ tìm cách tận dụng những nguồn phế phẩm để
giảm chi phí về nguyên vật liệu.
Ngành công nghiệp sản xuất bia hàng năm thải ra một lƣợng rất lớn bã nấm men bia.
Trung bình sản xuất 100 lít bia sẽ thu đƣợc 2 lít bã nấm men với độ ẩm 88%. Hiện nay,
bã nấm men bia đƣợc sử dụng để sản xuất bột chiết nấm men (yeast extract) hoặc làm
thức ăn gia súc. Ngoài ra nấm men bia đã đƣợc biết đến và đƣợc chú ý bởi những tính
chất hiếm có của nó. Trƣớc đây nấm men bia chỉ chủ yếu đƣợc dùng làm thức ăn cho gia
súc. Ngày nay nấm men bia đã là sản phẩm chính của ngành công nghiệp thực phẩm dinh
dƣỡng, đƣợc xem là chất bổ sung dinh dƣỡng có giá trị đặc biệt, thúc đẩy việc sử dụng
chất dinh dƣỡng khác và là thuốc chữa bệnh cho con ngƣời và vật nuôi. Tại Việt Nam,
nấm men bia đƣợc sử dụng để sản xuất loại bột dinh dƣỡng và hỗn hợp acid amin từ
nguồn men bia phế liệu của nhà máy bia. Sản xuất chế phẩm invertase từ bã nấm men bia
là một hƣớng nghiên cứu mới tại Việt Nam. Trong công nghiệp thực phẩm nhƣ sản xuất
nƣớc giải khát, kẹo,… chế phẩm invertase thƣờng đƣợc sử dụng để thủy phân đƣờng
sucrose tạo sản phẩm đƣờng nghịch đảo (Lê Văn Việt Mẫn và ctv, 2006).
Dung dịch đƣờng nghịch đảo có độ ngọt cao hơn và ít bị hiện tƣợng tái kết tinh đƣờng
hơn so với dịch đƣờng sucrose (Lê Văn Việt Mẫn và ctv, 2006). Ngoài ra bã men bia đã
đƣợc đề nghị nhƣ một nguồn nguyên liệu có thể cung cấp cho việc sản xuất β-glucan.
Thêm vào đó, ngƣời tiêu dùng đã trở nên quan tâm những thực phẩm tự nhiên và an toàn,
thực phẩm với cholesterol, năng lƣợng và chất béo thấp nhƣng với hàm lƣợng chất xơ
cao. β-glucan đã chứng minh đƣợc những ƣu thế trong việc cải thiện và nâng cao tính
chất vật lý của thực phẩm nhƣ là: sự cô đặc, tính chất giữ nƣớc và nó cũng là chất nhũ
tƣơng hóa tốt. Ngoài ra, β-glucan không thuộc chức năng dinh dƣỡng trong đƣờng tiêu

hóa của con ngƣời, do đó nó có chức năng nhƣ một thực phẩm không cung cấp năng
lƣợng. Thông tin về chức năng và đặc tính có lợi cho sức khỏe của β-glucan có thể dẫn
đến sự phát triển những ứng dụng mới trong công nghiệp thực phẩm.
Các sản phẩm này chứa khoảng 60-70% β-glucan và đƣợc sử dụng để cải thiện chất
lƣợng của các sản phẩm thực phẩm. Vì vậy, khả năng sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng
nhƣ β-glucan từ sản phẩm phụ này có thể đem lại lợi ích cho các nhà sản xuất bia cũng
nhƣ những công ty muốn sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng. Ngoài ra, còn giảm thiểu
đƣợc các tác động xấu đến môi trƣờng từ các ngành công nghiệp.
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

1


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Tìm đƣợc điều kiện thích hợp nhất để tăng hiệu quả sử dụng dung dịch kiềm trong quá
trình tinh chế β-glucan từ bã men bia.
Từ mục tiêu nghiên cứu, xác định các yếu tố cần khảo sát:
 Tỉ lệ trích ly với NaOH hiệu quả đối với sản phẩm: không ủ, ủ (pH = 4), ủ (pH = 5).
 Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly đến hiệu quả việc sử dụng dung
dịch kiềm đối với sản phẩm: không ủ, ủ (pH = 4), ủ (pH = 5).

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

2



Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG
2.1.1 Polysacharide
Cũng giống nhƣ oligosaccharide, các polysaccharide đƣợc tạo thành từ những
monosaccharide qua các liên kết glycoside. Thủy phân các polysaccharide bằng các axit
sẽ tạo ra các đƣờng đơn. Việc thủy phân một phần hay hoàn toàn (bằng hóa chất hoặc
enzyme) là phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định thành phần các monosaccharide, vị trí
và dạng các liên kết của chúng trong phân tử polysaccharide.
Polysaccharide đƣợc phân loại đƣợc dựa trên thành phần các đƣờng đơn. Polysaccharide
(glycan) có thể chứa một loại đƣờng (homoglycan hay homopolysaccharide) hoặc nhiều
loại đƣờng khác nhau (heteroglycan hay heteropolysaccharide). Các đƣờng đơn có thể
liên kết với nhau tạo thành dạng mạch thẳng (nhƣ trong amylose hay cellulose) hay mạch
nhánh (amylopectin, glycogen, guaran).
Các polysaccharide cũng có thể đƣợc phân loại dựa vào nguồn gốc từ thực vật, động vật,
vi sinh vật hay dựa vào chức năng. Polysaccharide phân bố rộng rãi trong tự nhiên và
thực hiện các chức năng sau:
 Tạo hình, tạo khung (cellulose, hemicelluloses và pectin ở thực vật; chitin,
mucopolysaccharide ở động vật).
 Dự trữ (tinh bột, dextrin, inulin ở thực vật; glycogen ở động vật).
 Giữ nƣớc (agar, pectin và alginate ở thực vật, mucopolysaccharide ở động vật).
(Hoàng Kim Anh, 2007)
2.1.2 -glucan
-glucan đƣợc mô tả khái quát nhƣ là một polysacharide. Thành phần chủ yếu của βglucan men bia (khoảng 85%) là một chuỗi β-1,3 glucan và một thành phần nhỏ (khoảng
3%) là nhánh β-1,6 glucan (Manners et al., 1973). β-glucan là một trong những thành
phần cấu trúc chính của vách tế bào men bia (khoảng 50-60%) (Nguyen et al., 1998).


Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

3


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 2.1 Đơn vị cấu trúc của -glucan
Nguồn: />
G = -D-glucopyranose và x + y = 40-50
Hình 2.2 Cấu trúc một phần của glucan men bia
Nguồn: Misaki et al., 1968

a + b + c khoảng 60
Hình 2.3 Cấu trúc một phần của một đoạn -(13)-glucan men bia
Nguồn: Misaki et al., 1968

2.1.3 Một số loại nguyên liệu có chứa -glucan
-glucan thƣờng có mặt trong một số loại nấm thiên nhiên nhƣ: nấm linh chi, nấm đông
trùng hạ thảo, nấm hƣơng, nấm thƣợng hoàng, nấm chân chim, nấm vân chi, nấm mỡ,
nấm bào ngƣ, nấm quế và nấm trân châu,… Vách tế bào nấm men bia cũng chứa hàm
lƣợng -glucan khá cao. Ngoài ra -glucan còn có nhiều trong cám của hạt ngũ cốc
chẳng hạng nhƣ lúa mạch, yến mạch, lúa mạch đen, lúa mì,...

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

4



Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

2.1.4 Giới thiệu nguyên liệu bã men bia
Bã men bia có rất nhiều nguồn dinh dƣỡng nhƣ hàm lƣợng protein có tỷ lệ khá cao (hơn
30%), carbohydrate (hơn 47%), khoảng hơn 20 axit amin (lysin, valine, cystine, tyrosine,
glycine,…), các vitamin (nhất là các vitamin nhóm B), và một số khoáng chất,…
Có thể tóm tắt qui trình làm bia công nghiệp và sản phẩm phụ của ngành làm bia nhƣ sau:
Lúa mạch + nƣớc

Ngâm nƣớc
Hạt cốc + nƣớc
Làm khô rễ

Bia chƣa lên men
Ƣớp hublông

Loại bỏ hublông

Men

Lên men bia

bia

Phụ phẩm (Bã men bia)

Hình 2.4 Qui trình làm bia công nghiệp và sản phẩm phụ của ngành làm bia

Nguồn: Tropical Feeds, Gohl, 1998

Bảng 2.1 Thành phần axit amin của bã bia (g/100 g protein)
Loại acid amin
Hàm lƣợng

Arg Cys Gly
4.6
-

His
1.8

Ils
5.4

Leu
8.3

Lys
3.3

Met Phe Thr Try
1.2 4.7 3.2 1.3

Tyr
4.1

Val
5.4


Nguồn: Tropical Feeds, Gohl, 1998

Trong quá trình làm bia, trƣớc tiên lúa mạch đƣợc ngâm nƣớc và lên mầm, trong vòng
sáu ngày quá trình thủy phân tinh bột thông qua hệ thống enzyme để tạo thành dextrins
và maltose. Sự hoạt động của enzyme bắt đầu từ khi nẩy mầm hạt hòa thảo. Sự chuyển
đổi chủ yếu của tinh bột trong hạt hòa thảo thành đƣờng maltose và các loại đƣờng khác

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

5


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

diễn ra trong quá trình tiếp theo,... Sau khi lên mầm nhƣng trƣớc lúc ngâm vào nƣớc nóng
hạt hòa thảo hoặc mạch nha đã đƣợc làm khô cẩn thận để tránh sự hoạt động của enzyme.
Phần mầm hoặc chồi này sau đó sẽ đƣợc tách và đƣa sang một bộ phận khác. Sau đó
mạch nha đƣợc ép và làm khô rồi đƣợc trộn thêm một phần hạt cốc nhƣ là ngô hoặc gạo
và đƣa nhiệt độ lên khoảng 65ơC.
Bã bia chứa 75-80% nƣớc sau khi lọc xong. Trong các xí nghiệp lớn, bã bia đƣợc sấy khô
bằng ống dẫn hơi nƣớc đến ẩm độ 10%. Bã bia dễ bị hƣ hỏng, vì vậy nên sử dụng dạng
tƣơi và phải bảo quản tránh không khí. Bã bia có thể bảo quản dƣới 2 tuần nếu đánh đống
và nén chặt và đậy bằng túi vải ƣớt. Tuy nhiên, bã bia ƣớt không nên dự trữ với lƣợng
lớn. Để dự trữ lâu hơn, có thể thêm 2-3% rỉ mật. Quá trình lên men xảy ra 4-6 tuần, sau
đó khối ủ ổn định và có chất lƣợng tốt. Bã ƣớt có thể bảo quản 1-2 tuần nếu thêm 0,4%
hỗn hợp axit formic và propionic.
2.1.5 Giới thiệu chung về men bia

a. Đặc điểm hình thái
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào. Có hàng trăm giống và loài nấm men khác nhau,
trong công nghệ sản xuất bia thƣờng là chủng thuộc giống Saccharomyces. Trong quá
khứ, ngƣời ta chia các giống này thành hai nhóm là: nấm men chìm và nấm men nổi:
+ Nấm men chìm (lager yeast – “bottom fermenting” type) Saccharomyces uvarum
(thƣờng đƣợc gọi là Saccharomyces carlsbergensis)): 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 yeast – “top fermenting” type) Saccharomyces cerevisiae: tế bào
nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thƣờng dính lại với nhau tạo thành chuỗi tế bào
nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thƣớc 7-10 micromet.

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

6


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

(a)

Trường Đại học Cần Thơ

(b)

Hình 2.5 Nấm men trong sản xuất bia: S. cerevisiae (a), S.carlsbergensis (b)
Nguồn: /> />
Ngày nay, ngƣời ta lại sắp hai nhóm này đều là thành viên của Saccharomyces cerevisiae.
Tuy nhiên, có lẽ hình thức phân chia cũ vẫn còn phổ biến.
Ngƣời ta còn chia nấm men ra thành nhóm nấm men chìm vừa phải, thuộc nhóm độc lập
Saccharomyces uvarum với các đặc điểm nằm giữa hai nhóm trên.

b. Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đƣờng
trisaccharide, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn
đƣờng raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng đƣợc 1/3 đƣờng raffinoza.
- Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men
và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra
trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy
sinh khối nấm men nổi thu đƣợc nhiều hơn nấm men chìm.
- Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử của nấm
men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
- Bia nhẹ và bia nặng là hai loại bia chính đƣợc lên men bởi các chủng tƣơng ứng là
S.uvarum và S.cerevisiae.
- Sự khác nhau về công nghệ lên men:
+ Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men. Nấm
men nổi nổi lên bề mặt dịch trong vào cuối quá trình lên men chính, trong khi đó nấm
men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính.

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

7


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

+ Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó: nấm men
bụi và nấm men bông.
* Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên
men chính.

* Nấm men kết bông là nấm men có thể kết dính lại với nhau trong thời gian ngắn khi kết
thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị.
Trong khi nấm men nổi không có khả năng này.
+ Nấm men chìm kết bông có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế sản xuất bia, làm cho
bia nhanh trong nhƣng khả năng lên men hết đƣờng không bằng nấm men bụi và nấm
men nổi.
+ Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau: nấm men chìm có thể lên
men ở 4-12oC, nấm men nổi là 14-25oC.
- Theo công nghệ sản xuất bia truyền thống, nấm men chìm thƣờng lên men ở nhiệt độ 712oC. Khi kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị. Còn lên men nổi
thực hiện ở điều kiện nhiệt độ từ 18-25oC, cuối quá trình lên men thì các tế bào nấm men
kết thành chum và bị hấp thụ vào các bọt khí CO2 rồi nổi lên bề mặt dịch lên men. Nhƣ
vậy đối với sản xuất bia bằng phƣơng pháp lên men nổi, nấm men đƣợc tách khỏi bia
bằng cách hớt bọt, còn ở lên men chìm thì xả cặn ở dƣới đáy thiết bị lên men.
- Loại nấm men này có khả năng hấp thụ các loại dinh dƣỡng trong môi trƣờng nƣớc
mạch nha nhƣ các loại đƣờng hòa tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptid), vitamin
và các nguyên tố vi lƣợng,… qua màng tế bào. Sau đó hàng loạt các phản ứng sinh hóa
mà đặc trƣng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần
thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men đƣợc hình thành.
c. Cấu tạo
Tế bào nấm men có sự đa dạng lớn về kích thƣớc, hình dạng và màu sắc tế bào. Thậm chí
những tế bào riêng lẻ từ một biến dạng đặc biệt của mỗi loại nấm men có thể hiển thị
hình thái và màu sắc không đồng nhất. Điều này chủ yếu bởi sự thay đổi những tính chất
vật lý và hóa học của môi trƣờng. Giữa những loại nấm men khác nhau, kích thƣớc tế bào
có thể thay đổi nhiều.
Tiếp theo chúng ta sẽ tập trung vào loài nấm men S. Cerevisiae. Nhiều thông tin chi tiết
về tế bào học nấm men có thể tìm thấy trong (Walker, 1998).

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

8



Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

- Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thuộc
giới nấm.
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thƣớc nhỏ, hay
khái quát tế bào S. Cerevisiae có dạng hình ellip có đƣờng kính lớn từ 5-10 m và đƣờng
kính nhỏ từ 1 – 7 m. Thể tích trung bình của tế bào tƣơng ứng là 29 m3 với tế bào đơn
bội hoặc 55 m3 với tế bào lƣỡng bội, kích thƣớc tế bào tăng theo độ tuổi.
Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức nảy chồi. Tế bào mẹ nảy sinh ra thành một
chồi nhỏ rồi lớn dần lên và sẽ tách ra. Quá trình này xảy ra khoảng 2 giờ. Ở một số giống
nấm men, tế bào con không tách rời mà kết thành chuỗi. Đặc tính này có ở các nấm men
tạo màng. Ngoài ra còn có thể sinh sản bằng cách tạo bào tử.
Những đại phân tử của tế bào nấm men bao gồm: protein, glycoproteins, polysaccharides,
polyphosphates, lipids, and nucleic acids (Bảng 2.2).
Bảng 2.2 Phân loại những đại phần tử có mặt trong men bia
Những loại đại
phân tử

Loại

Thành phần chính

Proteins

Cấu trúc


actin, tubulin (cytoskeleton)
histones (H2A, H2B, H3, H4, no H1)
Ribosomal proteins
α and a pheromones

Glycoproteins
Polysaccharides

Polyphosphates
Lipids

Nucleic acids

Hormones
Enzymes
Thành phần vách tế bào
Enzymes
Thành phần vách tế bào
Thành phần Capsular
Tích lũy
Tích lũy
Cấu trúc
Tích lũy
Chức năng
DNA
RNA

Mannoproteins
Enzymes chức năng (invertase)
Glucan, mannan, chitin

Glycogen, trehalose
Polyphosphate trong không bào
Sterols tự do bên trong màng
Hạt lipid (sterol esters and triglycerides)
Dẫn xuất phosphoglyceride, axit béo tự do
genomic DNA (80%); mitochondrial (10-20%)
rRNA (80%); mRNA (5% cytosol, ER,
mitochondria), tRNAs, snRNAs

Nguồn: Walker, 1998

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

9


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 2.3 Những vi cơ quan và bộ phận trong tế bào nấm men
Cơ quan/bộ phận
Vách tế bào
Màng tế bào chất
Tế bào chất
Nhân
Mạng lƣới nội chất
Không bào

periplasm

secretory

nucleoplasm
nuclear envelope
light microsomal
fraction
membrane
sap

Bộ máy golgi
Mitochondrion

matrix
intermembrane
space
inner membrane
outer membrane

Peroxisome

Enzyme
Invertase
Acid phosphatase
Vanadate-sensitive ATPase
G-6-PDH
RNA polymerase
transmission EM
NADPH:cytochrome c
oxidoreductase
α-Mannosidase

Protease A and B
β-Glucan synthase;
mannosyltransferase
Aconitase; fumarase
Cytochrome c peroxidase
Cytochrome c oxidase
Kynurenine hydroxylase
Catalase; isocitrate lyase; flavin
oxidase

Nguồn: Walker, 1998

Hình 2.6 Hệ vi cơ quan và những bộ phận trong tế bào nấm men
Nguồn: Walker, 1998

- Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau:

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

10


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

+ Vách tế bào:
Cấu trúc các thành phần polysaccharide của vách tế bào men bia đã là đối tƣợng của
nhiều nghiên cứu. Trong những nghiên cứu sớm này, vách tế bào của men bia
(Saccharomyces cerevisiae) đã đƣợc coi nhƣ là một phức chất chứa glucan, mannan, một

lƣợng nhỏ chitin, phosphat, lipit và protein, một phần sau cùng là enzyme. Trên cơ sở
này, một số sơ đồ cấu trúc cho các vách tế bào men bia và liên kết các enzym đã đƣợc đề
xuất. Tuy nhiên, Bacon và những cộng tác của ông ấy đã chỉ ra rằng glucan men bia đƣợc
điều chế một cách thông thƣờng thì không đồng nhất và chứa một phần nhỏ (1-6)-Dglucan, thêm vào đó là một lƣợng lớn (1-3)-D-glucan (Bacon et al., 1968; Bacon et al.,
1969).

A: Liên kết giữa chitin và  (1-3) glucan
B: cấu trúc của một phức hợp bao gồm tất cả 4 hợp phần:  (1-3) glucan,  (1- 6) glucan, manoprotein và chitin.
C, D: 2 đường hướng có thể gắn cùng nhau của vách tế bào men bia. 3 vạch đen là liên kết hydro của C hoặc chuỗi
 (1-3) glucan của D.

Hình 2.7 Cấu trúc của vách tế bào nấm men
Nguồn: Cabib et al., 2001

Vách tế bào men bia có độ dày đáng chú ý (100-200 nm) bao gồm khoảng 15-25% hàm
lƣợng chất khô của tế bào. Những hợp phần cấu trúc chính của vách tế bào men bia là

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

11


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

polysaccharides (80-90%), gồm lƣợng lớn glucan và mannan, với tỉ lệ nhỏ của chitin.
Glucan (gồm cả 2 liên kết -1,3 và -1,6 glucan) quy định sức bền của vách tế bào, hình
thành một mạng lƣới sợi. Mannan là một chuỗi liên kết -1,6 bên trong với -1,2 và 1,3. Chitin là một polimer của N-acetylglucosamine chiếm chỉ 2-4% vách tế bào men bia
và có mặt chủ yếu trên chồi sẹo của nấm men. Có thể chú giải rằng sự tăng trƣởng của

men bia dạng sợi nhƣ là Candida albicans có hàm lƣợng chitin cao hơn trong khi chitin
vắng mặt ở nhiều loài men bia khác. Hợp phần khác của vách tế bào men bia là protein,
lipid và phosphate vô cơ (Zinser et al., 1995).

Hình 2.8 Những cấu tử của vách tế bào nấm men.
Nguồn: Zinser et al., 1995

+ Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trò
điều hòa vận chuyển các chất dinh dƣỡng cho tế bào.
+ Tế bào chất: gồm có mạng lƣới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác
nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau nhƣ bộ máy
golgi, lysosom, không bào (chứa các sản phẩm bị phân cắt, hay chất độc lạ có thể có hại
cho tế bào). Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin dị truyền cho tế bào và các thành
phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào. Năng lƣợng cung cấp
cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất. Ngoài ra
còn có hạt glycogen, hạt lipid dự trữ chất dinh dƣỡng cho tế bào.

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

12


Luận văn tốt nghiệp khóa 31 – 2009

Trường Đại học Cần Thơ

d. Thành phần hóa học
Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tùy thuộc vào điều
kiện môi trƣờng nuôi cấy, thành phần các chất dinh dƣỡng trong môi trƣờng nuôi cấy và
tình trạng sinh lý của tế bào.

- Nấm men ép có chứa 70-75% nƣớc, 25-30% còn lại là chất khô.
- Nƣớc: bao gồm phần nƣớc nằm bên ngoài tế bào là phần nƣớc nằm trong khoảng trống
giữa tế bào và nƣớc nằm bên trong tế bào (nội bào) là phần nƣớc nằm bên trong tế bào
chất của tế bào. Lƣợng nƣớc khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và
phƣơng pháp thu tế bào. Ví dụ: khi nuôi trong môi trƣờng NaCl thì lƣợng nƣớc trong tế
bào giảm.
Bảng 2.4 Ảnh hƣởng của NaCl lên sự phân bố độ ẩm của nấm men.
Phƣơng pháp nuôi

Phân bố trong nấm men (%)

Phân bố độ ẩm trong men ép (%)

Lƣợng chất
khô

Độ ẩm

Ngoại bào

Nội bào

Không thêm NaCl

27

73

22


51

Thêm NaCl vào
môi trƣờng nuôi

31

69

22

47

Nguồn: Hoàng Đình Hòa, 2002

- Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm protein và các chất có nitơ khác
chiếm khoảng 50%, chất béo khoảng 1,6%, hydrat cacbon khoảng 33,2%, mô tế bào
khoảng 7,6%, tro khoảng 7,6%. Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể
thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng nhƣ quá trình lên men.
- Hydrat cacbon gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12-12,5%), mannan (18,724,9%), glucan (9,47-10,96%) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự biến đổi
hydrat cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng
glycogen tan trong kiềm và axit clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi
trehalose và glycogen tan trong axit acetic, là chất tạo năng lƣợng chính cho tế bào. Hàm
lƣợng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó: lƣợng trehalose
càng cao nấm men càng bền.
Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpho lipit, sterol tự do và nhiều
sterol este.

Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD


13