Nghiên cứu cố định tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae) bằng Ca-alginate ứng dụng lên men ethanol từ dịch nước mía

Đề tài "Nghiên cứu cố định tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae) bằng Ca-alginate ứng dụng lên men ethanol từ dịch nước mía" cho thấy các tế bào nấm men cố định đạt hiệu quả lên men rượu ở dịch nước mía cao hơn gấp 2,6 lần về sản lượng cũng như 1,4 lần về nồng độ ethanol so với lên men rượu từ các tế bào nấm men tự do. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cố định tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae) bằng Ca-alginate ứng dụng lên men ethanol từ dịch nước mía NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH TẾ BÀO NẤM MEN (SACCHAROMYCES CEREVISIAE) BẰNG CA-ALGINATE ỨNG DỤNG LÊN MEN ETHANOL TỪ DỊCH NƯỚC MÍA Nguyễn Bằng Phi1 1. Viện Phát Triển Ứng DụngTÓM TẮT Công nghệ cố định tế bào từ lâu đã được nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ trong cácngành công nghiệp liên quan đến thực phẩm và nhiên liệu sinh học. Trong nghiên cứu này, cáctế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae được cố định theo phương pháp nhốt trong các hạtgel Ca-alginate, sau đó được tiến hành lên men tạo ethanol với dịch nước mía tiệt trùng nhằmđánh giá hiệu quả của các tế bào cố định này đến quá trình lên men. Kết quả nghiên cứu chothấy các tế bào nấm men cố định đạt hiệu quả lên men rượu ở dịch nước mía cao hơn gấp 2,6lần về sản lượng cũng như 1,4 lần về nồng độ ethanol so với lên men rượu từ các tế bào nấmmen tự do. Kết quả này cho thấy hoạt lực cao của tế bào cố định bằng Ca-alginate trong lênmen rượu từ dịch nước mía, và vẫn còn hoạt tính sau 4 lần lên men. Từ khóa: Ca-Alginate, dịch nước mía, ethanol, lên men, tế bào cố định.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Rượu và các đồ uống có chứa ethanol từ lâu đã là một loại đồ uống được yêu thích trêntoàn thế giới. Nhiều loại hình sản xuất lên men rượu truyền thống và công nghiệp vẫn luôn đượcduy trì, phát triển và mở rộng cho đến hiện tại. Cùng với đó là việc ứng dụng khoa học - côngnghệ để cải tiến và nâng cao hiệu quả quá trình lên men vẫn luôn là một chủ đề nghiên cứu hấpdẫn kể cả hàn lâm và ứng dụng. Bên cạnh việc cải thiện các chủng nấm men Saccharomycescerevisiae bằng chủng Spathaspora passalidarum, Scheffersomyces stipites (Nakanishi và nnk.,2017) hoặc thay đổi cơ chất thì việc cố định tế bào cũng là một kỹ thuật cho thấy hiệu quả caotrong việc lên men ethanol. Cố định tế bào được định nghĩa là việc bao bọc, lưu trữ hay gắn cáctế bào nấm men lên một chất mang thông qua nhiều phương pháp như nhốt trong gel, hấp phụ,liên kết ion hay liên kết nguyên tử mà không ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của tế bào(Bayrock và Michael Ingledew, 2001; Hương và nnk., 2012). Việc cố định này giúp làm tăngmật độ tế bào nấm men trong một diện tích hạt xác định, hạn chế ảnh hưởng của các tác nhângây độc và sự di chuyển tự do của tế bào trong quá trình lên men, qua đó nâng cao hiệu quả củaquá trình lên men đồng thời lượng tế bào cố định có thể được tái sử dụng cho các lần sau vớihoạt tính ổn định. Hiện nay, phương pháp cố định được áp dụng phổ biến và rộng rãi nhất làbọc các tế bào cố định trong gel Ca-alginate và k-carrageenan vốn là các polyme tự nhiên,không gây độc cho tế bào và dễ tạo gel (Mater và nnk., 1995). Mía là loại thực vật có khả năngchuyển hóa bức xạ mặt trời thành sinh khối cao với tổng hàm lượng đường lên men chiếmkhoảng 12-17% với 90% là saccarose và 10% là glucose và fructose (Zabed và nnk., 2014).Đây cũng là loại cơ chất chính cho sản xuất ethanol ở Brazil (Ghosh và nnk., 2003). 205 Tại Việt Nam, diện tích mía cả nước là 298.200 ha với năng suất mía bình quân đạt 63,9tấn/ha (Phong và nnk., 2019). Dịch nước mía là một loại cơ chất có khả năng lên men rượu vớihàm lượng đường khử cao trong điều kiện tối ưu có thể sinh ra lượng ethanol đạt 10,58%. Dođó, việc ứng dụng các tế bào nấm men cố định trong việc lên men ethanol với nguồn dịch épmía hứa hẹn là một kỹ thuật giúp nâng cao năng suất tạo ethanol và tạo thêm giá trị gia tăngcho nông sản mía của Việt Nam.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện với dòng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisae (Công tyAB Mauri Việt Nam) và dịch ép mía được mua ở các tiệm ép nước mía trên địa bàn Thành phốThủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp cố định tế bào nấm men Tế bào nấm men được cố định theo phương pháp của Yu và nnk., 2007 như sau: 0,5gNấm men được nhân giống trên môi trường có chứa 60 g/l glucose, 3 g/l (NH4)2SO4, 0,5 g/lMg2SO4.7H2O, 0,6 g/l K2HPO4, và 5 g/l cao nấm men ở nhiệt độ phòng. Sau đó, tiến hành lytâm thu sinh khối nấm men và rửa nhanh trong dung dịch nước muối sinh lý 0,85% trong 10giây. Sinh khối tế bào sau đó được khuấy đều trong hỗn hợp gel Na-Alginate 2% đến khi sinhkhối tan hoàn toàn và đi qua dung dịch CaCl2 2% trong vòng 30 phút. Các hạt gel chứa tế bàocố định được thu hồi và bảo quản lạnh trong dung dịch CaCl2 0,5%. 2.2.2. Phương pháp lên men100ml dịch ép mía sau khi được xử lí tách cặn và khử trùng được cho vào các bình lên men500ml. Bổ sung lần lượt vào các bình lên men lượng nấm men theo các nghiệm thức: 0,5g nấmmen; 0,5g nấm men + 5g hạt tế bào cố định; 10g hạt tế bào cố định. Quá trình lên men đượcdiễn ra ở nhiệt độ từ 28-30 0C trong 2 n ...