Lên men lactic để bảo quản và sử dụng thức ăn trong chăn nuôi_chương 1
Khái niệm
Ủ xanh( hay ủ tươi ) là phương pháp sinh học đặc biệt có tác dụng và bảo quản thức ăn xanh .
Ủ xanh thức ăn có ý nghĩa kinh tế lớn , nhờ đó người ta có thể thu hoạch thức ăn xanh vào bất kỳ thời tiết nào , tránh được thiệt hại vì phải thu hoạch vào mùa mưa . Ngoài ra thức ăn ủ xanh giữ được chất dinh dưỡng nhiều hơn so với thức ăn xanh phơi khô . Giá trị dinh dưỡng của chất ăn xanh phơi khô có thể bị giảm 50%...
CHƯƠNG I : LÊN MEM LACTIC ĐỂ BẢO QUẢN VÀ SỬ DỤNG THỨC ĂN
TRONG CHĂN NUÔI .
1.1 Khái niệm
Ủ xanh( hay ủ tươi ) là phương pháp sinh học đặc biệt có tác dụng và bảo quản
thức ăn xanh .
Ủ xanh thức ăn có ý nghĩa kinh tế lớn , nhờ đó người ta có thể thu hoạch thức ăn
xanh vào bất kỳ thời tiết nào , tránh được thiệt hại vì phải thu hoạch vào mùa mưa .
Ngoài ra thức ăn ủ xanh giữ được chất dinh dưỡng nhiều hơn so với thức ăn xanh
phơi khô . Giá trị dinh dưỡng của chất ăn xanh phơi khô có thể bị giảm 50% , còn
thức ăn ủ xanh giảm không quá 5- 10%. Ủ xanh còn cho phép sử dụng được hầu hết
các chế biến nông nghiệp, thức ăn thiên nhiên rẻ tiền như thân , lá khoai tây, đây lá
khoai lang, củ cải, bắp cải, xu hào….
Cách dự trữ thức ăn xanh đã có từ thời cổ ai cập. Người ta đem món thức ăn xanh
tươi ( cỏ, rơm rạ, thân cây ngô….) Vào hố đất hay thấp cao trong một thời gian để tạo
thành một loại thức ăn lên men cho gia súc ăn. Từ 1850 trở đi ủ xanh đã trở thành
một nhành công nghiệp chế biến thức ăn ở Châu Âu sau đó lan truyền sang các nước
khác trên thế giới.
Nước ta có miền nhiệt đới có thức ăn xanh quanh năm nên vấn đề ủ xanh thức ăn
chưa được áp dụng nhiều. Tuy nhiên muốn đưa chăn nuôi lên sản xuất lớn nhất là
chăn nuôi đại gia súc thì vấn đề ủ xanh thức ăn là rất thiết thực để bảo đảm nguồn
thức ăn xanh quanh năm cho gia súc .
1.2 Nguyên lý ủ xanh
Ủ xanh là xếp chặt thức ăn vào hố ủ để không khí không lọt vào từng klhó thức ăn
trong một thời gian sau đó . trong quá trình ủ do những hoạt động sinh lý thực vật và
vi sinh vật sản sinh ra các a xít hữu cơ mà chủ ếu là a xitlactic có tác dung bảo quản
thức được lâu không bị hỏng.
- Quá trình sinh lý thực vật ( hô hấp của tế bào ).
Tế bào thực vật còn sống thường xảy ra quá trình hô hấp phân giải đường làm hao
tổn chất khô, giải phóng năng lượng nhận làm cho khối ủ tăng lên :
C6H12O6 + 6 O2 6CO2 + 6H2O +674 kal
- Quá trình tạo thành các a xít hữu cơ .
Khi thức ăn bị xếp chặt và bịt kín, không khí đẩy ra ngoài làm cho môi trường trở
nên yếu khí phần lớn vi khuẩn hiếu khí và tế bào thực vật bị tiêu diệt , chỉ còn các
vi khuẩn yếm khí bao gồm : nhóm vi khuẩn lắc tíc (đồng hình: home femen tative
lac tic axide và dị hình heten femen tative lactic axide ), vi khuẩn butyric,
eschencha, klebsiella, bacillus, closotudium, streptocous, lenconostoc,
lacsobaullus và pedlucoccus ).
Trang 1
Vi khuẩn E.coli phát triển đầu tiên chuyển đường của thực vật thành các sản
phẩm như: HCOOH, CH3COOH, C2H5OH, CO2, CH3CHOHCOOH và
C3H7COOH . Nhóm này phát triển tốn ở khoảng nhiệt độ 20 – 400C, đình chỉ
phát triển ở t > 500C và ph < 4,5.
E.coli còn phân huỷ protein thành NH3 và một số độc tố khác , tuy nhiên nó bị
ác chế bởi vi khuẩn lactic sau đó .
Nhóm vi khuẩn lactic chỉ chiếu 1% tổng số vi khuẩn thực vật , nó phát triển
trong môi trường yếm khí và sẽ quyết định phần chất và thức ăn ủ xanh.Cần có
3 yếu tố giúp cho vi khuẩn láctic phát triển tốt là : yếm khí, đủ đường và mật độ
tế bào vi khuẩn đủ lớn. Nếu các yếu tố này được đảm báo thì đường sẽ được
chuyển hoá thành phần lớn axitlactic:
C6H12O6 2H3CHOHCOOH
Để độ ph khối thức ăn đạt 3,5 – 4,2 ( với ủ tươi để đạt độ pH này cần có 1,5 –
2% axitlactic) . Ở độ pH thấp này sẽ đình chỉ moị hoạt động của vi sinh vật kể
cả chính vi khuẩn lactic , thức ăn được bảo quản tốt không bị hư hỏng .
- Quá trình lên men gây thối hỏng thức ăn ủ xanh.
Bất kỳ yếu tố nào hạn chế sự phát riển của vi khuẩn lactic như : sự yếm khí ,
không đủ không đuờng thì sự hình thành axitlaxtic chậm lại sẽ tạo điều kiện
cho sự len men gây thối hỏng , làm mất đi 60 – 70% giá trị dinh dưỡng của
thức ăn .
Nhóm vi khuẩn butylic có điều kiện sống ăn bám giống như vi khuẩn lactic
nhưng ở nhiệt độ pH >4,2 , top = 35 – 400C , sử dụng đường và chính axitlactic
để tạo thành axitbutyric :
vk butyric
C6H12O6 C3H7COOH + 2CO2 + 2H2
vk butyric
2CH3CHOHCOOH C3H7COOH + CO2 + 2H2
Kết quả là độ axit của môi trường thức ăn giảm xuống tạo điều kiện cho nhóm
vi khuẩn gây thối phát triển , điển hình là các giống Bacterium.coli, Bact.
Proteus, clostridium, bacillus…. Chúng phân giả các axít amin và protein bằng
con đường khử cacboxyl và khử amin để tạo nên các xctvaxit, amin và NH3 có
mùi và độc làm cho thức ăn không thể sử dụng được .
1.3 Các điều kiện kỹ thuật của quá trình ủ xanh thức ăn .
- Điều kiện yếm khí : đây là điều kiện quan trọng, nếu trong khối thức ăn xanh
đem ủ có không khí lọt vào thì các con vi khuẩn gây thối dễ phát triển. Trong điều
kiện hiếu khí khoảng 2 – 3 ngày đầu sau khi ném thức ăn vào hố ủ hay tháp ủ vi khuẩn
lactic đã phát triển mạnh , axiclacyic và axitaxetic được tích luỹ , thức ăn trở nên chua
dần rồi đạt đến độ pH làm đình chỉ hoạt động của các loài vi sinh vật . Nếu thức ăn
được ủ tốt lượng axit tích luỹ có thể đạt đến 6 – 8% với độ pH = 4 – 4,5%
- Thành phần nguyên liệu đem ủ xanh:
Trang 2
Thức ăn đem ủ xanh phải chứa một lượng đường nhất định nào đó đi sâu sinh ra
lượng axit cần thiết để độ pH trong khối thức ăn không vượt quá 4,2 . Nếu thức ăn xanh
có ít đường hoà tan mà lại có nhiều tinh bột và protein thì vi khuẩn butyric và vi khuẩn
gây thối dễ phát triển làm hư hỏng thức ăn . Vì vậy thức ăn xanh đem ủ phải có hiệu số
đưởng ra :
E–F>0
Trong đó E là lượng đường thực tế có trong thức ăn ban đầu, phần trăm chất khô .
F là hạn độ đường tối thiểu .
chỉ số F phụ thuộc vào chủ yếu vào bản chất mà trong thức ăn xanh và được xác định
theo công thức : F = B * 1,7
trong đó B là số gam axitlactic nồng độ 0,1M cho vào 100g chất khô của thức ăn để đạt
được độ pH = 4,2 .
1,7 là chỉ số của 100/60 ( cứ 100g đường hexoza khi lên men lactic hoàn toàn
thì tạo thành 60g axitlactic).
VD : với thân cây ngô tươi ta xác định được B = 2,91g ; vậy F = 2,91 * 1,7= 4,93%
- Khả năng ủ xanh, căn cứ vào hiệu số đường dư ta có 3 nhóm thức ăn sau đây :
+ Thức ăn có hiệu số đường dư từ 3 – 16 thuộc loại dễ ủ xanh ( hàm lượng đường
thực tế lớn hơn hạn độ dường tối thiểu ) , trong đó thân cây ngô thuộc loại ủ xanh
rât tốt nhưng có hàm lượng cao 22 – 27% chất khô.
+ Thức ăn có hiệu số đường dư từ 4 – 0 thuộc loại có ủ xanh .
Thức ăn có hiệu số đường dư từ 4 trở xuống thuộc loại không thể ủ riêng được trong
điều kiện bình thường.
Loại thức ăn Tỉ lệ % theo chất khô Khả năng ủ
Hạn độ đường tối Hàm lượng Hiệu số đường xanh
thiểu đường thực tế dư
Thân cây ngô 4,93 26,79 21,86 dễ ủ
Quỳ hướng 5,40 10,90 5,50 dễ ủ
dương
Thân yến mạch 2 – 2,4 10,90 8,5 – 8.9 dễ ủ
Rau củ 7,41 24,90 17,49 dễ ủ
Cây đậu ván sai 5,7 – 6,9 7,7 – 7,9 1,2 – 1,3 Khó ủ
Quả bí ngô 20,66 7,03 - 13,63 Không ủ
riêng được
Trang 3
Nói chung những thức ăn có hạn độ đường tối thiểu thấp thì dễ ủ xanh ( ngô và
các cây hoà thảo khác ), những thức ăn có hạn độ đường tối thiểu xấp sỉ hoặc cao hơn
hàm lượng đường thực tế thì khó ủ hoặc không thể ủ riêng bình thường .
Tuy nhiên có thể các biện pháp kỹ thuật ủ xanh đặc biệt như : ủ phối hợp giữa loại
thức ăn khó ủ với loại thức ăn dễ ủ để cân đối hiệu số đường dư , bố sung thêm đường
hoặc axit thích hợp ……
- Độ ẩm của thức ăn xanh :
Thức ăn đem ủ xanh đạt kết quả tốt nhất khi độ ẩm đạt 65 – 75% . Độ ẩm cao hơn 9
nước mưa, nước ngầm thấm vào, sẽ làm giảm hàm luợng đường dẫn đến làm giảm khả
năng tạo axtitlactic, giảm độ chua, vi khuẩn butyric và vi khuẩn gây thối dễ phát triển.
Độ ẩm quá thấp làm giảm lượng đường khuếch tán, vi khuẩn lactic sẽ bị phát triển hạn
chế , thức ăn khó bị nén chặt. Lượng không khí còn sót lại nhiều lần làm tổn thất nhiều
chất bình thường . Các loại nấm mốc dễ phát triển làm hư hỏng thức ăn .
1.4 . Kỹ thuật ủ xanh
- Yêu cầu kỹ thuật của hố ủ hay tháp ủ :
+ Địa điểm ủ xanh nên gần chuồng trại chăn nuôi.
+ Hố ủ nên đào theo hình tròng , có thể hoàn toàn chìm hay nửa chìm nửa nổi, có
độ sâu nhận định thường là 1,4 – 1,5 m . Đất đào phải rắn chắc , khô giáo, đáy hố cách
mức nước ngầm 0,5 – 1m xung quanh hố ủ phải dễ dàng thoát nước . Nếu là tháp ủ nên
xây bằng gạch hay bê tông cốt thép chịu axit.
- Kỹ thuật ủ xanh bình thường:
Thức ăn sạch sẽ, không dính bùn đất đem cắt ngắn thành đoạn thành 2 – 5 cm để dễ nén
chặt và điều hoà độ ẩm giữa các bộ phận cây cối với nhau . Cho thức ăn vào hố, bể hay
tháp ủ thành đất dày khoảng 20cm , cứ sau mỗi lớp thải đều nén chặt , đặc biệt chú ý
đến các góc cho đến khi đầy hố rồi phủ một lớp cỏ tươi cần trên khoảng 20cm . Trên
cùng phủ chiếu lá hay mi lông rồi đắp đất chặt dày 50cm .
Cần chuẩn bị đủ trong thức ăn xanh cần thiết để có thể nén chặt đầy hố ủ trong vòng
một ngày và tốt nhất , cây lắm mối làm sang ngày thứ hai và không nên làm quá 3 ngày
. Sau khi ủ trong vào một tuần đầu ( nhất là 2 – 3 ngày sau khi ủ ) thức ăn thường tự
xếp suống làm nức lớp đất phủ , cần phải đắp chặt kín lại ngay .
- Kỹ thuật ủ xanh đặc biệt :
Áp dụng với một số loại thiức ăn xanh khó ủ .
Trang 4
+ Phương pháp bổ sung rỉ đường .
Trộn rỉ đường vào thức ăn xanh với tỉ lệ 10 – 15kg/tấn thức ăn rồi đem ủ bình
thường .
+ Phương pháp bổ sung nguyên liệu tinh bột .
Thường dùng bột khô, bột khoai lang hay bột sắn trộn lẫn với các loại cây họ đậu
theo tỉ lệ 30 – 40kg/tấn thức ăn rồi đem ủ bình thường. Có thể dùng bã khoai lang , bã
sắn ( là phế liệu của quá trình sản xuất tổng hợp khoai, sắn ) với tỉ lệ 200kg/tấn thức ăn.
+ Phương pháp bổ sung dịch vi khuẩn lactic thuần khiết .
Cho phép ủ xanh một cách chủ động với mọi loại thức ăn. Người ta dùng những vi
khuẩn lactic ưa nhiệt nuôi cấy trong môi trường cơ bản là 20% khoai tây nấu chín,
nhiệt độ 50 – 550C, t = 2 ngày, mỗi tấn thức ăn xanh còn trộn vào 7 – 10 lit canh trường
vi khuẩn lactic trên rồi đem ủ .
+ Phương pháp dùng hoá chất.
Dùng các hoá chất thích hợp trộn cần vào thức ăn ủ xanh để tạo pHop = 3 – 4. Như
vậy mặc dù quá trình lên men tự nhioên bởi vi sinh vật không manh lắm nhưng thức ăn
đem ủ vẫn tốn, chất dinh dưỡng bịo tổn thất rất ít. Có 2 phương pháp chủ yếu sau đây:
1. Phương pháp Zubrilin ( CHLB Nga ) dùng 70 phần HCL 8 -10 % với 30
phần Na2SO4 8 – 10%. Trộn lẫn hỗn hợp này vào thức ăn xanh theo tỉ lệ 5 – 6
%, như vậy thức ăn sẽ có độ pH 3,5 – 4 rồi đem ủ bình thường.
2. Phương pháp Viltanen (Phần Lan ) : Dùng 92 phần HCL 30% với 8 phần
H2SO4 40 %. Cứ 100 lit hỗn hợp trên thêm 400 lit nước. Sau đó trộn lẫn vào
thức ăn xanh theo tỉ lệ 0,5 – 70 lit hỗn hợp/ tấn thức ăn xanh, như vậy thức ăn
sẽ có độ pH 3 – 4.
Cần lưu ý rằng lượng axit dư trong thức ăn ủ xanh dùng hoá chất như trên tương
đối nhiều. Do đó nên xây tháp hay hố ủ bằng gạch chịu axit và khi cho thức ăn đã ủ
xong nên trộn thêm với bột ( Ca(OH)2 hay đủ phần CaCO3 để trung hào axit với
lượng 2,5 – 3kg/tấn thức ăn .
1.5 . Một số điều chú ý khi sản xuất và sử dụng thức ăn ủ xanh.
Khi cho thức ăn ủ xanh phải lấy lần lượt từng lớp không xáo trộn, khi xuống hầm
ủ sâu hay vào tháp ủ đẻ lấy thức ăn cần chú ý đề phòng các khí độc CO2, H2S,
CH4…. bằng cách đưa vào hầm hay tháp ủ một ngọn đèn nhỏ, nếu đèn bị tắt tức là
có nhiều khí độc cần phải quạt thông hơi rồi mới lấy thức ăn .
- Hầm hay tháp ủ đã mở để lấy thức ăn cần lấy liên tục cho đến hết theo
lượng thức ăn cần thiết trong ngày và cho ăn hết trong ngày đó. Sau
mỗi lần lấy thức ăn cần che đậy cẩn thận .
- Phải tập cho gia súc ăn quen dần với thức ăn ủ xanh, sau đó mới cho
ăn theo tiêu chuẩn đã định .
- Không được dùng riêng thức ăn ủ xanh mà phải hỗn hợp với các loại
thức ăn khác, không cho ăn thức ăn đã hư hại .
- Nếu cho ăn thức ăn ủ xanh trong ngày:
Bò nuôi vắt sữa: 7 – 15kg ; bò giống: 4 – 7kg ; bò cày kéo, vỗ béo : 5
– 10kg; bê : 2,5 -3,5kg ; lừa, ngựa : 5 – 7kg ; lợn : 1 – 1,5kg ; dê, cừu :
0,6 – 1,2kg.
Cần chú ý đối với gia súc vỗ béo lấy thịt, ở cuối giai đoạn vỗ béo không nên cho
thức ăn ủ xanh để bảo đảm phẩm chất thit. Ngoài ra dù thức ăn ủ xanh có tính tẩy
nhẹ nên không cho gia súc có chửa ở giai đoạn gần đẻ để tránh xẩy thai .
Trang 5
CHƯONG II : SẢN XUẤT MEN DÂN TỘC VÀ THỨC ĂN Ủ MEN.
2.1 Khái niệm chung .
- Men dân tộc là chế phẩm đặc biệt với thành phần chiónh là tinh bột sống ( gạo,
ngô ) cùng với một số vị thuốc bắc, thuốc nam có tỉ lệ xác định gọi là bài thuốc men
hay là bài thuốc cái. Các dân tộc thiểu số có men lá để sản xuất rượu cần, dân tộc
kinh cớ men thuốc bắc để nấu rượi thủ công từ gạo, ngô, khoai, sắn, rỉ đường. Bánh
men thuốc bắc cũng được dùng để ủ men thức ăn cho chăn nuôi rất có hiệu quả ,
nhất là nuôi lợn.
Các địa phương sản xuất rượu thủ công nổi tiếng thường cũng có mên thuốc bắc
phù hợp mang tên địa phương đó như vàu ( bắc Ninh ), bàu đá ( Bình Định ), cầu hư
( TT Huế)..vv….
2.2 Kỹ thuật san xuất men thuốc bắc:
gạo xay , nghiền rây
Các vị thuốc bắc sao xay,nghiền rây trộn nhào vào ủ men ủ men
Men gốc nghiền rây hong, sấy theodõi và
mở men
- Nguyên liệu đẻ sản xuất men :
+ Bột hạt cốc: phổ biến nhất là hạt gạo, người ta nhận thấy rằng gạo cũ lam men
tốn hơn gạo mới. Gạo có thể đêm nghiền khô rồi rây lấy bột mịn hoặc xay thành bột
ướt. Có thể dùng bột ngô để thay thế.
+ Các vị thuốc ( thuốc bắc , thuốc nam hay các thảo mộc ) : với các vị thuốc bắc
thông thường nhất là sao, sấy khô, nghiền nhỏ, rây lấy bột mịn, mồi vị chừa vòng
trong một dụng cụ nhất định. Các vin thuốc nam cũng vậy. Với một số thảo mộc có
thể dùng cách lấy nươc, băm nghiền nhỏ trộn với bột gạo hoặc vắt lấy nước (đối với
thảo mộc tươi) .
Các vị thuốc có tác dụng ức chế các cơ sinh vật không cần thiết duy trì các vi sinh
vật có ích. Tạo mùi vị hấp dẫn khi sử dụng để ủ thức ăn.
+ Men gốc: tức là các bánh men tốt để làm giống ( làm mồi) khi ủ men . Khi dùng
người ta nghiền rây lấy bột mịn, dùng 3/4 lượng men giống để trộn với bột gạo, 1/4
lượng còn lại để rắc len bề mặt ủ men và bề mặt các bánh men .
+ Nguyên liệu phụ : quan trọng và phổ biến nhất là trấu ( mùn cưa ít dùng ) tạo bề
mặt ủ men và bao phủ không gian ủ men . Yêu cầu trấu phải mới, sạch, khô ráo.
- Dụng cụ để sản xuất men :
+ Mặt bằng khô dáo, kín gió, không bị ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp.
+ Nung, nia, rổ, giá, chậu men sứ để nhào bột.
- Công thức sản xuất men :
Trang 6
Bột gạo: 100 phần ; bột thuốc bắc : 2 – 3 phần ; bột men gốc: 2- 3 phần .
Một số bài thuốc hay được sử dụng :
Bài 3 vị: đại hồi : 3 phần ; thảo quả: 4 phần ; quế chi: 3 phần
Bài 6 vị : đại hồi : 14 phần ; thảo quả : 8 phần ; quế chi : 48,8 phần.
Toàn hồi : 27,6 phần ; đinh hương: 8,4 phần ; cam thảo: 10,8 phần.
Bài 10 vị: quế chi : 10 phần ; đại hồi : 8 phần ; cam thảo : 5 phần
Thân quả : 7 phần ; xuyên quy : 1 phần ; thân nõn hoàn : 4 phần ; đại
hồi : 5 phần ; đinh hương : 5 phần ; thăng ma : 2 phần ; thương truất : 1 phần .
- Tiến hành làm men :
+ Cách vào ủ men : cho bột gạo , men gốc và các vị thuốc bắc theo tí lệ đã tính
toán , trộn thật đều ( bớt ra 1/4 lượng men gốc để rắc chân và lọc mặt bánh men ),
thấm nước từ từ và nhào trộn kỹ thành khối bột nhào có thể tự thay thành bánh men
khi dùng tay với khối bột lên.
Trấu đã phơi sấy kỹ rải trên sân và sau mặt phẳng . Dụng các dụng cụ úp men úp
sâu thành viên trên bề mặt trấu rồi nhấc ra. Rắc một lớp men trên bề mặt men gốc
lên bề mặt trấu. Dùng tay vớt khối bột nhão rồi thả cho chảy xuống lớp trấu thành
bánh men cách nhau 2cm . Ở bên trong vòng trấu đã đánh dấu trước . Cứ hết một
vòng thì dùng dụng cụ úp lên. Cứ như vậy cho đến hết mẻ men . Phủ một lớp trấu
dày độ 5 – 10 cm trên dụng cụ ủ men .
Như vậy ta đã tạo ra một vùng vị khí hậu bên trong dụng cụ ủ men để bánh men
phát triển thuận lợi .
+ Theo dõi và mở men : Từ khi vào ủ men cho đến khi mỏ phụ thuộc điều kiện khí
hậu, thời tiết, trong khoảng 24 – 36 h . Có thể đặt nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ, khi
phòng nuôi men nguội đi là có thể mở men . Lấy 4 trấu úp trên mặt, nhẹ tay nhắc
một bên dụng cụ, từ từ nâng lên, sau 15 phút mới mở hẳn . Bánh men nở phồng, sốp
nhẹ, bề mặt nhăn nheo, trấu cắn chân . Nhẹ tay nhấc từng bánh men, xao bên trấu
chân rồi để vào nong thưa chỗ dâm mát, men sẽ tự khô .
+ Sấy men : khi sản xuất men gặp thời tiết lạnh, ẩm ướt, trời mưa nhiều ngày bánh
men không tự khô được, cần phải sấy theo kiểu thủ công với lò đốt bằng củi .
Trang 7
2.3 Vấn đề sản xuất rượu thủ công truyền thống kết hợp với chăn nuôi lợn.
Nghề nấu rượu từ nguyên liệu tinh bột kết hợp với chăn nuôi lợn đã và đang tồn
tại ở các nước trồng lúa gạo , trong đó có nước ta . Người ta đã dự liệu rằng việc cấp
ra rượu là vừa đủ chi phí ( hoặc chỉ có lãi chút ít) còn phần lãi chính là sử dụng bã
rượu ( bã hèm ) cho chăn nuôi lợn . Thực tế là có những bài men khi sử dụng cho
phép cất ra loại rượu rất ngon mà ai cũng phải thừa nhận ( như rượu vân, bàu đá ).
Nhưng để phù hợp với mục đính chăn nuôi thì việc này phải cân nhắc. Làng vân sản
xuất kinh doanh mặt hàng này là một ví dụ tiêu biểu .
Ta biết rằng nguyên liệu chính để sản xuất rượu tại làng văn chính là sắn cán khô .
Người ta thực hiện theo cách sau đây để bảo đảm tiêu chí trên :
sắn lát khô làm ẩm sếp vào chum, vại rắc men thuốc bắc sếp lớp
sản phẩm
lên men khô len men ướt chưng cất rượu
bã rượu
ngâm nước
Như vậy ở đây cần bình luận một số điều sau :
1. Sử dụng bài thuốc men cho phép đường hoá nguyên liệu không cần nấu chín
( hồ hoá tinh bột ) , điều này cho phép tiết kiệm năng lượng dùng để nấu .
2. Lên men rượu có mức độ để khi dùng cấn chỉ lấy một lượng rượu vừa phải,
đủ ngon, còn bã rượu về cơ bản được làm giàu thêm thành phần dinh dưỡng
bởi vi sinh vật tham gia len men, hàm lượng tinh bột con lại… bã rượu cho
được này có tính chất dinh dưỡng tốt hơn nhiều so với bã rượu thông thường
( nguyên liệu tinh bột qua nấu chín , len men triệt để ) , đương nhiên hiệu
quả chăn nuôi cũng sẽ rất tốt.
2.4 Thức ăn ủ men để chăn nuôi gia súc.
Áp dụng đối với loại hình thức ăn giàu Gluxit là tinh bột và đường, có thẻ ủ men
trên thức ăn sống (ủ men sống ) hoặc ủ men tren thức ăn đã nấu chín (ủ men chín)
. - Ủ men sống :
Các laọi thức ăn và phụ phần nông nghiệp có thể ủ men sống là : cám gạo, bột
khô, bột tắm ;
thức ăn nhào trộn trộn men ủ men
nước phụ gia dinh dưỡng bột men thuốc bắc
+ Phụ gia dinh dưỡng : là các muối vô cơ hay hữu cơ có tác dụng cung cấp nguồn
dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động . Người ta thường dùng một số loại muối
thông thường như (NH4)2SO4 , MgSO4 , KH2PO4 , K2HPO4 , Super phosphat ,
KCL, (NH4)2HPO4 , tổng lượng muối dinh dưỡng bố sung khoảng 0,5 – 1% .
Trang 8
+ Ủ men : trong điều kiện môi trường ẩm ( hàm ẩm 55 – 60% ), đầy đủ chất dinh
dưỡng trên nên có chất chú yếu là Gluxit ( tinh bột và đường ), các loại vi sinh vật
vốn có trong men thuốc bắc, trong nguyên liệu sẽ sinh trưởng, phát triển để biến
đổi thức ăn thành dạng dễ tiêu hoá, có mùi vị đặc biệt, hàm lượng dinh dưỡng cao
hơn, gia súc thích ăn hơn .
Một lượng nhỏ tinh bột bị chuyển hoá thành đường, một phần đường mới lên men
thành rượu etylic, axitaxetic, axitlactic, các este, aldehyt thơm trong điều kiện hiếu
khí, vi sinh vật sẽ tăng sinh khối , tích tụ protein và axit amin. Trong môi trường nuôi
cấy ; protein của bản thân nguyên liệu bị biến hình một phần .
Kết quả là thức ăn giàu đạm hơn, dễ tiêu hoá hơn .
Cần lưu ý thời gian ủ men để phù hợp với phương thức sử dụng thức ăn chăn nuôi
cũng như thời điểm bắt đầu biến chất ( hư hỏng ) của nó, thông thường là khônbg quá
24h cho một mẻ ủ.
- Ủ men chín :
thức ăn làm ẩm làm chín để nguội phối trộn ủ men
phụ gia dinh dưỡng bột men
thuốc bắc
Khác với quá trình ủ men sống, ủ men chín có giai đoạn làm chín nguyên liệu bằng
nhiệt (nấu, hấp, đổ ) , điều đó cho phép chuyển hoá một lượng nhỏ tinh bột thành
đường làm tăng khẩu vị, tăng tỉ lệ tiêu hoá , loại trù độc tố ( nếu có ) , tiệt trùng môi
trường nên thức ăn thuần khiết , bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm .
Sau khi làm chín , thức ăn đem ủ men sẽ có sự chuyển hoá tích cực hơn , thức ăn trở
nên mau chóng lên men tạo độ nhuyễn, mùi vị hấp dẫn hơn, ngon hơn so với thức ăn
ủ men sống . Vì thế thức ăn ủ men chín rất thích hợp để chăn nuôi lợn giai đoạn vỗ
béo.
Trang 9
CHƯƠNG III : SẢN PHẨM SINH KHỐI VI SINH VẬT SỬ DỤNG TRONG
CHĂN NUÔI .
3.1 Tình hình sản xuất sinh khối vi sinh vật trên thế giới và trong nước.
Để phát triển tăng nhanh đàn gia súc , gia cầm cần phải đảm bảo nguồn thức ăn gia
súc có chất lượng cao. Theo nghiên cứu của các nhà dinh dưỡng để duy trì vật nuôi.
Trong 1 đơn vị thức ăn cần phải có 90 – 100g protein tiêu hoá, nếu nuôi lấy sản phẩm (
thịt, trứng, sữa, lông…) cần phải tăng lên đạt 110 – 115g protein tiêu hoá. Các loại thức
ăn bổ sung đạm được sủ dụng thông thường là u rê, khí dầu, đậu tương, bột cá, bột
thịt… những nguồn đạm này ở các nước chưa phát triển như nước ta hiện nay còn chưa
đáp ứng được vì ngành nông nghiệp và khai thác thuỷ sản còn hạn chế . Nhược điểm
này có thể khác phục bằng nguồn đạm từ vi sinh vật . Sản xuất theo sinh khối vi sinh
vật mà chủ yếu là thu sinh khối nấm men là phương pháp sản xuất protein nhanh nhất ,
dễ nhất . Nếu nuôi một con bò phải mất 2 – 3 năm, lợn 6 tháng, gia cầm 10 tuần thì khi
nuôi cấy nấm men sau 10 – 20h đã tạo ra một lượng protein tương đương. Trên thế giới
hiện nay có những thiết bị sinh khối nấm men đạt sản lượng 5 – 10 T sinh khối khô
tương đương với 15 – 30 T thịt.
Từ thời cổ xưa, loại người đã biết ủ men chua để làm các loại bánh như : bánh mì,
bánh bao, ga tô, làm nước giải khát và nấu rượu. Người ta cũng đã biết lấy bọt bia ,dịnh
kết tủa ở thùng ủ bia ( nấm men kén tụ ) để làm nở bánh mì và cho gia súc ăn . Đến
1670 ở Châu Âu đã có quy tắc sử dụng bọt bia và kết tủa bia để làm bánh mì . Đến
1850 – 1860 người ta cũng bắt đầu dùng cả bọt và kết tủa men rượu khi sản xuất rượu
vang và rượu từ rỉ đường .
Năm 1860, nhà máy sản xuất nấm men đầu tiên ở Áo đã đi vào sản xuất the phương
pháp của ông Uantner gọi là phương pháp Áo, sau đó phương pháp nay phổ biến sang
các nước khác : Anh: 1872 , Hà Lan :1881 , Đúc, Đan Mạch, Thuỷ Sỹ…
Phương pháp Áo về cơ bản như sau :
Bột ngô ( hay bột mỳ) nấu trong môi trường axit loãng để dịch hoá và đường hoá
làm nguội đường hoá bằng malt đại mạch ở 60oC len men chua tự nhiên (
lên men lactic) trong 12h để tạo pH thích hợp lên men tạo bọt và kết lắng
nấm men
làm lạnh tách bã
chưng cất cốt rượu
Trong quá trình lên men và kết lắng do dùng vật liệu bột nên lượng bã lớn , lượng sinh
khối nấm men thu được rất ít, loại men chỉ đạt 5 – 7% lại dễ bị phân huỷ, thối vữa gây
tổn thất lớn .
Năm 1867, phương pháp bảo quản lạnh và máy lọc ép khung bàn ra đời. Năm 1878
phát minh và áp dụng máy lọc ly tâm. Phương phapd đó đã áp dụng những phát minh
này nên đẫ đạt được hiệu suất cao: 8 kg men ép, 28 lit cồn etylic cho 100 kg nguyên
liệu bột hạt cốc, hiệu suất thu hồi đạt 16 – 18%, men ép bảo quản được 6 – 8h.
Năm 1878 Louis.Pasteur ( pháp ) là người đầu tiên nghiên cứu ảnh hưởng các không
khí đến quá trình sản xuất nấm men và đề ra phương phát nuôi cấy mới có dục khí làm
tăng đáng kể hiệu suất thu hồi sinh khối nấm men. Đến năm 1880 – 1890, hầu hết các
nước Châu Âu đều tập trung nghiên cứu ứng dụng phương pháp này, đại thể như sau:
Trang 10
Nguyên liêu tinh bột nấu đường hoá bằng malt đại mạch ở 630C trong 4h
hạ nhiệt độ đến 580C lên men lactic tạo pH thích hợp hạ nhiệt độ 32 –
0
34 C lên men rượu có sục khí trong 12 – 13h (làm nguội bằng hệ thống ống
xoắn rượu gà bên trong nồi len men) lắng và ly tâm tách sinh khối men.
Hiệu suất thu hồi đã tăng lên 18 – 20 kg men ép, 20 – 22 lit cồn etylic cho 100kg
nguyên liệu bột hạt cốc.
Vào năm đã sử dụng thiết bị ly tâm cao tốc để tách sinh khối men đem bảo quản lạng,
hiệu suất thu hồi lên tới 30 – 40kg men ép, 12 -18 lit cồn etylic cho 100kg nguyên liệu
bột hạt cốc.
Đến đầu thế kỉ XX, người ta nắt đầu chú ý đến việc nghiên cứu sản xuất thu sinh khối
nắm men thuần tuý, không đặt mục tiêu lên men và thu hồi rượu. Cùng trong thgời gian
nà, tại nước cộng hoà Séc đã sử dụng rỉ đường ( phế liệu của quá trình sản xuất đường
từ củ cải đường ) để sản xuất nấm men theo phương pháp len men gián đoạn :
Rỉ đường lọc pha loãng lên men ly tâm thu hồi sinh khối .
Do dịch vụ lên men không thanh trùng, lên men gián đoạn nên hiệu suất sử dụng chiến
bị thấp
dễ bị nhiễm tạp. Do đó người ta sử dụng các loại thiết bị len men vô trùng hoặc dùng
phương pháp lên men gián đoạn tiếp vấ để nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị lên 45 –
55%, hiệu suất thu hồi sinh khối đạt 65%, về sau, câc nước đã sử dụng rỉ đường để lên
men thu hồi sinh khôí nấm men , trong năm 1930, sản lượng nấm men toàn thế giới là
27650 tấn, năm 1940, nhà máy nấm men ở thủ đô Macxcova ( liên xô cũ ) năng suất
16500 T/năm đã hoạt động.
Trong năm 1934, ngưòi ta đã nghiên cứu dùng dung dịch thuỷ phân gỗ ( xenluloza,
dịch kiềm sulfit ) để len men thu sinh khối nấm men cho gia súc. Từ năm 1950 cho đến
nay, người ta đã nghiên cứu ứng dụng các sản phẩm dầu mỏ, khí thiên nhiên để sinh
tổng hợp nấm men gia súc và bước dầu sản xuất được protein thực phẩm nhân tạo từ
vsv.
Ở nước ta, sau ngày hoà bình lặp lại ở miền bắc (sau 1954),nhà máy bia Hà Nội vẫn sử
dụng men bia để làm thuốc, làm bánh mỳ và cho gia súc ăn. từ năm 1973, một ssó cơ
sở ngiên cứu và sản xuất đã đưa ra quá trình công nghệ sinh khối nấm mn dạng lỏng
(men nước), mên ép,men phối liệu khô để sản xuất bánh mỳ, men gia súc lỏng, men gia
súc khô như: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nhà máy thực phẩm Tương mai, nhà
máy bánh mỳ Chùa Bộc (Hà Nội), các xí nghiệp sản xuất thức ăn gia súc Thanh Hoá,
Hà Nam Ninh, Thái Bình.
Trang 11
3.2.Nguyên liệu để sản xuất sinh khối nấm men.
3.2.1. Rỉ đường :
Bao gồm 2 loại : rỉ đường mía và rỉ đường củ cải có vị ngọt gần như mật, đặc sánh,
màu nâu sẫm, thường lượng rỉ đường khoảng 3 – 5% so với lượng mía đem chế biến
đường.
Thành phần hoá học trung bình của rỉ đường :
Thành phần Rỉ đường củ cải, % Rỉ đường mía, %
Nước 16,5 20
Đường Saccaroza 51 32
Đường Glucoza - 14
Đường Fructoza - 53 16 62
Đường khử khác 1 -
Đường Raffinoza 1 -
SiO2 0,10 0,50
K 2O 3,90 3,50
CaO 0,26 1,50
MgO 0,16 0,10
P 2O 5 0,06 0,20
Na2O 1,10 -
Fe2O3 0,02 0,70
Al2O3 0,07 1,60
Na2CO3 + CO32 - 3,56 1,40
Các hợp chất clo 1,60 -
Theo tác giả Richaspson, căc cứ vào hàm lượng đường tổng số, rỉ đường được chứa
làm 3 nhóm :
Rỉ đường tốt : hàm lượng đường tổng số >= 53,5%
Rỉ đường trung bình : hàm lượng đường tống số 48,5 – 53,4%
Rỉ đường xấu : hàm lượng tổng số 42.5 – 48,4%.
Trên cơ sở đó người ta đưa ra hệ số tinh khiết ( thuần độ ) Q để đánh giá chất lượng của
rỉ đường :
Hàm lượng đường tổng số trong rỉ đường
Q= * 100 , %
Hàm lượng chất khô trong rỉ đường
Để sản xuất nấm men, yêu cầu Q >= 50% . Rỉ đường mía ở nước ta ( bao gồm rỉ
đường ở cá nhà máy đường và ở các cơ sở hết tinh đường thủ công ) có hàm lượng chất
khô 60 – 80% , hhàm lượng đường tổng số 40 – 50% , như vậy hệ ssó Q là bảo đảm để
sinh khối nấm men.
3.2.2. Bã rượu:
Bao gồm bã rượu của quá trình sản xuất rượu từ nguyên liệu tinh bột ( bã rượu tinh
bột) và bã rượu của quá trình sản xuất từ rỉ đường ( bã rượu rỉ đường).
- Bã rượu tinh bột :
Khi sản xuất rượu từ tinh bột thì khoảng 1/3 lượng chất khô trong nguyên liệu chuyển
thành rượu, 1/3 chuyển thành CO2 còn 1/3 chuyển vào bã rượu.
Trang 12
Lượng bã rượu tươi (dấm chín sau khi chưng cất lấy cồn thô sẽ thu được bã rượu ở đáy
tháp) từ 1T nguyên liệu tinh bột đem sản xuất rượu là:
10,6 K * C ⎡ e(100 + p) 100 ⎤
B= − lít/T
100 ⎢ ⎣ a A ⎥⎦
Trong đó K là hàm lượng tinh bột của nguyên liệu :
C : hiệu suất tổng thu hồi rượu từ 1 tấn tinh bột, lit/T
C = η ∗ 719,86 , l/T
với η là hiệu suất tổng thu hồi ; 719,86 là lượng cồn tuyệt đối thu được từ 1T
tinh bột theo tính toán lý thuyết ( lượng cồn lý thuyết).
e là là độ pha loãng bã rượu do rửa thùng len men : e = 1,01.
p là lượng hơi nước dùng cho tháp dấm chín , T
a là nồng độ cồn trong dấm chín , %V
A là nồng độ cồn cần thô thu được qua tháp dấm chín ; A = 88% V .
Thành phần trunmg bình của bã rượi tinh bột như sau : nước 93 – 95%, chất khô : 4,5 –
7% trong đó chất khô có khả năng cho ci sinh vật đồng hoá là 2 – 2.5%.
- Bã rượu rỉ đường :
Khi đem 1T rỉ đường sản xuất rượi ta thu được khoảng 3,6 m3 bã rượu có hàm lượng
chất khô 8 – 12% . Trong chất khô gồm 68 – 72% là các chất hữu cơ và 28 – 32% là
các chất vô cơ. Trong các chất hữu cơ có 23 – 25% là các chất nitơ, 4 – 7% là các chất
khử (đường khử), 13 – 20% là các axit hữu cơ.
- Vấn đề sử dụng bã rượu ở nước ta :
Bã rượu, nhất là bã rượu tinh bột nếu chỉ kể đến các chất đạm tiêu hoá được và các
vitamin là một loại thức ăn gia súc có giá trị. Trong khẩu phần thức ăn gia súc thì 100
lít bã rượu sẽ thay thế cho 12kg ngô, bã rượu nuôi bò sữa và lợn rất có lợi.
Ở nước ta đã từ lâu các nhà máy rượu Hà Nội, Binh Tây ( Thành phố Hồ Chí Minh) đã
tổ chức ấn bã rượu chgo các công ty chăn nuôi, còn ở các nhà máy rượu nhà ở địa
phương thì bã rượu hầu như không được sử dụng, chỉ thải ra cống rãnh và đồng ruộng
làm phân bón. Có một thực tế là cho đến nay hiệu suất tổng thu hồi rượu trong các cơ
sở sản xuất rượu ở nước ta vẫn còn ở mức thấp (70 – 80%) nên bã rượu chứa nhiều chất
dinh dưỡng, tinh bột và đường do đó việc chưa sử dụng bã rượu được nhiều là một lãng
ophí lớn, lại gây ô nhiễm môi trường sản xuất. Chúng ta nên sử dụng bã rượu theo các
hướng sau :
+ Nuôi cấy nấm mốc theo phương pháp bề mặt và bề sâu để sản xuất chế phẩm enzim
amy laza dùng ngay trong công nghệ sản xuất rượu (nhà máy rượu Hà Nội đã từng thực
hiện).
+ Sản xuất nấm men gia súc :
Qua nghiên cứu của viện công nghiệp rượu Liên bang Nga thấy rằng khi nuôi cấy nấm
men gia súc trên dịch lọc bã rượu tinh bột có thể thu được 24kg sinh khối nấm men khô
độ ẩm 10% từ 1T bã rượu ban đầu, nấm men khô có hàm lượng protein thô khoảng 50
– 52%, vtmB2 : 48 – 50mg/kg. Khi ta nuôi cấy nấm men Torulopsis citilic trên môi
trường bã rượu rỉ đường có thể thu được nhiều nhất là 38,3% kg men ép (độ ẩm 75%)
từ 1m3 bã rượu . Khi nuôi cấy nấm men Cadida tripicahí theo phương pháp liên tục từ
1m3 bã rượu rỉ đường có thể thu được 50kg men ép, nếu thêm vào bã rượu 1% rỉ đường
có thể thu được 70kg men ep hay 20kg men khô độ ẩm 10%.
Trang 13
Trong 1kg sinh khối nấm men khô tuyệt đối có chứa 2,02g Ca, 17,66g P, 348g protein
tiêu hoá, số đơn vị thức ăn : 1,04.
Trong thành phần chất béo của nấmmen CÓ 0,5% - 1% ecgosterin, nếu chiếu tia tử
ngoại sẽ được chuyển hoá thành vtm D2. Bởi thế trong nấm men đẫ được chiếu tia tử
ngoại, hàm lượng vtn D2 của nó lớn hơn của dầu cắ và đạt đến 20.000 UI/g . Như vậy
rõ ràng sinh khối nấm men là laọi thức ăn bổ sung đậm và vtm hoàn thiện cho gia súc,
gia cầm, việc tổ chức phân xưởng phụ để sản xuất nấm man gia súc ở các nhà máy
rượu là điều cần thiết, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Bã rượu còn được sử dụng làm môi trường nuôi cấy vsv để sản xuất chế phẩm
biomicine – vtm B12 là loại thức ăn bổ sung kháng sinh vtm cho gia súc.
+ Từ dấm chín và bã rượu, người ta còn tổ chức tách được sinh khối nấm men (nấm
men bánh mỳ từ dấm chín và nấm men gia súc từ bã rượu), tách thu hồi axit glutamic
và betain làm thức ăn gia súc.
3.2.3. Dịch thuỷ phân gỗ:
Đây là loại nguyên liệu phi thực phẩm được dùng để sinh khối nấm men gia súc. Các
loại gỗ vụn, gỗ tạp, mùn cưa, rơm rạ,lõi ngô, vỏ trấu… được thuỷ phân bởi H2SO4 0,5
-2% trong nồi áp lực chịu axit p = 6atm, sau đó được làm nguội rồi trung hoà bởi dung
dịch NaOH hay Na2CO3, lọc tách cặn mùn.
Thành phần dịch thuỷ phân gỗ : các chất hữu cơ : 5,6 – 5,8%, các chất phỉ đường : 1,7
– 1,9%, đường khử : 4,24%, đường có thể lên men : 3,35%, fural : 0,05 – 0,1%, axit
formic : 0,26%, axit axetic : 0,04%.
Thành phần dịch thuỷ phân rơm rạ, lõi ngô, vỏ trấu : metyl pentosan : 11 – 34%,
galâctn và mannan : 0,5 – 3%, nitơ tổng số : 0,5 – 1%.
3.2.4. Nguồn các nguyên liệu tinh bột :
Bao gồm các loại hạt hoà thảo, khoai tây, sắn, khoai lang, các phế liệu của quá trình
sản xuất bột, tinh bột và mật tinh bột (mạch nha) như : bã, bùn lọc, nước thải.
Để nuôi cấy thu sinh khối nấm men cần phải chuyển hoá tinh bột thành dường (đường
hoá) bằng các tác nhân thích hợp. Đối với các phế liệu chứa tinh bột, việc sử dụng được
chúng còn mang ý nghĩa về làm sạch môi trường rất lớn, đặc biệt là bã và nước thải cho
quá trình sản xuất tinh bột sắn hiện nay. Xu hướng hiện nay là sử dụng một số nồi nấm
mốc có hoạt tính sinh tổng hợp enzim protecoza, amilaza và xenluloza cao để chuyển
hoá bã sắn thành thức ăn gia súc.
3.2.5. Dịch liềm sulfit :
Đây là dịch thải của công nghệ xenluloza (công nghệ giấy) bằng phương pháp sulfit
hoá. Dịch kiềm sulfit được dùng để sản xuất cồn etylic công nghiệp bằng phương pháp
lên men và để nuôi cấy thu sinh khối với các nồi nấm men Candida,Torula.
3.2.6. Dịch thuỷ phân của công nghiệp hoá học :
Trong công nghiệp hoá học khi sản xuất sợi tổng hợp visco, người ta thu được dịch
thảo được đem đi cô đến nồng độ 25 – 30% chất khô.
Trong thành phần chất khô của loài dịch thảo visco này có chứa 60 – 70% hemo
xenluloza, 14 – 18% hexoza, 18 – 22% pentoza. nồi đem thuỷ phân tiếp tục bằng xúc
tác axit vô cơ (HCL hay H2SO4) ta sẽ thu được hỗn hợp các mono saccarit như :
glucoza, fructoza, xôluza, riboza…, sau đó trung hoà bởi kiềm , ta sẽ được môi trường
dịch đường cơ bản để sinh khối nấm men gia súc.
Trang 14
3.2.7. Dầu khí :
Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, khi chưng cất phân đạm (cracking) người ta thu
được một loại sản phẩm trung gian giữa dầu diezen và dầu nhờn có hàm lượng n –
parafin 10 – 25%.
Nếu đem xử lý sản phẩm này bằng cách lọc qua rây phân tử, bổ sung phân ure, ta thu
được hỗn hợp n – parafin có thuần độ 93 – 95%. Do gốc alcal mạch thẳng trong n –
parafin có 13 – 18 C nên nếu nấm men có khả năng đường hoá được, đáng chú ý nhất
là các nồi nấm men cacdida điển hình là giống candida lipolitica.
Khí metan CH4 ở dạng hơi đốt tự nhiên hoặc là sản phẩm trung gian và quá trình chế
biến dầu khí, chưng than đá ( sản xuất than cốc), chưng khí gỗ (cốc hoá gỗ), khí sinh
học. Một số chứng vi sinh vật có khả năng sử dụng khí này làm nguồn cơ chất để sinh
khối, điển hình là các giống Trichoderma, Grafimum,…
3.2.8. Các chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh khối vi sinh vật.
- Nguồn đạm (nitơ) : dùng để bổ sung vào môi trường nuôi cấy dưới dạng nitơ hữu cơ
hay vô cơ để vi sinh vật có khả năng đồng hoá được. Sau đây là một số nguồn đạm chủ
yếu.
+ Amoni sunfat (NH4)2SO4 : yêu cầu hàm lượng N > 20% ; As, Pb =
16%.
- Nguồn kali : được sử dụng ở các dạng muối K2HPO4, KH2PO4, KCL.
3.2.9. Các chất phụ trì kỹ thuật trong quá trình sinh khối vi sinh vật.
- Nhóm các hoá chất xử lý nguyên liệu gluxit bao gồm : H2SO4,HCL, axitlactic, NaOH
và Na2CO3.
- Các chất sát trùng : dùng để sát trùng môi trường nuôi cấy , nước và không khí cung
cấp cho môi trường, sát trùng thiết bị, dụng cụ nuôi cấy, bao gồm các loại chủ nyếu sau
đây : formal dehyt với dung dịch nồng độ 40% (formalin), clorua với CaOCl2, Na2Sì6,
Nà, KMnO4 .
- Các chất khử bọt :
Khi nuôi cấy vi sinh vật có sục khí (nuôi cấy hiếu khí) cũng như khi gia công dấm
chín ( khi ly tâm đĩa siêu tốc hay ly tâm vắt để thoa dịch sữa men hay men ép), lượng
bọt tạo ra khí lớn làm giảm hệ số sử dụng (chứa đầy) thiết bị, chế độ làm việc mà thiết
bị không được ổn định (chế độ sục khí và khuấy trộn ), khả năng nhiễm tạp tăng lên,
bọt nhiều sẽ bih trào ra ngoài hoặc theo đường ống dầu gây tổn thất và kéo theo các sự
cố kỹ thuật khác. Vì vậy trong quá trình sản xuất sinh khối vi sinh vật phải dùng các
chất khử bọt.
Trang 15
Các chất khử bọt phải thoả mãn các yêu cầu sau : chỉ cần một lượng nhỏ nhưng khả
năng khử bọt trong thời gian ngắn; không được gây mùi vị và màu sắc lạ cho môi
trường nuôi cấy và sinh khối nấm men; có nhiệt độ nóng chảy thấp để không bị đông tụ
lại trong môi trường sử dụng; có độ thuần khiết cao về hoá sinh để khpông gây nhiều
tạp cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật .
Sau đây là một số chất khử bọt thường dùng :
+ Elain : là sản phẩm thuỷ phân mở bằng H2SO4 đậm đặc theo tỉ lệ 3: 1 ở nhiệt độ
700C trong 10 – 12h . Sản phẩm có độ thuần khiết tính theo axit oleic là 92 – 95%,
nhiệt độ nóng chảy 10 – 180C.
+ Axit oleic C17H33COOH, nhiệt độ nóng chảy > 100C.
+ Axit naptenic : phế liệu của quá trình tinh chế dầu mỏ, nhiệt độ nóng chảy 300C.
+ Các loại dầu thực vật : hướng dương, bông, cải dầu, thầu dầu, lạc, dừa, đậu tương,
hay sử dụng nhất là dầu lạc và dầu đậu tương, các laọi mỡ động vật của cá heo, cá voi.
Cần chú ý khi sử dụng các loại dầu mỡ thì lấy 95% lượng cần dùng trộn với 5% H2SO4
đậm đặc để thành dạng như tương dầu để đem đi khử bọt.
3.3. Cơ chế sinh tổng hợp sinh khối nấm men.
- Những yêu cầu cần thiết của dùng nấm men được sử dụng thu sinh khối :
+ Có khả năng đồng hoá được một lượng lớn các hợp chất cacbon và nitơ khác nhau,
phát triển nhanh trên cả môi trường đó mà không cần thêm các loại hợp chất phức tạp
khác ngoài một số muối dinh dưỡng dễ tìm như N, P, K, Mg…
+ Có khả năng ổn định về mặt nuôi cấy và hoá sinh để thu được sinh khối thuần khiết,
có hiệu suất sử dụng cơ chất cao, sinh khối thu đựoc có mùi vị dễ chịu, hàm lượng
protein cao.
+ Có khả năng chống chịu vi sinh vật nhiều tạp và các điều hoặc bất lợi khác khi nuôi
cấy.
- Một số chưng nấm men hiện đang được sử dung thu sinh khối :
+ Các chưng nấm men rượu để lên men dịch đường hoá tinh bột, sau đó được thu hồi
sinh khối, đó là các chủng số II, XII, chủng M.
+ Đối với môi trường lên men là rỉ đường, bã rượu, người ta dùng các chủng : Candida
utilic 3, Ck- 4, 1.2, D-3, Candida tropicalic 3 (CT3), Sacharomyces cerevisiae.
+ Đối với môi trường lên men là dịch thuỷ phân gỗ, dịch kiềm sulfit người ta dùng các
chủng: Candida utilic 3, Hansennula amomala, Mycotola lypolitica, Candida humicola
6, Rhodotorula gracilis.
+ Đối với môi trường lên men là Parafin dầu mỏ người ta dùng chủng Candida
lipoutica (Cn-1) có hiệu suất sinh khối khô là 64% so với nguồn hidrocacbon, sinh khối
khô của nấm men có 44% protein thô và 20 – 24% lipit.
+ Một số chủng nấm men còn có khả năng sinh tổng hợp tiền vitamin A cũng hay được
dùng để sinh khối như : Rhodotorula aurantiaca, Rhodotorula glutimis VI,
Saccharomyces fragilis.
Trang 16
3.3.1. Các quá trình hoá sinh của nấm men sử dụng trong môi trường nuôi cấy :
- Quá trình lên men yếm khí : nấm men sử dụng các chất chủ yếu là đường để lên men
rượu (95 – 96% tổng lượng đường lên men dược) vì chỉ sử dụng co 1 – 4% tổng lượng
đường để sinh tổng hợp protein của tế bào:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 (1)
C6H12O6 2CH3COCHO + 2H2O
Metyl glyoxal
CH3COCHO + NH3 CH3 – CH – COOH : α - alanin
NH2
-
Trùng hợp : 2CH3 – CH – COO CH3 – CH – CO – NH – CH – COOH
NH3 + NH2 CH3
Tổng quát :
2nC6H12O6 + 4nNH3 ( C12H20N4O4 )n + 8nH2O (2)
Protein của tế bào
Quá trình lên men hiếu khí : nấm men sử dụng cơ chất chủ yếu là đường khử để sinh
tổng hợp protein của tế bào :
3C6H12O6 + 3O2 6CH3CHO + 6CO2 + 6H2O.
4,5
6CH3CHO + 3NH3 + O2 C12H20N3O4 + 6,5H2O.
2
Tổng quát :
10,5n
3nC6H12O6 + 3nNH3 + O2 (C12H20N3O4)n + 6nCO2 +
2
12,5nH2O (3)
Protein của tế bào
Ngoài ra nấm men cùng sử dụng đường và các chất dinh dưỡng khác để sinh klhối tổng
hợp các chất không phải protein, chẳng hạn :
+ Tổng hợp poly saccaric như xenluloza của màng tế bào, glucogen trong nguyên
sinh chất của tế bào theo phản ứng tống quát sau đây :
2nC6H12O6 + 6nO2 (C6H10O5)n + 6nCO2 + 7nH2O (4)
+ Tổng hợp lipit : cứ với 2 phần khối lượng đường thì nấm men tổng hợp được 1
phần khối lượng lipit.
+ Tổng hợp rượu etylic : cho phép không quá 5% tổng lượng đường lên men.
+ Tổng hợp một số sản phẩm khác như : gluxelin, axit axetic, axit pyruvic, axit lactic,
metylglyxal, rượu butyric, axit glutamic với một khối lượng thay đổi nhỏ.
3.3.2. Hiệu suất của quá trình sinh tổng hợp sinhh khối .
- Hiệu suất của quá trình chuyển hoá đường :
Căn cứ vào các phản ứng hoá sinh tổng quát của quá trình lên men sinh khối ở trên ta
nhận thấy :
+ Trong điều kiện hiếu khí, để tổng hợp nên 100 phần khối lượng protein của tế bào
nấm men thì phải tiêu tốn 200 phần khối lượng đường hexoza ( phản ứng 3) .
+ Cũng trong điều kiện hiếu khí, để tổng hợp nên 100 phần khối lượng polysaccaric
của tế bào nấm men thì phải tiêu tốn 222 phần khối lượng đường hexoza (phản ứng 4).
Trang 17
+ Lượng rượu tạo thành không được vượt quá 5% tổng lượng đường lên men, điều đó
tương ứng với độ giảm đi 7% lượng protein được tổng hợp từ đường.
Như vậy lượng đường cần thiết để tạo thành 100 phần khối lượng chất khô hữu cơ của
tế bào nấm men sẽ là :
D = 2B ( 1 + 0,07) + 2,22C + 2A .
Trong đó B là hàm lượng protein trong nấm men khô tuyệt đối , %
C là hàm lượng polysaccaric trong nấm men khô tuyệt đối , %
A là hàm lượng rượu etylic tạo thành kho sinh khối , %
Hiệu suất chuyển hoá đường lý thuyết sẽ là :
η lt = 100 * 100 , %
D
Ví dụ :” trong chất khô của nấm men có chứa 55% protein, 37% các chất hữu cơ phi
protein ( glũit và chất béo ) và 8% các chất khoáng.
Lượng đường cần thiết để sinh khối thành 100g chất khô hữu cơ của nấm men là :
D = 2*55(1+0,07) +2,22*37 +2,5 = 209,84g
Vậy : ηlt = 100
* 100 = 47,65%.
209,84
- Hiệu suất sinh khối thực tế :
Người ta thường tính hiệu quả sinh khối nấm men theo hàm lượng đường ó trong
nguyên liệu hay trong dịch lên men và qui ước rằng với 1 tấn dich đường (rỉ đường,
dịch lọc bã rượu, dịch kiềm sulfit, dịch đường hoá xenluloza…) có hàm lượng đường
tổng số 50% khi nuôi cấy đạt 1 tấn men ép độ ẩm 75% thì hiệu suất sinh khối đạt
100%.
Trị số này có khác nhau ở các giai đoạn nuôi cấy. Chẳng hạn ở giai đoạn sản xuất men
giống thì hiệu suất sinh khối không quá 25%, còn ở giai đoạn lên men hàng hoá thì hiệu
suất sinh khối phải cao : 70 – 95%.
3.3.3. Động học của quá trình sinh khối nấm men :
Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hinh thức nảy chồi. Giả sử ban đầu trong môi trường
nuôi cấy chỉ có 1 tế bào, sau một thời gian nhất định nấm men sẽ nảy chồi để hình
thành nên 2 tế bào mới. Cứ như vậy thì qui luật sinh sản bình thường của nấm men là
cấp số nhân (với công bội >1). Tuy nhiên do trong quá trình nuôi cấy luôn tồn tại các
yếu tố giới hạn ( nồng độ cơ chất, nồng độ tế bào, các chất chuyển hoá…) làm hạn chế
sự phát triển bình thường của chúng.
Đồ thị biểu diễn nồng độ tế bào nấm mem m theo thời gian nuôi cấy t có dạng chung
như sau :
Trang 18
III IV V VI
I II
Qua sơ đồ trên ta thấy quá trình phát triển của nấm men có thể chia làm 6 giai đoạn :
- Giai đoạn I : thích ưng, nấm men làm quen với môi trường nuôi cấy .
- Giai đoạn II : nấm men sử dụng có chất lượng và bảo đảm sinh sản nảy chồi.
- Giai đoạn III : nấm men phat triển theo qui luật cấp số nhân, tốc độ cực đại.
- Giai đoạn IV : nấm men phát triển chậm lại.
- Giai đoạn V : phát triển cân bằng, lượng tế bào sinh ra và thái hoá tự phân huỷ bằng
nhau.
- Giai đoạn VI : nấm men tự thoái hoá, phân huỷ.
Tốc độ sinh sản của nấm men có thể biểu diễn là hàm số của nồng độ tế bào và nồng độ
dm
cơ chất chủ yếu theo thời gian nuôi cấy t : = f(m, s).
dt
Tốc độ phát triển riêng của nấm men có thể biểu diễn là hàm số của nồng độ tế bào
dm
theo thời gian nuôi cấy t : = m *k (1).
dt
Trong đó m là lượng sinh khối tế bào thu được theo thời gian nuôi cấy t
K là hệ số tốc độ sinh sản tương đối hay còn gọi là mô đem sinh sản.
Phương trình (1) được viết thành :
dm m dm t m m
= k * dt → ∫ = k ∫ dt → l n = k (t − t 0 ) → k = l n / ∆t
dt m0 m t0 m0 m0
Hệ số k có ý nghĩa quan trọng quyết địn hiệu suất sinh khối và thời gian nuôi cấy nấm
men trong giai đoạn phát triển cực đại ( theo quy luật cấp số nhân hay hàm số mũ).
Ví dụ : Trên môi trường rỉ đường ở giai đoạn phát triển cực đại, người ta tìm được k =
0,12 – 0,15, vậy thì :
+ Với k = 0,15, để đạt hiệu suất sinh khối 75 – 90% thì thời gian nuôi cấy là 10,4 –
10,7h.
+ Với k = 0,12 cùng với hiệu suất sinh khối như trên thời gian nuôi cấy 13 – 13,5h.
+ Với lượng men giống ban đầu m0 = 200kg, k = 0,15, để đạt hiệu suất sinh khối 80%
(tức là m phải đạt 100kg) thì thời gian nuôi cấy là :
t = l n ∗ 100 / 200 / 0 ,15 = 10 , 7 h
3.4.Công nghệ sinh khối nấm men từ rỉ đường.
Trang 19
Bao gồm các giai đoạn sau đây : chuẩn bị môi trường lên men, nuôi cấy nấm men
giống, nuôi cấy nấm men hàng hoá, tách sinh khôí nấm men.
3.4.1. Chuẩn bị môi trường lên men :
- Xử lý và làm sạch rỉ đường : nhằm loại trừ tạp chất, nâng cao độ thuần khiết, tiêu diật
các vi sinh vật nhiễm tạp, điều chỉnh pH thích hợp, pha chế rỉ đường đến nồng độ nuôi
cấy thích hợp.
+ Phương pháp hoá học : dùng H2SO4 đậm đặc để axit hoá rỉ đường ở nhiệt độ thường
(axit hoá nguội) hay ở nhiệt độ cao hơn (axit hoá nóng). Trong đó phương pháp axit
hoá nóng hay được dùng hơn vì dộ nhớt của rỉ đường giảm, tích số hoà tan của các ion
tạo cặn kết tủa giảm (các ion Ca2+, Mg2+, SO42+ ) nên lượng cặn tách ra nhiều hơn, tiêu
diệt được nhiều vi sinh vật nhiễm tạp hơn.
Theo phương pháp axit hoá nóng, vì đường đặc được pha loãng 1:1 bằng nước sạch
khuấy trộn rồi thêm H2SO4 đậm đặc với tỉ lệ 0,4 – 0,6% so với rỉ đường đặc.
Đun nóng lên 50oC, bổ sung 75% lượng Superphosphat cần thiết rồi tiếp tục đun sôi,
làm nguội đến 90oC, bổ sung 50% lượng (NH4)2SO4 cần thiết, để lắng trong 7 – 8h rồi
gạn lấy phần dịch trong, phần dịch đục được đem lọc.
Tiếp đó toàn bộ dịch trong được pha loãng đến nồng độ 25% chất khô và bổ sung
lượng các muối dinh dưỡng cho đủ yêu cầu.
+ Phương phap cơ học : dùng máy ly tâm siêu tốc kiểu đĩa cồn để làm sạch rỉ đường
muốn vậy rỉ đường đặc được pha loãng xuống nồng độ 50 - 55% chất khô rồi bơm vào
máyly tâm đĩa vận tốc 5000 vòng / phút, rỉ đường sạch được tách ra, còn cặn sẽ bám
vào thành đĩa cồn rồi đi ra theo hướng khác.
- Chuẩn bị các dung dịch và chất chống bọt.
+ Các muối dinh dưỡng chứa N, P, K, Mg, Fe,… được pha loãng 1/5 – 1/10 bằng
nước vô trùng.
+ Nước chết gỗ được pha loãng ½ bằng nước vô trùng, thêm kháng sinh biomycine để
sát trùng theo tỉ lệ 5g / m3.
+ Các chất dầu phá bọt phải chứa trong thiết bị đem nóng gián tiếp để giảm độ nhớt
khi bơm và chống đông đặc.
- Chuẩn bị các loại môi trường lên men :
+ Môi rường nuôi cấy men giống :
Khi nuôi cấy men giống ở qui mô phòng thí nghiệm, người ta dùng các loại mổitường
sau đây :
1. Môi trường nước chiết malt (môi trường nước malt).
2. Môi trường rỉ đường tổng hợp : rỉ đường : 200g ; Superphosphat : 60g ; nước
sạch vừa đủ : 1 lit ; (NH4)2SO4 : 3,5g ; MgSO4 : 0,4g.
Axit hoá môi trường bằng 0,5 mol H2SO4, đun sôi 1h, lọc, pha loãng đến nồng độ
12 – 14% chất khô, điều chỉnh pH = 5 bởi H2SO4 0,1 N.
Trang 20
