- Trang Chủ
- Công nghệ - Môi trường
- Luận văn : NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ CHẾ BIẾN MEN CHIẾT XUẤT DÙNG LÀM THÀNH PHẨN BỔ SUNG VÀO MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH part 2
Xem mẫu
- 11
Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1- Đặt vấn đề
Ngày nay công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển,
sản lượng bia được tạo ra với một số lượng lớn, kéo theo lượng bã men bia thải ra
cũng tăng.
Bã men bia chứa rất nhiều tế bào nấm men, và trong tế bào nấm men lại chứa
rất nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị nổi bật như protein và vitamin, đặc biệt là các
vitamin nhóm B. Hàm lượng protein của nấm men dao động trong khoảng từ
40 – 60 % vật chất khô tế bào. Về tính chất thì protein nấm men gần giống protein có
nguồn gốc từ động vật, chứa khoảng 20 acid amine, trong đó có đủ các acid amine
thiết yếu. Vì vậy, đối với các nhà máy bia nước ngoài người ta thường sử dụng lại bã
men bia này để tạo ra men chiết xuất được sử dụng như là một chất điều vị trong chế
biến thực phẩm hay làm thành phần cung cấp nguồn nitrogen và các chất kích thích
sinh trưởng vào môi trường nuôi cấy vi sinh. Men chiết xuất gồm các sản phẩm có giá
trị dinh dưỡng và kinh tế cao như dịch chiết nấm men (yeast extract), dịch tự phân
nấm men (yeast autolysate), dịch vách tế bào nấm men (yeast cell wall), hay dịch chiết
nấm men chứa nucleotide tự nhiên.
Ở Việt Nam hiện nay các nhà máy sản xuất bia vẫn chưa ứng dụng bã men bia
thải ra một cách có hiệu quả mà chỉ thải ra môi trường bên ngoài, điều này sẽ gây ô
nhiễm môi trường vì chất thải men bia có hàm lượng COD rất cao. Nếu như chúng ta
cũng nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ thuật sản xuất các sản
phẩm từ bã men bia thì sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề như: giảm ô nhiễm môi
trường – chủ yếu là ô nhiễm nước thải, đem lại hiệu quả kinh tế – giảm giá thành bia
nhờ giảm chi phí đầu tư vào máy móc xử lý chất thải và tận dụng hiệu quả các sản
phẩm phụ để tạo ra nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.
Vì những lý do trên nên chúng tôi thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của cô
Vương Thị Việt Hoa:
“Nghiên cứu tận dụng bã men bia để chế biến men chiết xuất dùng làm
thành phần bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh”.
- 12
1.2- Mục tiêu
- Xây dựng được quy trình sản xuất men chiết xuất từ nấm men có trong bã
men bia.
1.3- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: nấm men có trong bã men bia.
- Phạm vi nghiên cứu: do hạn chế về thời gian và kinh phí thực hiện nên
chúng tôi chỉ nghiên cứu sản xuất men chiết xuất trong phạm vi phòng thí nghiệm và
tất cả các thí nghiệm được thực hiện chung với bạn Nguyễn Thị Hải Sự thuộc khoa
Công Nghệ Thực Phẩm khóa 27.
1.4- Nội dung thực hiện
- Xác định quy trình sản xuất dịch thủy phân nấm men bia đạt hiệu quả cao.
- Khảo sát các thông số cho quá trình thủy phân đạt hiệu quả tốt như: hàm
lượng acid HCl đđ, nhiệt độ và thời gian thủy phân.
- Sấy phun dịch thủy phân tạo sản phẩm men chiết xuất dạng bột.
- Thử nghiệm men chiết xuất làm thành phần bổ sung vào môi trường nuôi
cấy vi sinh.
- 13
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1- Phế liệu sản xuất bia
Quá trình sản xuất bia thải ra rất nhiều loại phế liệu: phế liệu hạt, mầm malt, bã
malt, cặn protein, nấm men bia và CO2. Ngoài CO2 là nguồn phế liệu có thể tái sử
dụng để tăng chất lượng bia thì bã malt, mầm malt và nấm men bia là nguồn phế liệu
có ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm và thức ăn gia súc cả về số lượng và giá trị
dinh dưỡng.
2.1.1- Bã malt
Bã malt được tạo ra trong quá trình dịch hóa và lọc dịch đường.
Trong quá trình dịch hóa, dưới tác dụng của các enzyme amylase, protease và
các men khác thì 65 – 70 % vật chất khô của malt sẽ chuyển vào dịch sau khi lọc,
phần còn lại nằm ở trong bã malt. Tùy thuộc vào phương pháp tách và vận chuyển mà
độ ẩm của bã dao động từ 75 – 85 %. Với độ ẩm này thì bã malt được dùng làm thức
ăn gia súc.
Bã malt tươi thường có dạng sền sệt, có màu nâu nhạt, vị ngọt và mùi mạch
nha.
Bảng 2.1: Thành phần bã malt (%)
Chỉ số Bã thô Bã sấy
Độ ẩ m 76,3 9,0
Protein 6,63 25,5
Lipid 1,7 7,5
Chất hòa tan không có nitơ 9,72 37,3
Cenlulose 5,1 16,0
Tro 1,2 4,6
Nhiệt lượng bã tính bằng cal 115 440
(Densikow M.T., 1963)
- 14
Tro của bã malt giàu muối photpho, canxi, magiê, và hàm lượng của chúng phụ
thuộc vào thành phần của nước dùng để dịch hóa. Thành phần trung bình của tro như
bảng 2.2:
Bảng 2.2: Thành phần trung bình của tro (%)
Thành phần Hàm lượng (%)
K2 0 3,9
Na 2 0 0,5
Ca0 11,9
Mg0 11,5
P205 40,5
Si02 25,3
(Densikow M.T., 1963)
Ứng dụng
Bã malt tươi và khô đối với gia súc có khả năng kích thích tạo sữa và thịt khá
tốt, do đó nó được dùng làm thức ăn vừa cho bò sữa vừa cho súc vật có sừng lớn (trâu,
bò) và lợn.
2.1.2 - Mầm malt
Mầm malt được tách ra khỏi malt trong thời gian sấy và khi xử lý malt trên
máy tách mầm. Trong công nghiệp bia, phế liệu mầm khô chiếm 3 – 5 % trọng lượng
malt thu được.
Bảng 2.3: Thành phần hóa học của mầm malt (%)
Chỉ số Malt màu đậm Malt màu nhạt Malt nghiền sơ bộ
Nước 7,03 8,80 10,07
Protein 30,88 30,06 34,18
Lipid 1,63 1,95 2,23
Chất hòa tan không có nitơ 43,87 44,53 35,18
Cenlulose 9,64 8,64 11,42
Tro 6,95 6,02 7,05
(Densikow M.T., 1963)
- 15
Dưới đây là các số liệu về giá trị thức ăn gia súc của mầm malt (trong 100 kg
mầm malt)
Propit chuyển hóa được 13,2 (kg)
Photpho 0,675 (kg)
Canxi 0,250 (kg)
Carotin 0,025 (kg)
Đơn vị thức ăn gia súc 67,2 (kg)
Lượng mầm cần cho 1 đơn vị thức ăn gia súc 1,5 (kg)
(Densikow M.T., 1963)
Ứng dụng
Trong ngành chăn nuôi, mầm malt được sử dụng làm thức ăn gia súc vì hàm
lượng các chất dinh dưỡng trong mầm malt rất cao. Người ta thường trộn 2 – 3 kg
mầm malt vào trong khẩu phần ăn của 1 con vật, thường là trâu bò (trừ bò cái còn
non). Nhưng do mầm có tính hút ẩm cao và tăng thể tích khá lớn nên phải bảo quản
mầm ở nơi khô ráo tránh để mầm lên mốc và mang tính độc.
Trong công nghiệp thực phẩm, mầm malt được dùng để sản xuất acid lactic và
làm nguồn cung cấp nitơ cho quá trình sản xuất nấm men từ rỉ đường.
Ngoài ra do trong mầm malt còn có các enzyme khác nhau nên mầm malt có
khả năng thúc đẩy sự lên men của dịch đường. Do đó, mầm malt là nguyên liệu rất tốt
để điều chế các chế phẩm enzyme như protease. Các sản phẩm phụ thu được trong quá
trình điều chế các chế phẩm enzyme là những chất dễ hấp thụ như: acid amine và các
dịch đặc lipid – vitamin.
2.1.3- Cặn protein
Khi làm lạnh dịch bia, cặn protein sẽ được tạo ra ở các đáy đĩa làm lạnh hoặc ở
đáy thùng lắng. Trong thời gian làm lạnh dịch bia, các protein cao phân tử đã đông tụ
sẽ được kết lắng xuống.
Thành phần hóa học và tỷ lượng của cặn phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu
và điều kiện kỹ thuật pha chế dịch bia.
- 16
Thành phần hóa học trung bình của cặn protein như sau: (%)
Nước 79,6
Protein 7
Chất hòa tan không có nitơ 7,7
Cellulose 1,2
Tro 1,2
Nhựa hoa hublon 3,3
Ngoài ra, trong cặn còn chứa muối khoáng.
Ứng dụng
Do có chứa các chất đắng của hoa hublon nên cặn thường có vị đắng, vì vậy
cặn không được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng nguyên chất mà chỉ được dùng ở
dạng trộn lẫn với các thức ăn gia súc khác.
Ngoài ra ở một số nước người ta còn sử dụng cặn protein làm thức ăn cho cá và
phân bón cho cây trồng.
2.1.4- Các phế liệu hạt
Trong sản xuất bia, các phế liệu hạt được tạo ra trong quá trình làm sạch, phân
loại, ngâm hạt đại mạch và nghiền malt.
Khi làm sạch và phân loại hạt, các phế liệu được thu lại ở máy ly tâm (vỏ trấu,
rơm rạ, hạt ngô, thân cây lúa), ở các máy phân loại (lúa mạch, vỏ, hạt đại mạch vỡ,
các hạt có đường kính 1 – 2 mm và đại mạch loại III).
Khi ngâm hạt đại mạch thu được phế liệu gồm các hạt đại mạch lép và vụn
rơm.
Phế liệu khi nghiền thóc malt là vỏ trấu và các đoạn mầm.
Tỷ lệ phế liệu hạt ở các giai đoạn:
Khi làm sạch và khi chọn, trên máy phân loại 1,5 (%)
Khi phân loại (đại mạch loại III) 10 – 20 (%)
Khi ngâm hạt 0,2 – 0,3 (%)
Khi giã malt 0,5 (%)
Ứng dụng
Phần phế liệu hạt sẽ được phân loại lại, phần đủ tiêu chuẩn được sử dụng làm
thức ăn gia súc khô. Các phế liệu hạt khác thường được các nhà máy bia bán đi.
- 17
2.1.5- CO2 của lên men bia
Trong thời kỳ lên men chính của sản xuất bia sẽ tạo ra khí CO2.
Ứng dụng
Quá trình sản xuất bia sẽ tạo ra một lượng CO2 phế liệu rất đáng kể, do đó
trong các nhà máy bia người ta thường sử dụng lại lượng CO2 này để làm tăng chất
lượng bia nhờ tăng độ bão hòa CO2 trong giai đoạn đóng chai hay dùng trong sản xuất
các loại nước giải khát không cồn. Tuy nhiên cần lưu ý, sản xuất công nghiệp CO2
thoát ra khi lên men chỉ thích hợp ở những nhà máy bia lớn có công suất trên 50 triệu
lit/năm, trong điều kiện các thùng lên men hoàn toàn kín và sản xuất bia theo quy trình
kỹ thuật thông thường.
Ở Mỹ, việc thu hồi CO2 của lên men đã được thực hiện ở hầu khắp các nhà
máy bia. Để làm điều đó, tất cả các thùng lên men đều phải được làm rất kín và được
trang bị các van an toàn và bộ phận thu hồi bọt. CO2 được làm sạch bằng cách rửa với
nước hoặc với KMnO4. Sau khi nén trong máy nén khí được đưa đi làm khô bằng
silicagen hoặc được làm lạnh hoặc làm sạch lại lần nữa. Đôi khi người ta còn cho
thêm một ít chất thơm. Khí CO2 thành phẩm sẽ được bảo quản ở 5 at, còn CO2 lỏng
thì ở 20 at.
2.1.6- Nấm men bia
Nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất, được nằm lại trong các thùng lên
men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia có giá trị dinh
dưỡng cao và chữa bệnh tốt.
Tổng hiệu suất của men bia ép chiếm từ 5 – 10 g/l bia
Trung bình trong men bia ép chứa (%):
Nước 75
Chất chứa nitơ 14
Lipid 0,75
Chất hòa tan không chứa nitơ 8,25
Tro 2
(Densikow M.T., 1963)
- 18
Theo Uxta (dẫn liệu từ Densikow M.T., 1963), chất khô của men bia có thành
phần như sau (%):
Protein (Nx6.25) 51 – 58
Lipid 2–3
Glucid 9 – 11,5
Tro 8,1 – 9,1
Chất hòa tan không chứa nitơ 30 – 25
Nhiệt lượng tính bằng cal/g 4560 – 4840
Men bia có chứa phức hợp vitamin nhóm B (B3, B5, B4, B7), vitamin E, vitamin
H, acid nicotinic (vitamin PP), acid panthonic, biotin, inozit, yếu tố Z và hàng loạt các
nhân tố hormone, tiền vitamin D (ecgosterin) và các chất sinh trưởng (biot I, biot II).
Bảng 2.4: Hàm lượng vitamin của nấm men bia sấy khô.
Hàm lượng (µg/g)
Thành phần
Thiamine 50 - 360
Riboflavin 36 - 42
Niacin 320 - 1000
Pyridoxine 25 - 100
Folic acid 15 - 80
Pantothenate 100
Biotin 0,5 – 1,8
p-amino-benzoic acid 9 - 102
Choline -
Inositol 2700 - 5000
(Pyke, 1958)
Nấm men bia có nhiều vitamin và glutation hơn nấm men bánh mì. Glutation là
yếu tố điều chỉnh quá trình oxy hóa khử của hàng loạt các chất khác giúp cho việc
bình thường hóa sự trao đổi chất trong cơ thể sống. Do đó nấm men bia là chất bổ
sung dinh dưỡng có giá trị đặc biệt, thúc đẩy việc sử dụng các chất dinh dưỡng khác.
Dựa trên cơ sở đó khi cho nấm men bia vào khẩu phần thức ăn của gia cầm, lợn con
và trâu bò non sẽ có tác dụng rất tốt.
Bên cạnh đó, chính bản thân men bia còn là loại thực phẩm và thức ăn gia súc
rất tuyệt.
- 19
Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 – 70 % vật chất khô của nấm
men bia. 90 % tổng lượng nitơ nằm trong các protein thực sự. Khoảng 10 % tổng
lượng nitơ đó của men bia là các acid amine (leucine, tyrosine...). Trong tro của nấm
men bia chứa khoảng 50 % H3PO4, 30 % K, cũng như Ca, Mg, và các chất khác. Mặt
khác, trong các chất hữu cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần có giá trị
nhất. Tính chất protein của nấm men gần giống như protein nguồn gốc động vật.
Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 acid amine, trong đó có đủ các acid amine
thiết yếu.
Trong nấm men bia cũng chứa lipid, trong đó có 23,1 % lipid rắn và 76,1 %
lipid lỏng. Lipid rắn gồm acid palmitic (61,3 %) và acid stearic (38,3 %). Trong thành
phần lipid lỏng của men bia có acid oleic , acid linolenic và acid linoleic. Trong lipid
của men bia còn chứa các photphatic – lecitin và cefatin.
Chất khoáng chiếm khoảng 5 – 11 %, có vai trò quan trọng trong hoạt động của
tế bào nấm men, đặc biệt là photpho có trong thành phần photphatide, nucleoprotein.
Ngoài ra, trong tế bào nấm men còn có chứa các ion kali, magie, sắt, lưu huỳnh và
acid silic.
Ứng dụng
Ngoài việc được sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng và thức ăn gia súc, nấm
men bia còn được dùng làm thuốc chữa bệnh và thuốc bồi dưỡng. Để làm thuốc chữa
bệnh, nấm men bia có thể dùng ở dạng lỏng, dạng ép hoặc sấy khô. Nấm men bia từ
lâu đã được sử dụng như là một sản phẩm để tăng cường sự trao đổi chất nói chung và
chữa các bệnh mụn nhọt. Nhưng nhược điểm của nấm men bia khi làm chất dinh
dưỡng và thuốc chữa bệnh chính là vị đắng của hoa hublon.
2.2- Các hướng tận dụng nấm men bia
Việc sử dụng men bia trong trị liệu y học đã có từ rất xa xưa, khoảng 400 năm
trước công nguyên tại Ai Cập cổ đại. Tuy đã được nhận thấy có tác dụng tốt đối với
sức khỏe con người, nhưng mãi đến thế kỷ 15, 16 men bia vẫn chưa được sử dụng
rộng rãi. Nguyên nhân chính có thể là men bia ở dạng lỏng, dễ hư hỏng, khó bảo quản
và sử dụng.
Đến 1930, tại Nhật Bản, nấm men bia được cô đặc xuất hiện trên thị trường
dưới dạng men khô. Khi đó men được cô đặc không quá 40oC, lúc đó men sẽ chuyển
- 20
hóa thành đường glucose. Tuy nhiên sau đó người ta lại thấy rằng, so với men bia tươi
hoặc men được sấy ở nhiệt độ thấp thì men bia được sấy ở nhiệt độ cao (trên 100oC)
cho hiệu quả cao hơn về vitamin cũng như acid amine. (Satake Kenji, 2002)
Ở Châu Âu, từ nửa đầu thế kỷ 20 người Đức đã bắt đầu sử dụng nấm men như
là một chất phụ gia thực phẩm. Vào những năm 1950, ngành công nghiệp sản xuất
men chiết xuất đã bắt đầu hình thành. Đến 1974, sản phẩm men chiết xuất thương mại
đầu tiên chứa 5’GMP – một nucleotide tự nhiên của RNA nấm men – đã được sản
xuất ở quy mô công nghiệp. (Eurasyp)
Hiện nay có hai phương pháp xử lý phế liệu nấm men bia là chế biến men khô
và men chiết xuất. Khi dùng để chế biến thức ăn gia súc hay thức ăn cho nông thủy
sản nấm men có thể không cần phải tinh chế mà chỉ cần để nguyên men tươi và sấy
khô. Nhưng khi dùng để chế biến ra những sản phẩm dành cho con người, nấm men
cần thường phải tinh chế trước để tăng thêm hương vị.
2.2.1- Sản xuất men khô
2.2.1.1- Mục đích của việc sấy khô men tươi
- Để men không bị biến dạng hoặc dễ hỏng.
- Duy trì và bảo quản các thành phần của tế bào nấm men.
- Giúp bảo quản lâu dài các đặc tính của men.
- Giúp men trở nên dễ sử dụng.
- Tăng cường tính hấp thụ tiêu hóa của men.
- Tiêu diệt các vi khuẩn có hại.
2.2.1.2- Ứng dụng của men sấy khô
Men sấy khô có thể được sấy bằng nhiều loại máy khác nhau như máy sấy dạng
trống, máy sấy dạng trống kép, hay máy sấy phun...
Men khô được sử dụng làm thuốc dạng viên hay dạng bột mang lại hiệu quả
kinh tế cao, như ở Nhật khoảng 1000 tấn men khô được sử dụng làm thuốc hằng năm
và giá trị thu được lên đến 3 – 4 tỷ yên. (Satake Kenji, 2002)
Men khô cũng được sử dụng làm nguyên liệu nuôi trồng và chế biến thực
phẩm bổ dưỡng hay làm nguyên liệu để chế biến thức ăn cho động vật như chó, mèo,
bò, ngựa, chồn, chim bồ câu, cá chép...
nguon tai.lieu . vn
