Ảnh hưởng kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến quá trình lên w88 link mới nhất rượu vang nho

TÓM TẮT:

Bài viết khảo sát ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhấtSaccharomyces cerevisieađến quá trình lên w88 link mới nhấtrượu vang nho - dâu tằm(tỷ lệ 8:2), trong đó bao gồm việc so sánh khả năng lên w88 link mới nhất của nấm w88 link mới nhất tự do và nấm w88 link mới nhất cố định trong gel Alginate 1 lớp và 2 lớp. Kết quả cho thấy, điều kiện cố định tế bào thích hợp hơn so với tế bào nấm w88 link mới nhất tự do thông qua tốc độ sử dụng glucose sinh tổng hợp ethanol, donấm w88 link mới nhấtcố định được bảo vệ bởi lớp chất mang ít chịu ảnh hưởng của pH môi trường tăng khả năng giải phóng ethanol nội bào nên nấm w88 link mới nhất cố định trên gel Alginate 1 lớp cho hàm lượng 16%(v/v) và cố định 2 lớp cho hàm lượng ethanol 17.35%(v/v) cao hơn so với hàm lượng ethanol ở nấm w88 link mới nhất tự do là 13% (v/v).

Từ khóa:Ethanol, nấm w88 link mới nhất cố định, rượu vang nho, rượu vang dâu tằm.

1. Đặt vấn đề

Trên thế giới, nhu cầu về ethanol của ngành công nghiệp đồ uống vẫn ở mức cao nhưng nhiên liệu ngày càng tăng. Vì vậy, công nghệ lên w88 link mới nhất truyền thống đang ngày càng được cải tiến để tạo năng suất ethanol cao từ nguồn cơ chất rẻ hơn và có thể tái tạo là hai khía cạnh được quan tâm trong các nghiên cứu lên w88 link mới nhất ethanol gần đây. Một số kỹ thuật đã được nghiên cứu để đạt được mục tiêu này bao gồm nuôi cấy liên tục, cố định tế bào và tái tạo tế bào. Việc sử dụng các tế bào vi sinh vật cố định để sản xuất ethanol đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu gần đây. [1]

Kỹ thuật cố định tế bào được định nghĩa là: Kỹ thuật bao bọc hoặc định vị các tế bào còn nguyên vẹn lên một “vùng không gian nhất định” - “chất mang” nhằm bảo vệ các hoạt tính xúc tác mong muốn. [2]

Các chất mang thường được sử dụng là alginate, k-carrageenan, pectin, agar, gelatin,... Đây là các polymer tự nhiên không độc, dễ tạo gel và không có hại cho tế bào [3]. Trong số các chất mang trong kĩ thuật cố định tế bào ứng dụng trong lên w88 link mới nhất ethanol thì Ca-alginate được sử dụng rộng rãi nhất do gel có độ xốp cao cho phép cơ chất và sản phẩm lên w88 link mới nhất đi vào, đi ra được dễ dàng tạo thuận lợi cho việc trao đổi chất [4].

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1. Đối tượng

Sử dụngnấm w88 link mới nhấtSaccharomyces cerevisiaecủa công ty Brentag cung cấp.

Enzyme Penitex của công ty Brentag. Nho đen từ vườn nho tỉnh Phan Rang có độ pH: 4.09, độ tro 0.9%. Dâu tằm Đà Lạt có độ Brix là 9, pH: 3.52, độ tro: 0.65%.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp cố định tế bào nấm w88 link mới nhất trong hạt Ca - Alginate

Nấm w88 link mới nhất được nhân giống các cấp trên môi trường glucose 60g/l, (NH₄)₂SO₄3g/l, MgSO₄.7H₂O 0,5g/l, K₂HPO₄0,6g/l, cao nấm w88 link mới nhất 5g/l ở 28^oC, lấy sinh khối tế bào.

Tiếp đó, alginate được chuẩn bị ở dạng dung dịch 3% (w/v) trong nước và đem tiệt trùng ở nhiệt độ 121^oC trong 15 phút. Trộn dung dịch alginate và dịch huyền phù tế bào theo tỉ lệ 1:1 (v/v). Dùng bơm tiêm nhỏ từng giọt hỗn hợp này vào dịch CaCl₂2%, để yên trong thời gian cho các hạt gel cứng lại. Sau đó vớt các hạt gel ra, rửa sạch CaCl₂và đem đi lên w88 link mới nhất mật độ 5.106tb/ml.

2.2.2. Phương pháp lên w88 link mới nhất

Nho - dâu tằm ép xử lý enzyme pectinase 0.1%/55^oC. Sau đó lọc loại bỏ phần bã và phối chế dịch nho và dâu tằm (8:2) sau khi lọc được bổ sung dịch syrup và acid citric để đạt Brix 28^o, Natri bisulfite với nồng độ 30mg/l. Tiến hành lên w88 link mới nhất ở 25^oC.

2.2.3. Xác định tế bào nấm w88 link mới nhất nhờ buồng đếm Thomas

Xác định lượng tế bào có trong hạt bằng cách lấy một lượng hạt nhất định, rửa sạch, hòa tan hạt với dung dịch citrat - Na 5%/30 phút, sau đó đem pha loãng và đếm buồng đếm Thomas.

2.2.4. Phương pháp hóa học

Bảng 1. Các phương pháp hóa học sử dụng

3. Kết quả và bàn luận

3.1. Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất tới sự thay đổi Bx của dịch lên w88 link mới nhất

Ở nấm w88 link mới nhất tự do, hàm lượng chất khô chỉ giảm trong 6 ngày đầu lên w88 link mới nhất và sau đó gần như bị vô hoạt làm cho nồng độ chất khô không đổi và giữ nguyên ở 12^oBx cho đến hết quá trình lên w88 link mới nhất. Trong khi đó, nấm w88 link mới nhất cố định vẫn có khả năng sử dụng cơ chất và tiếp tục lên w88 link mới nhất, hàm lượng chất khô giảm triệt để hơn xuống còn khoảng 90Bx. Sự thay đổi hàm lượng chất khô giữa mẫu sử dụng kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất trong gel alginate 1 lớp và nấm w88 link mới nhất cố định trong gel alginate hai lớp không có sự khác biệt. Nấm w88 link mới nhất cố định có tốc độ sử dụng glucose, tốc độ sinh tổng hợp ethanol và glycerol cao hơn nhiều so với nấm w88 link mới nhất tự do, mặc dù diện tích bề mặt của chúng dùng để vận chuyển chất dinh dưỡng nhỏ hơn [5].

Hình 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất tới sự thay đổi Bx

Ghi chú: TD: Nấm w88 link mới nhất được lên w88 link mới nhất ở trạng thái tự do; 1L: Nấm w88 link mới nhất được cố định trong gel Alginate (3%) 1 lớp; 2L: Nấm w88 link mới nhất được cố định trong gel Alginate (3%) 2 lớp.

3.2. Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất tới sự thay đổi pH

Nhìn chung pH giảm dần ở 2 ngày đầu, sau đó tăng dần qua các ngày lên w88 link mới nhất tiếp theo. Khả năng lên w88 link mới nhất của tế bào nấm w88 link mới nhất cố định không phụ thuộc vào pH nằm trong khoảng 3.1 - 6.26. Trong khi đó, khả năng lên w88 link mới nhất của nấm w88 link mới nhất tự do phụ thuộc vào pH và giá trị pH tối thích khoảng 4. [6-7].

Hình 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất tới sự thay đổi pH

Ghi chú: TD: Nấm w88 link mới nhất được lên w88 link mới nhất ở trạng thái tự do; 1L: Nấm w88 link mới nhất được cố định trong gel Alginate (3%) 1 lớp; 2L: Nấm w88 link mới nhất được cố định trong gel Alginate (3%) 2 lớp.

3.3. Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến sự thay đổi của hàm lượng đường khử trong dịch lên w88 link mới nhất

Ở giai đoạn đầu, nấm w88 link mới nhất tự do có tốc độ sử dụng đường khử nhanh hơn các mẫu còn lại do nấm w88 link mới nhất có thể trực tiếp hấp thụ các thành phần của môi trường để sinh tổng hợp. Đối với mẫu sử dụng nấm w88 link mới nhất cố định 1 lớp thì chậm hơn so với nấm w88 link mới nhất tự do nhưng nhanh hơn so với nấm w88 link mới nhất sử dụng kỹ thuật cố định 2 lớp. Nguyên nhân là do lớp chất mang alginate đã làm giảm tốc độ hấp thụ cơ chất trong môi trường, do đó hàm lượng đường khử giảm chậm hơn. Nhưng giai đoạn sau hàm lượng đường khử còn lại gần như giống nhau ở các kỹ thuật lên w88 link mới nhất.

Hình 3: Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến sự thay đổi của hàm lượng đường khử

3.4. Sự thay đổi độ cồn

Độ cồn của mẫu sử dụng nấm w88 link mới nhất tự do giữ ở mức 13%(v/v). Trong khi đó nấm w88 link mới nhất cố định trong gel alginate 1 lớp độ cồn tăng lên đến 16%(v/v) và cao nhất là mẫu nấm w88 link mới nhất cố định trong gel alginate hai lớp độ cồn lên tới 17.35%(v/v). Do nấm w88 link mới nhất cố định được bảo vệ trong chất mang khỏi các tác nhân ức chế môi trường nên tốc độ sử dụng cơ chất và chuyển hóa thành cồn vẫn tương đối nhanh và cao hơn hẳn so với nấm w88 link mới nhất tự do. Đồng thời, quá trình cố định làm thay đổi sự vận chuyển proton qua màng tế bào nấm w88 link mới nhất, làm tăng tốc độ sử dụng ATP mà quá trình sinh tổng hơp ethanol bị hạn chế khi có mặt của ATP nên tăng khả năng giải phóng ethanol nội bào ra ngoài môi trường [8-9].

Hình 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến sự thay đổi của hàm lượng cồn

3.5. Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến sự thay đổi của mật độ nấm w88 link mới nhất

Hình 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật cố định nấm w88 link mới nhất đến sự thay đổi của mật độ nấm w88 link mới nhất

Mẫu sử dụng nấm w88 link mới nhất tự do có mật độ nấm w88 link mới nhất cực đại cao hơn hẳn so với nấm w88 link mới nhất cố định là do khi cố định tronggel alginatethì khả năng nảy chồi của nấm w88 link mới nhất bị hạn chế so với nấm w88 link mới nhất tự do [10]. Nhưng đồng thời pha suy vong của nấm w88 link mới nhất tự do rất dài. Điều này chứng tỏ rằng sự có mặt của chất mang đã bảo vệ tế bào khỏi ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu do hàm lượng đường cao gây ra, nhờ có lớp chất mang mà nấm w88 link mới nhất cố định tiếp xúc chậm hơn do đường cần có thời gian để khuyếch tán từ bên ngoài vào bên trong chất mang, nhờ đó nấm w88 link mới nhất cố định ít bị ức chế hơn [11].

3. Kết luận

Từ kết quả khảo sát có thể nhận thấy rằng, nấm w88 link mới nhất cố định có tính ưu việt hơn nấm w88 link mới nhất tự do, đặc biệt nấm w88 link mới nhất cố định 2 lớp cho kết quả tối ưu hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

A. Sheoran, B. S. Yadav, P. Nigam, and D. Singh. (1998). Continuous ethanol production from sugarcane molasses using a column reactor of immobilized Saccharomyces cerevisiae HAU-1,”J. Basic Microbiol., 38(2), 123-128.
S. F. Karel, S. B. Libicki, and C. R. Robertson. (1985). The immobilization of whole cells: Engineering principles.Chem. Eng. Sci.,40(8), 1321-1354.
P. J. Verbelen, D. P. De Schutter, F. Delvaux, K. J. Verstrepen, and F. R. Delvaux. (2006). Immobilized yeast cell systems for continuous fermentation applications,”Biotechnol. Lett., 28(19), 1515-1525.
Y. Gưksungur and N. Zorlu. (2001). Production of Ethanol from Beet Molasses by Ca-Alginate Immobilized Yeast Cells in a Packed-Bed Bioreactor,”Turkish J. Biol.,25(3), 265-275.
J. L. Galazzo and J. E. Bailey. (1990). Growing Saccharomyces cerevisiae in calcium-alginate beads induces cell alterations which accelerate glucose conversion to ethanol,”Biotechnol. Bioeng.,36(4), 417-426.
B. Szajáni, Z. Buzás, K. Dallmann, I. Gimesi, J. Krisch, and M. Tóth. (1996). Continuous production of ethanol using yeast cells immobilized in preformed cellulose beads.Appl. Microbiol. Biotechnol.,46(2), 122-125.
D. Williams and D. M. Munnecke. (1981). The production of ethanol by immobilized yeast cells.Biotechnol. Bioeng.,23(8), 1813-1825.
J. L. Galazzo, J. V Shanks, and J. E. Bailey. (1987). Comparison of suspended and immobilized yeast metabolism using 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy.Biotechnology Techniques,1(1), 1-6.
P. XuA. Thomas C. D. Gilso. (1996). Combined use of three methods for high concentration ethanol production by Saccharomyces cerevisiae.Biotechnol. Lett.,18(12), 1439-1440.
D. Balli et al. (2003). Effect of yeast cell immobilization and temperature on glycerol content in alcoholic fermentation with respect to wine making.Process Biochem.,39(4), 499-506.
P. K. Bajpai and A. Margaritis. (1985). Kinetics of ethanol production by immobilized cells of Zymomonas mobilis at varying d-glucose concentrations,”Enzyme Microb. Technol.,7(9), 462-464.

THE EFFECT OF THE YEAST IMMOBILIZATION

TECHNIQUE OF SACCHAROMYCES CEREVISIEA

YEAST ON GRAPE - MULBERRY WINE FERMENTATION

• PHAN THI KIEU LINH

Faculty of Environmental and Food Engineering

Nguyen Tat Thanh University

ABSTRACT:

This paper examines the effect of the yeast immobilization technique of Saccharomyces cerevisiea yeast on grape - mulberry wine fermentation (ratio 8: 2) including the comparison of free and immobilized yeasts in 1-layer and 2-layer alginate gel. The results show that the cell fixation conditions are more favourable than the cells in free yeast conditions by evaluating the use of ethanol biosynthesis glucose. This is because the immobilized yeast is protected by a layer that is less affected by the environmental pH, supporting the immobilized yeast to release intracellular ethanol. The released intracellular ethanol of the yeast in 1-layer and 2-layer alginate gel with 16% (v/v) and 17.35% (v/v), respectively. These values are higher than that of free yeast with 13% (v/v).

Keywords:Ethanol, immobilized yeast, grape wine, mulberry wine.