Xem mẫu
- khoa học và đời sống
Khoa học và đời sống
Ứng dụng của vi nấm trong thực phẩm
Lê Minh Nguyệt
Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Với nhiều khả năng như sinh tổng hợp enzym, các axít béo, tạo ra các axít hữu cơ…, vi nấm có vai trò
ngày càng quan trọng trong công nghiệp thực phẩm nói riêng, trong chuyển hoá tự nhiên nói chung.
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ngày càng có nhiều ứng dụng của vi nấm được đưa
vào sử dụng trong thực tiễn.
Mở đầu thuật lâu đời nhất của chế biến thực phân protein đậu tương nhanh và
phẩm và có ý nghĩa quan trọng trong tốt hơn. Gạo nấu chín rồi đem ủ lên
Vi nấm (hay còn gọi là nấm sợi)
phát triển ngành công nghiệp thực mốc vàng hoa cau, vi nấm sẽ sinh
rất phổ biến trong tự nhiên, tồn tại
phẩm. Trong các thực phẩm lên tổng hợp các enzym amylase (chủ
trên nhiều loại cơ chất như thực
men bởi vi nấm có thể kể đến nhiều yếu) và protease. Khi gạo đã lên
phẩm, quần áo, dụng cụ và đặc
loại với các nền tảng cơ chất rất mốc và thành phẩm có mùi thơm
biệt có nhiều trong đất. Vi nấm
khác nhau như tương, chao, temph, ngọt thì cho mốc ngâm cùng nước
thuộc nhóm vi sinh vật nhân thật,
rượu trắng, phomai… (bảng 1). đỗ, sau đó hỗn hợp được cho vào
sinh trưởng và phát triển thành hệ
chum (hũ) kín để ủ. Trong thời gian
sợi, từng sợi gọi là khuẩn ty nấm Tương: là sản phẩm truyền
ủ, enzym amylase sẽ thuỷ phân
(hay sợi nấm); khuẩn ty có 2 loại: thống của Việt Nam. Nguyên liệu để
tinh bột thành đường và enzym
khuẩn ty khí sinh mọc tự do ngoài sản xuất tương gồm có tinh bột (gạo
protease thuỷ phân protein đậu
không khí để hút oxy và sinh bào nếp, gạo tẻ), đậu nành, muối, nước
tương thành axít amin. Một số nước
tử; khuẩn ty cơ chất cắm sâu vào và vi nấm. Vi nấm sử dụng trong
ở châu Á khác cũng có thực phẩm
cơ chất để hút các chất dinh dưỡng. sản xuất tương là loài Aspergillus
tương tự như tương: Nhật Bản có
Vi nấm hô hấp hiếu khí bắt buộc, oryzae. Đỗ tương được rang lên
miso, Trung Quốc có huáng jiàng,
thường mọc trên bề mặt thoáng, cho thơm rồi xay nhỏ, ngâm nước
Thái Lan có tao chiew…
chúng phát triển nhanh khi gặp khí muối, có thể bổ sung thêm một
hậu nóng ẩm. lượng mốc tương để quá trình thuỷ Đã có nhiều nghiên cứu về
Trong tự nhiên, vi nấm tham gia Bảng 1. Một số ứng dụng của vi nấm để sản xuất các thực phẩm lên men.
tích cực vào các vòng tuần hoàn
vật chất, nhiều loài vi nấm được sử Loại vi nấm sử dụng Cơ chất Sản phẩm Nguồn gốc
dụng rộng rãi trong công nghiệp Actinomucor elegans Protein đậu nành Chao (đậu phụ lên men) Trung Quốc, Việt Nam
thực phẩm, y học, nông nghiệp... Amylomyces rouxii Tinh bột gạo Ragi (bánh men rượu) Indonesia
Trong công nghiệp thực phẩm, vi Aspergillus oryzae Tinh bột gạo Koji/sakê/sochu/rượu đế Nhiều nước ở châu Á
nấm được coi như tác nhân chính Tương/miso/tao chiew/huáng Việt Nam, Nhật Bản, Thái
Aspergillus oryzae Tinh bột gạo
để sản xuất các sản phẩm thực jiàng Lan, Trung Quốc
phẩm lên men, axít hữu cơ, các Aspergillus oryzae
Protein đậu nành Nước tương (xì dầu), miso, natto Nhiều nước ở châu Á
loại enzym ở quy mô công nghiệp; Aspergillus soyae
một số vi nấm còn được sử dụng Monascus purpureus
như nguồn protein thứ 3 (2 nguồn Monascus rubber Ang-kak (gạo lên men với mốc
Tinh bột gạo Trung Quốc, Nhật Bản
đỏ)
truyền thống là protein động vật và Monascus pilosius
protein thực vật). Penicillum roqueforti Protein của sữa Phomai kiểu Roquefort Pháp
Penicillium camemberti Protein của sữa Phomai kiểu Camembert Pháp
Ứng dụng của vi nấm trong thực phẩm
Rhizopus oligoporus
Sản xuất các thực phẩm lên Rhizopus chinensis
Protein đậu nành Tempeh Indonesia
men Rhizopus oryzae
Mucor indicus
Lên men là một trong những kỹ
44
Số 5 năm 2021
- Khoa học và đời sống
các điều kiện nuôi cấy tối ưu để
Aspergillus oryzae phát triển và
cho sản phẩm thuộc nhóm này có
chất lượng cao, an toàn như tạo koji
(lượng enzym nhiều nhất trong koji
là khi nuôi ở 48h) [1]; các peptide
hạ huyết áp trong miso paste bằng
cách thêm casein trong quá trình lên
men bởi Aspergillus oryzae…
Phomai: là sản phẩm chế biến
Phomai Bleu de Gex (trái) và phomai Camembert.
từ sữa bằng cách thu khối casein
đông tụ rồi ủ chín (lên men). Tuỳ vào
mỗi loại phomai, hệ vi sinh vật được protease. Ở công đoạn lên men, khi lên men lactic diễn ra tự nhiên làm
sử dụng trong quá trình sản xuất là ủ các miếng mốc đậu trong dung hạ thấp pH của đậu, làm cho chúng
khác nhau. Phomai Camembert sử dịch nước muối loãng, các enzym phù hợp hơn đối với sự phát triển
dụng vi nấm Penicillium camembert, trích ly ra khỏi hệ sợi và thuỷ phân của vi nấm và chống lại vi khuẩn
bào tử của vi nấm phun như sương một phần protein của miếng đậu gây hư hỏng và các mầm bệnh.
thành axít amin. Những nhà máy Vi nấm chính yếu là Rhizopus
mù trên bề mặt khối sữa đông,
sản xuất lớn thường sử dụng giống oligosporus và Rhizopus oryzae,
chúng phát triển trên bề mặt bánh
thuần chủng (như Actinomucor chúng nảy mầm nhanh ở 37°C
phomai trong suốt giai đoạn ủ, tạo
elegans), ngược lại tại các cơ và sự phát triển nhanh sợi nấm
thành lớp vỏ cứng mỏng và trắng;
sở sản xuất nhỏ sử dụng hệ vi của chúng đảm bảo sự chiếm
trong quá trình chín, các enzym
sinh vật tự nhiên hỗn hợp của vi ưu thế và lấn át các dòng tạm
protease, lipase của Penicillium
nấm và vi khuẩn. Actinomucor nhiễm khác. Trong vòng 30h, các
camemberti khuyếch tán vào trong
elegans phát triển tốt ở nhiệt hạt đậu rời rạc đã được kết chặt
bánh phomai để thuỷ phân đạm và
độ nhỏ hơn 25°C, độ ẩm không lại với nhau tạo thành khối rắn
chất béo. Phomai Roquefort (còn khí 95-97%, sau 48h nuôi đạt (Rhizopus oligosporus được xác
gọi là phomai xanh) sử dụng vi nấm lượng enzym protease, lipase cao định thâm nhập khoảng 2 mm vào
Penicillum roqueforti, bào tử của vi nhất. Các vi nấm khác như Mucor sâu bên trong hạt đậu). Hoạt động
nấm được trộn lẫn với khối sữa đông hiemalis hoặc Rhizopus chinensis, enzym của Rhizopus spp. bao
phát triển thành đốm màu xanh lẫn Rhizopus oligosporus được sử gồm protease, lipase, amylase và
trong khối phomai. Hoạt độ nước dụng ở nhiệt độ cao hơn. Các phosphatase. Nhờ hoạt động của
của khối sữa đông và nhiệt độ ủ nhà khoa học cho rằng, Rhizopus các enzym này, một phần các cơ
chín là 2 yếu tố ảnh hưởng chính oligosporus là một thay thế tiềm chất mạch dài bị thuỷ phân thành
đến sự phát triển sinh khối và sinh năng cho Actinomucor elegans để mạch ngăn, tạo điều kiện cho tiêu
tổng hợp enzym của vi nấm [2]. sản xuất chao trong mùa nóng. hoá dễ dàng [4].
Điều kiện môi trường của kho chứa
phô mai tối ưu cho sự phát triển và Tempeh: sản phẩm có nguồn Xì dầu: xì dầu lên men có nguồn
sinh enzym của các loài Penicillum gốc từ Java (Indonesia) nhưng gốc từ Trung Quốc. Ở Nhật Bản có
khi ủ chín phomai là ở 20-25oC và phổ biến ở Hà Lan và được tiêu khoảng 3.600 công ty, trong đó có 5
hoạt độ nước 0,83-0,87 [3]. thụ đáng kể ở Mỹ, châu Âu và Úc. công ty lớn nhất sản xuất 1,2 triệu tấn
Tempeh là một bánh có thể thái xì dầu, chiếm khoảng 1/2 sản lượng
Chao (sufu): để sản xuất chao, (cắt), thu được bởi phương pháp lên hàng năm. Về cơ bản, quá trình chế
đậu nành được chế biến thành đậu men bề mặt với vi nấm của những biến xì dầu lên men bao gồm 3 giai
phụ, cắt nhỏ, ủ cho lên mốc, sau hạt đậu, ngũ cốc hoặc vật liệu phù đoạn: làm koji (đậu nành lên mốc),
đó thêm muối, gia vị vào. Vi sinh hợp khác sau khi đã ngâm rồi nấu. lên men trong nước muối và lọc
vật sử dụng trong sản xuất chao Cơ chất được dùng nhiều và phổ trong. Làm koji là quá trình lên men
thường là vi nấm thuộc các giống biến nhất là đậu nành. Tempeh bề mặt của hỗn hợp đậu nành hấp
Actinomucor, Mucor, Rhizopus, ở cung cấp một nguồn đạm thực vật chín và bột mì rang. Nó được làm từ
một vài địa phương có thể dùng vi rẻ tiền giàu dinh dưỡng, dễ tiêu hoá chủng giống với bào tử Aspergillus
khuẩn thuộc giống Bacillus. Trong và an toàn. Đậu nành được ngâm oryzae hoặc Aspergillus sojae và
quá trình nuôi vi nấm trên bánh và tách vỏ, hoặc tách vỏ khô trước được ủ ở 25°C trong 2-3 ngày. Những
đậu, vi nấm sinh tổng hợp enzym rồi ngâm. Trong quá trình ngâm, sự enzym này bao gồm peptidases,
45
Số 5 năm 2021
- Khoa học và đời sống
proteinases, glutaminase, amylase, sản xuất chủ yếu bởi vi khuẩn, học...
pectinases và cellulases cần thiết nhưng cũng có thể sử dụng vi nấm
cho sự thuỷ phân từng phần của Aspergillus niger và Aspergillus TÀI LIỆU THAM KHẢO
đạm và các hợp chất carbon của foetidus trong các quy trình nuôi [1] M. Uchida, et al. (2019),
nguyên liệu. Theo Nguyễn Hiền cấy bề mặt hoặc nuôi cấy chìm “Development of koji by
Trang và cộng sự (2018) [5], có [6]. Axít lactic (30.000 tấn/năm) culturing Aspergillus oryzae on nori
thể sử dụng hỗn hợp Aspergillus đươc sản xuất chủ yếu bởi vi khuẩn (Pyropia yezoensis)”, Journal of
oryzae và Aspergillus awamori để lactic, nhưng cũng có thể sử dụng vi Biosience and Bioengineering, 127,
sản xuất xì dầu từ khô dầu lạc. Giai nấm Rhizopus oryzae để sản xuất pp.183-189.
đoạn 2 lên men trong nước muối [4]. [2] Nguyen Van Long, et al. (2017),
diễn ra trong môi trường nước muối “Temperature, water activity and pH
Sản xuất enzym công nghiệp
22-25% NaCl để vi sinh vật gây hư during conidia production affect the
hỏng không thể phát triển nhưng Trong số những enzym sản physiological state and germination time
hoạt động của enzym vẫn diễn ra. xuất bởi vi nấm, chiếm đa số là of Penicillium species”, Journal of Food
enzym protease và nhóm enzym Microbiology, 241, pp.151-160.
Sản xuất các axít béo
amylase. Enzym protease thu được [3] M. Leggieri, et al. (2018),
Hàm lượng chất béo của vi nấm từ các vi nấm Aspergillus oryzae, “Modelling the sporulation of some fungi
đôi khi có thể đạt 60-80% sinh khối Aspergillus niger, Penicillium associated with cheese, at different
khô. Tuy nhiên, chất béo động roquefortii và Mucor spp. được ứng temperature and water activity regimes”,
và thực vật rẻ tiền hơn, vì thế chỉ dụng trong sản xuất chất tẩy rửa và Journal of Microbiology, 278, pp.52-60.
những trường hợp đặc biệt thì người trong chế biến thực phẩm như làm [4] Yong Qian Fu, et al. (2016),
ta mới sản xuất axít béo bằng việc nhanh chín phomat, làm bánh mì, “High-efficiency l-lactic acid production
lên men. Ví dụ để sản xuất axít béo làm mềm thịt. Nhóm enzym amylase by Rhizopus oryzae using a novel
không no từ vi nấm, người ta sử (α-amylase, glucoamylase) modified one-step fermentation strategy”,
dụng Mucor javanicus hoặc Mucor được tạo ra bởi Aspergillus Journal of Bioresource Technology, 218,
rouxii để tạo ra axít trans-linoleic oryzae và Aspergillus niger được pp.410-417.
trên nguồn đạm và carbon rẻ tiền ứng dụng trong làm bánh mì, ủ bia [5] Nguyễn Hiền Trang, Dương Thị
như bã nho, tinh bột, mật rỉ đường. rượu và bánh kẹo. Susu Han và Hương (2018), “Ảnh hưởng của một số
Sản phẩm tạo ra có hàm lượng lipid cộng sự (2019) [7] đã xác định được yếu tố đến khả năng thủy phân khô dầu
đạt 7-11% sinh khối khô và axít các đặc tính tinh sạch và sinh hóa lạc trong sản xuất nước tương bởi chế
trans-linoleic chiếm 17-37% trọng của một fructosyltransferase mới phẩm hỗn hợp Aspergillus oryzae KZ3
lượng lipid. với hoạt tính chuyển hóa FOS cao và Aspergillus awamori HK1”, Tạp chí
từ Aspergillus oryzae S719. Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp, 2,
Sản xuất các axít hữu cơ tr.977-986.
Ngoài ra còn có các enzym khác
Axít hữu cơ được tạo ra bởi sự lên [6] Hongsen Zhang, et al. (2016),
được sản xuất bởi vi nấm, như enzym
men của vi nấm có thể phân thành “High titer gluconic acid fermentation
cellulase được tiết ra bởi Aspergillus
hai nhóm: axít hữu cơ được tạo ra by Aspergillus niger from dry dilute
niger, Penicillium spp.
thông qua lộ trình axít carboxylic acid pretreated corn stover without
và Trichoderma reesei;
hoặc được tạo ra trực tiếp từ đường detoxification”, Journal of Bioresource
enzym pectinases được tạo ra
glucose. Ở nhóm thứ nhất, axít citric Technology, 203, pp.211-219.
bởi Aspergillus spp.; β-glucanase
là axít hữu cơ quan trọng nhất được
được tạo ra bởi Aspergillus [7] Susu Han, et al. (2019), “Purification
tạo ra bởi sự lên men. Sản lượng and biochemical characteristics of
niger, Penicillium spp. Những
hàng năm ước tính khoảng 400.000 a novel fructosyltransferase with a
enzym này được ứng dụng để thúc
tấn được sản xuất chủ yếu bởi vi high FOS transfructosylation activity
đẩy sự tiêu hoá của thực phẩm
nấm Aspergillus niger nhưng cũng from Aspergillus oryzae S719”, Journal
có sợi, sự tinh lọc nước trái cây
có thể sử dụng nấm men Yarrowia of Protein Expression and Purification,
và bia… Enzym lipases được tạo
lipolytica để sản xuất. Axít citric 167, DOI: 10.1016/j.pep.2019.105549.
ra bởi Mucor spp. và Aspergillus
được sử dụng rộng rãi trong công
niger ứng dụng cho sự phát triển
nghiệp thực phẩm, làm chất tạo
hương vị các sản phẩm từ sữa.
hương vị…
Glucose oxidase được tạo ra
Trong nhóm thứ hai, axít gluconic bởi Aspergillus niger đã có nhiều
(sản lượng 50.000 tấn/năm) được ứng dụng trong thực phẩm và y
46
Số 5 năm 2021
nguon tai.lieu . vn
