- TUYỂN CHỌN NẤM MEN CHỊU NHIỆT VÀ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN LÊN MEN RƯỢU VANG KHÓM. - Khóm, lên men ethanol, nấm men chịu nhiệt, rượu vang khóm, S. - Mục tiêu của nghiên cứu là tuyển chọn và định danh các dòng nấm men có khả năng chịu nhiệt, chịu cồn và khảo sát các điều kiện lên men rượu vang khóm. - Kết quả đã tuyển chọn được 7/23 dòng nấm men (Y8, Y32, YVN7, Y81, Y34, Y54 và Y80) có khả năng lên men tốt từ dịch khóm ở 37 o C, hàm lượng ethanol sinh ra trong khoảng v/v). - Dòng nấm men S. - cerevisiae Y8 được tuyển chọn do có khả năng lên men tốt nhất, với lượng ethanol sinh ra cao nhất ở 37 o C và 40 o C lần lượt là 7,45% (v/v) và 4,18 % (v/v). - Điều kiện lên men rượu vang khóm thích hợp của dòng S. - cerevisiae Y8 ở 37 o C với thời gian lên men 5 ngày, hàm lượng đường 18,6°Brix và mật số nấm men 10 7 tế bào/mL, hàm lượng ethanol đạt 10,03% (v/v) với hiệu suất lên men đạt 80,85%.. - Tuyển chọn nấm men chịu nhiệt và nghiên cứu điều kiện lên men rượu vang khóm. - Nấm men có tiềm năng rất lớn trong việc lên men chuyển hóa đường thành ethanol (một thành phần quan trọng trong rượu vang nói riêng và sản phẩm lên men ethanol nói chung). - Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của nấm men như nguồn carbon, nguồn nitơ, pH, đặc biệt là nhiệt độ và hàm lượng ethanol (Keating et al., 2006). - Do đó, đặc tính chịu nhiệt và chịu ethanol của nấm men rất quan trọng trong việc tổng hợp ethanol thông qua quá trình lên men được thực hiện bởi nấm men. - Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự lên men tạo ethanol của nấm men (Heard và Fleet, 1988). - Hơn nữa, sử dụng nấm men chịu nhiệt độ cao có thể giúp cho quá trình lên men diễn ra nhanh, nguy cơ nhiễm vi sinh vật giảm, giảm nồng độ oxy, chất khí khác,… (Roehr, 2001) và giảm được chi phí đầu tư cho thiết bị làm mát mang lại lợi ích kinh tế (Limtong et al., 2007. - Saccharomyces cerevisiae là chủng nấm men truyền thống được ứng dụng trong lên men rượu và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lên men ethanol (Radecka et al., 2015). - cerevisiae chịu được giá trị pH thấp, hàm lượng đường và nồng độ ethanol cao nhưng hiệu suất lên men ở nhiệt độ trên 35 o C khá thấp (Nevoigt, 2008).. - Chủng nấm men K. - marxianus DMKU 3-1042 được phân lập từ đất trồng mía có khả năng lên men và chịu nhiệt đến 45 o C (Limtong et al., 2007) và được sử dụng trong nhiều nghiên cứu về sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng lên men của nấm cả về cơ chế sinh hóa và sinh học phân tử (Nonklang et al., 2008. - Từ lâu trái cây đã được chế biến để tạo ra các sản phẩm khác nhau nhưng vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho con người như: làm mứt, trái cây sấy khô, dịch trái cây lên men để tạo ra các sản phẩm rượu, rượu vang trái cây. - Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm tuyển chọn, định danh các chủng nấm men chịu nhiệt triển vọng có khả năng lên men ethanol từ dịch ép khóm và xác định các điều kiện lên men rượu vang khóm ở nhiệt độ cao.. - và sơ tuyển dựa vào đặc tính chịu nhiệt, khả năng lên men ethanol được lưu trữ ở phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ (Ngo Thi Phuong Dung et al., 2015) và chủng Kluyveromyces marxianus DMKU 3-1042 (Trường Đại học Yamaguchi, Nhật Bản).. - 2.2 Thử nghiệm khả năng lên men rượu vang khóm ở 37°C. - Chủng 1 mL (mật số 10 8 tế bào/mL) các dòng nấm men và chủng K.. - Kiểm tra dịch lên men với các chỉ tiêu như pH, Brix, hàm lượng đường và hàm lượng ethanol để tính toán hiệu suất lên men.. - 2.3 Thử nghiệm khả năng lên men rượu vang khóm ở 40°C. - Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các dòng nấm men được tuyển chọn từ kết quả lên men ở 37°C. - Ủ lắc 150 vòng/phút trong 5 ngày lên men ở nhiệt độ 40°C trong tủ ủ lắc (Incucell 111, Đức).. - 2.4 Định danh các chủng nấm men chịu nhiệt được tuyển chọn. - Các dòng nấm men chịu nhiệt tuyển chọn được tăng sinh trong 10 mL môi trường YPD ở 37°C trong 24 giờ. - 2.5 Khảo sát điều kiện lên men rượu vang khóm bằng nấm men chịu nhiệt. - Sử dụng 1 dòng nấm men có khả năng lên men mạnh nhất từ thử nghiệm lên men ở 37°C và 40°C.. - Nấm men được tăng sinh khối trong môi trường YDP đến khi mật số đạt 10 8 tế bào/mL. - Pha loãng dịch nấm men với các mật số và 10 7 tế bào/mL (mật số nấm men sau khi chủng vào bình tam giác lần lượt đạt và 10 5 tb/mL).. - 22,8°Brix) và thời gian lên men (5, 7 và 9 ngày). - Mỗi nghiệm thức lên men được thực hiện với 99 mL nước ép khóm trong bình tam giác 250 mL ở 37 o C. - Các chỉ tiêu phân tích như pH, Brix, hàm lượng đường và ethanol sau khi lên men ở các mốc thời gian bố trí thử nghiệm.. - 3.1 Khả năng lên men rượu vang khóm ở 37°C. - Kết quả khả năng lên men của 23 dòng nấm men chịu nhiệt và chủng K. - Sau 5 ngày lên men, pH và Brix của dịch khóm giảm, pH kết thúc lên men trong khoảng pH ban đầu là 4,5) và Brix ở mức Brix ban đầu là 20. - Hiệu suất lên men dao động trong khoảng tương ứng với lượng đường tiêu thụ g. - Dòng nấm men Y8 (được phân lập từ ca cao) có khả năng với hàm lượng ethanol đạt cao nhất là 7,45% (v/v), khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%, so với các chủng còn lại, tiếp đến là dòng Y32 với hàm lượng ethanol đạt 7,01% (v/v). - Ngoài ra, các chủng nấm men có khả năng lên men. - (v/v) với hiệu suất lên men tương ứng 56,62%;. - Bảng 1: Kết quả sau lên men của các dòng nấm men trong dịch khóm ở 37 o C Chủng. - nấm men. - pH sau lên men. - Brix sau lên men. - Hiệu suất lên men. - Hiệu suất lên men ở 37 o C trong cơ chất dịch khóm của các dòng nấm men khá thấp, theo nghiên cứu của Alain et al. - (1987), khi lên men ethanol từ dịch khóm, hiệu suất lên men ethanol thay đổi đáng kể theo nhiệt độ, khảo sát lên men ở các mức nhiệt độ 25 o C, 30 o C, 32 o C và 35 o C thu được hiệu suất lên men ethanol lần lượt là và 89%.. - Hàm lượng ethanol đạt được ở mức và w/v) khi lên men ở 30°C và 35°C bởi dòng S. - Khi đạt được hiệu suất lên men cực đại ở nhiệt độ nhất định nếu càng tăng nhiệt độ, hiệu suất sẽ theo chiều hướng giảm.. - Dựa vào kết quả phân tích thống kê, 7 dòng có khả năng lên men ethanol cao ở 37 o C trong dịch. - khóm là Y8, Y32, Y34, Y54, Y80, Y81 và YVN7, với hàm lượng ethanol sau lên men trong khoảng v/v) và hiệu suất lên men đạt . - Bảy dòng này được tuyển chọn để tiếp tục thử nghiệm khả năng lên men ở 40 o C trong dịch khóm.. - 3.2 Khả năng lên men rượu vang khóm ở 40°C. - Kết quả lên men ở 40 o C trong dịch khóm của 7 dòng nấm men và chủng K. - Kết quả cho thấy khi các dòng nấm men lên men trong cơ chất dịch khóm ở điều kiện nhiệt độ cao (40 o C) tạo ra độ cồn khá thấp vì nhiệt độ ức chế lên khả năng hoạt động của chúng. - Dòng nấm men Y8 lên men với hàm lượng ethanol và hiệu suất lên men cao nhất lần lượt là 4,18% (v/v) và 56,38%, lượng đường tiêu thụ 116,40 g. - men của dòng nấm men Y8 khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% so với các dòng nấm men còn lại (trừ chủng Y34 với hiệu suất lên men đạt 42,8. - Các dòng nấm men Y34, Y54, Y80, Y81,. - Riêng dòng nấm men Y32 không có khả năng lên men ở nhiệt độ 40 o C.. - Bảng 2: Kết quả sau lên men của các dòng nấm men trong dịch khóm ở 40 o C Chủng. - nấm men pH sau lên. - dụng (g/L) Hiệu suất lên men. - Kết quả cho thấy sự ảnh hưởng rất lớn của nhiệt độ đến khả năng lên men của nấm men (Hình 1).. - Nhiệt độ tối ưu để lên men ethanol khoảng 25-30 o C và hàm lượng ethanol giảm ở 40 o C, nhiệt độ càng cao nấm men càng bị ức chế và giảm hoạt tính lên men (Tahir et al., 2010). - (2007) trên dịch ép nước mía cũng thấy rằng có sự thay đổi hàm lượng ethanol khi thay đổi nhiệt độ lên men như dòng K. - Kết quả nghiên cứu trên 2 dòng nấm men S. - paradoxus phân lập từ ca cao có khả năng chịu nhiệt cho thấy khi lên men trong rỉ đường với hàm lượng ethanol đạt 7,36% và 7,40% (v/v) ở 30 o C nhưng giảm xuống còn 4,15%. - v/v) khi lên men ở nhiệt độ 37 o C và 40 o C Kết quả lên men ở 37°C cũng như ở 40°C được. - tổng hợp và so sánh ở Hình 1 cho thấy dòng nấm men Y8 có khả năng lên men tốt ở cả nhiệt độ 37 o C (hàm lượng ethanol đạt 7,45% (v/v) với hiệu suất. - lên men 74,56%) và 40 o C (ethanol đạt 4,18% (v/v) với hiệu suất 56,38%) nên được chọn để xác định điều kiện lên men tối ưu rượu vang khóm ở 37°C.. - Hàm lượng ethanol. - Dòng nấm men. - 3.3 Định danh nấm men chịu nhiệt được tuyển chọn. - Các dòng nấm men Y8, Y32, Y34, Y54, Y80 và Y81 được xác định là loài S. - cho thấy cây phát sinh loài phân ra thành 2 nhánh riêng biệt, nhánh thứ nhất bao gồm các dòng nấm men S. - 3.4 Kết quả thử nghiệm các điều kiện lên men rượu vang khóm. - cerevisiae Y8 được sử dụng cho thử nghiệm các điều kiện lên men rượu vang khóm với 3 nhân tố: mật số nấm men tb/mL), Brix (14,2. - 22,8%) và thời gian lên men (5, 7 và 9 ngày). - Kết quả cho thấy có sự ảnh hưởng rõ rệt của hàm lượng đường đối với kết quả lên men (Bảng 3). - Bảng 3: Kết quả điều kiện lên men tối ưu rượu vang khóm ở 37 o C Nghiệm. - Mật số nấm men và thời gian lên men cũng là những yếu tố ảnh hưởng đến sự lên men. - Mật số nấm men thấp khi vào môi trường mới cần có thời gian thích nghi, phát triển đến mật số thích hợp và khi thời gian lên men ngắn sẽ làm hạn chế khả năng lên men tối đa của nấm men như nghiệm thức 1 (5 ngày - 14,2°Brix - 10 5 tb/mL) và 19 (5 ngày - 22,8°Brix - 10 7 tb/mL), hàm lượng ethanol chỉ đạt 2,5% (v/v) và 4,40% (v/v) (Hình 3). - Nếu mật số nấm men thấp nhưng kéo dài thời gian lên men sẽ làm ảnh hưởng đến tiến độ, tốn chi phí, thời gian cho việc lên men. - Ban đầu, nồng độ ethanol khá thấp, sau đó mật số nấm men tăng lên và nồng độ ethanol bắt đầu tăng, hàm lượng đường giảm, nhưng khi qua giai đoạn tối ưu cho lên men nếu kéo dài thời gian lên men khi hàm lượng còn lại quá thấp thì hàm lượng ethanol không tăng mà bắt đầu giảm (Tahir et al., 2010).. - Nghiệm thức 17 (9 ngày - 18,6°Brix – 10 6 tb/mL) có hàm lượng ethanol đạt cao nhất là 8,70% (v/v) và hiệu suất lên men đạt 73,65%. - Trong đó, nghiệm thức 12 (5 ngày - 18,6°Brix - 10 7 tb/mL) có hàm lượng ethanol cao nhất, đạt 10,03% (v/v) tương ứng với hiệu suất lên men là 80,85%. - nhiệt độ và áp suất thẩm thấu lên nấm men (Tahir et al., 2010).. - Hình 3: So sánh hàm lượng ethanol sau lên men giữa các nghiệm thức ở 37°C Trong cùng điều kiện về mật số giống chủng. - 10 7 tb/mL, nghiệm thức 12 (5 ngày - 18,6°Brix - 10 7 tb/mL) cũng là nghiệm thức có thời gian lên men ngắn nhất (5 ngày) so với thời gian lên men 7 và 9 ngày ở các nghiệm thức khác. - Kết quả cho thấy nấm men S. - cerevisiae Y8 là dòng chịu nhiệt có hoạt lực cao và có khả năng ứng dụng trong lên men sản xuất rượu vang khóm.. - Như vậy, từ kết quả thử nghiệm trên đã xác định được các điều kiện lên men rượu vang khóm bao gồm hàm lượng đường ban đầu là 18,6°Brix, mật số giống chủng 10 7 tb/mL và thời gian lên men 5 ngày ở 37°C cho sản phẩm có hàm lượng ethanol đạt cao nhất là 10,03% (v/v) và hiệu suất lên men là 80,85%.. - Từ kết quả nghiên cứu đã tuyển chọn được 7 dòng nấm men (Y8, Y32, Y34, Y54, Y80, Y81 và YVN7) có khả năng lên men ethanol ở 37 o C trong dịch khóm với hàm lượng ethanol đạt 4,37-7,45%. - Dòng nấm men Y8 có khả năng lên men rượu vang khóm tốt ở cả 37°C và 40°C, hàm lượng ethanol đạt lần lượt là 7,45% và 4,18% (v/v). - Các dòng nấm men tuyển chọn được định danh là S.. - Các điều kiện lên men rượu vang khóm được xác định với hàm lượng đường ban đầu là 18,6°Brix, mật số giống chủng 10 7 tb/mL, lên men trong 5 ngày ở 37°C cho sản phẩm có hàm lượng ethanol đạt cao nhất là 10,03%. - (v/v) và hiệu suất lên men là 80,85%.. - Phân lập, tuyển chọn nấm men và xác định điều kiện ảnh hưởng quy trình lên men rượu vang dưa hấu