Bảng 3.2. Số lƣợng tế bào nấm men của các chủng nấm men nghiên cứu
Nấm men Thông số theo
catalog (Tb /gram)
Tỷ lệ sống (%)
Số lượng tế bào (Tb /gram)
Thermosacch 2,5 x 10 10 94 2,37 x 10 10
Red ethanol 2,5 x 10 10 95 2,35 x 10 10
Candida ablican (tb/ml) 95 21×106
Qua kết quả của bảng 3.2, chúng tôi chuẩn bị dịch men giống với số lượng tế bào của các chủng là như nhau cho quá trình nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Theo dõi số tế bào của các chủng nấm men trong quá trình lên men (Thermosacch, Candida ablican, Red ethanol)
Trong khảo sát quá trình lên men của các chủng nấm men đối với dịch thủy phân rong Lục, chúng tôi hoạt hóa nấm men trong môi trường Hasen trong thời gian 1 giờ, với số lượng tế bào nấm men đạt được là 20×106 tế bào /ml, thể tích môi trường hoạt hóa nấm men được bổ sung vào dịch thủy phân rong là 5 % V/V, tương ứng số tế bào trong dịch lên men ban đầu là 106/ml.
Hình 3.1. Số tế bào của các chủng nấm men trong quá trình lên men
31
Theo kết quả hình 3.1 cho thấy, từ số tế bào nấm men ban đầu 106 tế bào /ml, theo thời gian lên men số lượng tế bào nấm men tăng dần, nhưng số lượng tế bào nấm men tăng đến một số lượng nhất định và không còn tăng nữa và sau đó giảm từ từ. Trong quá trình lên men này Red Ethanol có số lượng tế bào lớn nhất 16 x106/ml ở thời điểm 72 giờ và giống Thermosacch là 16 x 106/ml trong thời điểm từ 84 giờ, trong đó số lượng tế bào của Candida ablican là 12-13 x106/ml tại thời điểm 84-96 giờ. Điều này cho thấy tế bào nấm men của Red Ethanol sản sinh ra nhanh và kết thúc lên men sớm hơn hai nấm men Thermosacch và Candida ablican.
3.2.3. Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Thermosacch.
Thermosacch là chủng nấm men lên men rượu được sử dụng phổ biến tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới. Ưu điểm của nấm men này có khả năng lên men trong điều kiện môi trường có nhiệt độ lên đến 40oC. Chúng tôi sử dụng chủng nấm men này để tiến hành lên men ethanol trên môi trường dịch thủy phân rong lục và theo dõi sự biến đổi lượng carbonhydrate hòa tan và hàm lượng ethanol tạo ra trong quá trình lên men
Hình 3.2. Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Thermosacch đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian
Kết quả thể hiện ở hình 3.2, cho thấy trong quá trình lên men này hàm lượng ethanol tăng theo thời gian. Hàm lượng ethanol tạo thành cao nhất sau 84 giờ lên
32
men tương ứng lượng ethanol 1,92 (%v/v) nhưng đến 96 giờ không còn tăng nữa.
Trong khi đó hàm lượng carbohydrate hòa tan giảm theo thời gian và kết thúc quá trình lên men còn lại 4,31 mg/ml. Trong quá trình lên men này cho thấy khả năng tạo ethanol của Thermosacch tương đối cao và khả năng sử dụng carbohydrate tương đối triệt để.
3.2.4 Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Red ethanol Giống như Thermosacch, Red Ethanol là chủng nấm men lên men ethanol được sử dụng phổ biến tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới.Ưu điểm của nấm men này có khả năng lên men ở nồng độ chất khô cao và thể tích cồn cao. Vì vậy nhóm nghiên cứu chúng tôi sử dụng nấm men này cho lên men dịch thủy phân rong Lục.
Hình 3.3. Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Red ethanol đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian
Kết quả của quá trình lên men được thể hiện tại hình 3.3, trong quá trình lên men này hàm lượng ethanol tăng theo thời gian. Hàm lượng ethanol tạo thành cao nhất sau 72 giờ lên men tương ứng lượng ethanol 2,3 (%v/v) nhưng đến 84 giờ không còn tăng nữa. Trong khi đó hàm lượng carbohydrate hòa tan giảm theo thời gian và kết thúc quá trình lên men còn lại 2,9 mg/ml. Trong quá trình lên men này
33
cho thấy khả năng tạo Ethanol của Red Ethanol cao và khả năng sử dụng carbohydrate hòa tan triệt để hơn so với Thermosacch, hơn nữa thời gian lên men được rút ngắn chỉ sau 72 giờ. Do vậy sử dụng Red Ethanol cho lên men dịch thủy phân rong Lục là thích hợp.
3.2.5. Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Candida ablican
Theo nghiên cứu của các tác giả Sung-Mok Lee, Jae-Hwa Lee [24], các chủng nấm men Candida ablican có khả năng lên men ethanol từ đường 5C của dịch thủy phân rong Laminaria japonica. Đối với dịch thủy phân từ rong Lục theo phân tích của chúng tôi cũng có chứa 13,81 g/l đường Arabinose và Xylose, vì vậy chúng tôi sử dụng Candida ablican đã được phân lập để cho nghiên cứu quá trình lên men ethanol.
Hình 3.4. Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Candida ablican đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian
Kết quả của quá trình lên men được thể hiện ở hình 3.4, trong quá trình lên men này hàm lượng ethanol tăng theo thời gian. Hàm lượng ethanol tạo thành cao nhất sau 96 giờ lên men tương ứng lượng ethanol 1,82 (%v/v) nhưng đến 108 giờ không còn tăng nữa. Trong khi đó hàm lượng carbohydrate hòa tan giảm theo thời
34
gian nhưng kết thúc quá trình lên men vẫn sót lại 6,4 mg/ml. Trong quá trình lên men này cho thấy khả năng tạo ethanol không cao và khả năng sử dụng carbohydrate hòa tan không triệt để của Candida ablican.
3.2.6. So sánh quá trình sử dụng Cacbonhydrate hòa tan của ba chủng nấm men (Thermosacch, Candida ablican, Red ethanol)
Hình 3.5. Quá trình sử dụng cacbonhydrate hòa tan của ba chủng nấm men Từ kết quả khảo sát biến đổi đường của từng chủng nấm men trong quá trình lên men dịch thủy phân rong lục, chúng tôi lập hình 3.5 để so sánh sự biến đổi này, chúng tôi nhận thấy rằng:
Hàm lượng cacbonhydrate hòa tan giảm dần theo thời gian và quá trình sử dụng cacbonhydrate hòa tan của các chủng nấm men là khác nhau.
Trong quá trình biến đổi này, lượng cacbonhydrate hòa tan được các chủng nấm men sử dụng trong 24 giờ đầu là rất thấp, hàm lượng cacbonhydrate hòa tan này thấp hơn 10 mg/ml. Nguyên nhân trong 24 giờ đầu các chủng nấm men cần thích ứng để sinh trưởng.
Trong khoảng thời gian 24-72 giờ lượng đường giảm nhanh khoảng 15-40 mg/ml. Trong đó chủng Candida ablican sử dụng cacbonhydrate hòa tan thấp nhất nhưng ngược lại các giống Thermosacch, Red ethanol sử dụng lượng cacbonhydrate hòa tan lớn từ 30-40 mg/ml và Red ethanol sử dụng cacbonhydrate hòa tan lớn nhất
35
40mg/ml. Điều này cho thấy trong khoảng thời gian này các chủng nấm men trong giai đoạn lên men mạnh
Trong khoảng thời gian 72-108 giờ lượng cacbonhydrate hòa tan giảm từ từ cho đến khi không còn giảm nữa. Hàm lượng sót lại cacbonhydrate hòa tan thấp 2,9-6,4 mg/ml.
3.2.7. So sánh quá trình sinh ethanol của ba chủng nấm men (Thermosacch, Candida ablican, Red ethanol)
Hình 3.6. Quá trình sinh ethanol của ba chủng nấm men
Từ kết quả khảo sát khả năng tạo ethanol của từng chủng nấm men chúng tôi đã lập hình 3.6 để so sánh biến đổi này và chúng tôi nhận thấy rằng:
Hàm lượng ethanol tăng dần theo thời gian, trong đó khả năng tạo ethanol của các chủng nấm men là khác nhau.
Trong quá trình này, lượng ethanol được các chủng nấm men tạo ra trong 24 giờ đầu là rất thấp, hàm lượng ethanol 0 - 0,8(% v/v). Nguyên nhân trong 24 giờ đầu các chủng nấm men cần thích ứng để sinh trưởng vì vậy sinh ethanol thấp.
Trong khoảng thời gian 24-72 giờ lượng ethanol tăng nhanh khoảng 0.8- 2,3(% v/v) mg/ml. Trong đó chủng Candida ablican sinh ethanol thấp 1,24-1,43 (%
v/v) nhưng ngược lại các chủng Thermosacch, Red ethanol sinh ethanol cao 1,92-
36
2,3(% v/v). Điều này cho thấy trong khoảng thời gian này các giống nấm men đã sinh trưởng ổn định và sản sinh ethanol cao.
Trong khoảng thời gian 72-108 giờ lượng ethanol tăng từ từ đối với hai nấm men thermosacch, Candida ablican, nhưng lượng ethanol sinh ra cũng chỉ đạt 1,8- 1,9(% v/v). Trong đó Red ethanol có hàm lượng ethanol không tăng. Điều này cho thấy thời gian tạo ethanol của Red ethanol tốt hơn và nhanh hơn các chủng nấm men khác.
3.2.8. Xác định hiệu suất lên men của ba chủng nấm men.
Bảng 3.3. Hiệu suất lên men của ba chủng nấm men
Nấm men Đường tổng số (g/l)
Ethanol thực tế (% v/v)
Ethanol lý thuyết (% v/v)
Hiệu suất lên men
(%) Dịch
thủy phân acid
Candida ablican
52
1,82
3,36
54,1
Thermosacch 1,92 57,1
Red Ethanol 2,34 69,6
Qua bảng 3.3, chúng tôi thấy rằng chủng Red Ethanol cho hiệu suất lên men cao hơn cả. Vì vậy chúng tôi tiếp tục chọn Red Ethanol để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của chủng nấm men này.