Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột nấm men giầu kẽm hữu cơ làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng

Nấm men từ lâu đã được xem là đối tượng tiềm năng với ngành Công nghiệp thực phẩm trong nước cũng như trên thế giới, trong đó phổ biến nhất là công nghiệp sản xuất bia. Ứng dụng của nấm men trong sản xuất bia đã được biết đến từ rất xa xưa, ngày nay nấm men được nghiên cứu, tuyển chọn, phân lập có rất nhiều loài với nhiều hình thái lên men: lên men chìm và lên men bề mặt. Với mỗi công nghệ lên men lại cho ra những sản phẩm đặc trưng riêng. Ngoài ra, nấm men còn được nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều trong chăn nuôi. Lĩnh vực ứng dụng nấm men hiện chúng ta đang tập trung phát triển theo những hướng sau: lĩnh vực sản xuất sinh khối tế bào, lên men thức ăn bột đường và sản xuất chế phẩm sinh học, trong đó hướng sử dụng chính sinh khối nấm men là một trong những hướng đi tiềm năng. Bên cạnh việc sử dụng sinh khối nấm men như một nguồn dinh dưỡng phong phú có đầy các yếu tố dinh dưỡng cơ bản, các nguyên tố vi lượng và nguồn vitamin dồi dào thì nấm men còn được bổ sung tăng cường thêm các yếu tố khác để sản xuất ra các sản phẩm thực phẩm chức năng có giá trị dinh dưỡng cao, có vai trò hỗ trợ trong việc tăng cường sức khỏe. Một trong những đặc điểm đang rất được quan tâm ở nấm men chính là khả năng tích lũy kim loại nói chung, khả năng tích lũy kẽm nói riêng. Đặc tính này đang được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có ứng dụng trong công nghệ chế biến để sản xuất những sản phẩm có chứa các nguyên tố vi lượng quan trọng bổ sung cho cơ thể con người.

Việc nghiên cứu để tạo ra quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm bột nấm men giàu kẽm có thành phần dinh dưỡng đa dạng, cân đối, đảm bảo vệ sinh an toàn làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất thực phẩm chức năng là rất cần thiết, do đó, nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Thị Minh Khanh, Viện Công nghiệp Thực phẩm đứng đầu đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột nấm men giầu kẽm hữu cơ làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng”.

Sau một thời gian thực hiện, Đề tài thu được các kết quả như sau:

1. Từ 96 chủng nấm men Saccharomyces trong Bộ sưu tập giống của Trung tâm Vi sinh vật công nghiệp Việt Nam đã tuyển chọn được 03 chủng nấm men có khả năng tích lũy kẽm cao, cụ thể là: Saccharomyces cerevisiae CNTP 4007 -7,5 mg/g; S Saccharomyces cerevisiae CNTP 4087-8,92 mg/g; Saccharomyces cerevisiae CNTP 4080-7,65 mg/g (Hàm lượng kẽm tính theo trọng lượng sinh khối khô. Các chủng được nuôi trong môi trường Sabouraud có bổ sung 1g/l muối Zn(NO3).

2. Đã xác định được các yếu tố công nghệ cho quá trình tích lũy kẽm cũng như sinh khối của chủng S. cerevisiae CNTP 4087 như sau:

Thành phần môi trường: glucose 100 g/l; yeast extract 5 g/l; MgSO4 0,5 g/l; Fe2(SO4)3: 0,5g/l; KH2PO4: 3g/l; ZnSO4 1,5 g/l, pH về 6,5; Các yếu tố công nghệ khác: nhiệt độ lên men 30 độ C, thời gian lên men quy mô phòng thí nghiệm là 48 giờ, lắc 150rpm, môi trường tiệt trùng ở 121 độ C

3. Hoàn thiện các phương pháp công nghệ sản xuất bột nấm men giầu kẽm ở giai đoạn xử lý và thu nhận sản phẩm cụ thể là:

- Phá tế bào bằng phương pháp tự phân (Nhiệt độ 50 độ C, pH 5,5, 5% NaCl, 5% ethanol (95%), 36 giờ) và thủy phân ở điều kiện trên có bổ sung thêm 0,3% enzym Flavourzyme, trong 12 giờ;

- Xử lý mùi, mầu: Than hoạt tính 3%, nhiệt độ 80 độ C, thời gian 90 phút;

- Ly tâm thu sản phẩm: Nhiệt độ đầu vào 95 độ C, dịch 15oBx, tốc độ bơm dịch 5l/giờ, bổ sung 15% chất trợ sấy (Maltodextrin) so với nồng độ chất khô.

4. Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất bột nấm men giầu kẽm quy mô 7-10kg/mẻ với những cải tiến công nghệ từ quy mô phòng thí nghiệm:

 - Nhiệt độ tiệt trùng môi trường 110 độ C trong 20 phút, để nguội tự nhiên xuống còn 60 độ C sau đó chạy lạnh đưa về nhiệt độ lên men

- Tăng tốc độ khuấy từ 150rpm (ở quy mô 20L) lên đến 200rpm

- Thời gian lên men: 40 giờ

- Dùng chất phá bọt axit oleic khi cần phá bọt - Sau khi kết thúc lên men làm lạnh về 10 độ C và để lắng trong 3 giờ sau đó chuyển sang ly tâm (Làm tương tự như trong giai đoạn rửa sinh khối)

5. Nghiên cứu xây dựng được 02 quy trình công nghệ:

- Quy trình công nghệ sản xuất bột nấm men giầu kẽm hữu cơ quy mô 7-10kg/mẻ

- Quy trình công nghệ sản xuất viên nấm men giầu kẽm

6. Thiết kế lựa chọn được 01 mô hình thiết bị sản xuất bột nấm men giầu kẽm quy mô 7-10kg/mẻ.

7. Sản xuất được: Bột nấm men giầu kẽm hữu cơ: 112,8 kg có hàm lượng kẽm: 6,8 mg/g; độ ẩm: 6,09%; Tro: 8,4g/100g; Protein: 48,5g/100g; Lipid: 1,96g/100g; Viên nấm men giầu kẽm: 22,8 kg có: Hàm lượng kẽm: 5,2 mg/viên; độ ẩm 6,6%; tro 5,58g/100g; protein 40,0 g/100g; lipid 1,51 g/100g, nitrogen amin 4,8%.

8. Kết quả xác định độc tính cấp LD50, bán trường diễn, khả năng kích thích miễn dịch: Bột nấm men giầu kẽm không gây độc tính cấp trên động vật thực nghiệm là chuột theo đường uống; Bột nấm men giầu kẽm (5,7mg/g) ở các liều dùng 31,25 mg; 125mg; 500mg; 1000mg; 2000mg/ kg/ngày trong thời gian 28 ngày không ảnh hưởng đến trọng lượng gan, thận, lá lách của chuột thí nghiệm, không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu huyết học. Bột nấm men giầu kẽm có khả năng kích thích miễn dịch thông qua việc kích thích sản xuất hợp chất Interleukin-2.

9. Tuyển chọn được 02 chủng nấm men Moniliella có hiệu suất chuyển hóa đường erythritol cao: Moniliella megachiliensis TBY3438.2: Hiệu suất chuyển hóa 50,08% (129,3 g/l); Moniliella megachiliensis TBY 3406.6; Hiệu suất chuyển hóa 50,26% (133,5g/l)

10. Nghiên cứu các đặc điểm hình thái các đặc tính sinh trưởng của chủng M. megachiliensis TBY 3406.6 và lựa chọn được môi trường cũng như điều kiện sinh trưởng thu sinh khối (nhân giống) của chủng này: 30% glucose, 1,5% cao nấm men, 0,1% ure; 0,1% KH2PO4. Nuôi ở nhiệt độ 28 độ C trong điều kiện lắc 150rpm.

11. Lựa chọn được những điều kiện phù hợp để thủy phân tinh bột sắn thu dịch đường glucose làm môi trường cho quá trình lên men: Nồng độ tinh bột: 30%; Quá trình dịch hóa: nồng độ enzyme 0,1%; nồng độ chất khô 30%; thời gian 40 phút; nhiệt độ 95 độ C; pH= 6; Quá trình đường hóa: Nồng độ enzyme glucoamylase 0,15% thời gian đường hóa 48 giờ, nhiệt độ là 55 độ C, pH =5,0.

12. Lựa chọn các điều kiện phù hợp cho quá trình lên men thu đường erythritol từ tinh bột sắn: Môi trường lên men: 300 g/l glucose 10g/l cao nấm men, 1g/l urê; Điều kiện lên men: Nhiệt độ 30 độ C; pH -5,5; thời gian nuôi cấy 9 ngày (Quy mô 20kg/mẻ), khuấy lắc 200 rpm.

13. Nghiên cứu đã lựa chọn các điều kiện làm sạch, kết tinh, thu hồi sản phẩm đường erythritol;

14. Nghiên cứu xây dựng được 03 quy trình công nghệ: Quy trình công nghệ sản xuất erythritol từ tinh bột; Quy trình công nghệ sản xuất nước uống dâu tằm chứa erythritol≥10% và Quy trình công nghệ sản xuất viên nén erythritol.

15. Sản phẩm - Bột đường erythriol: 118 kg - Nước uống dâu tằm (erythritol≥10%): 5026 lít - Viên nén đường erythritol (80%): 7000 viên

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15493/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)