Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất phân bón dạng nước từ nguồn nguyên liệu bã men bia

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------------

DƯƠNG THỊ SAO MAI
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BÓN
DẠNG NƯỚC TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÃ MEN BIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên Ngành

: Công nghệ Thực phẩm

Lớp

: K46 - CNTP


Khoa

: CNSH – CNTP

Khóa học

: 2014 – 2018

Thái Nguyên - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------------

DƯƠNG THỊ SAO MAI
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BÓN
DẠNG NƯỚC TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÃ MEN BIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên Ngành

: Công nghệ Thực phẩm

Lớp

: K46 - CNTP

Khoa

: CNSH – CNTP

Khóa học

: 2014 – 2018

Người hướng dẫn

: ThS. Đinh Thị Kim Hoa

Thái Nguyên - 2018


i

LỜI CẢM ƠN
Sau sáu tháng thực tập tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Sinh học và
Công nghệ Thực phẩm, đến nay em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban chủ nhiệm khoa,
cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thưc phầm
đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình thực hiện
và hoàn thành khóa luận này.
Cũng nhân dịp này, em xin được gửi lời cảm ơn đến ThS. Đinh Thị Kim
Hoa đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn giúp em thực hiện và hoàn thành tốt khóa luận.
Cuối cùng, em xin cảm ơn toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên,
giúp đỡ tạo điều kiện về vật chất và tinh thần cho em trong suốt quá trình học tập và
thực hiện khóa luận.
Do còn nhiều hạn chế về trình độ, cũng như kinh nghiệm thực tế của bản
thân nên không tránh khỏi những sai xót trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề
tài. Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của quý Thầy, Cô giáo và các bạn để
khóa luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày….. tháng….năm 2018
Sinh viên

Dương Thị Sao Mai


ii

DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
COD

Chemical Oxygen Demand

EM

Effective Microorganisms

EC 3.2.1.26

β -D – Fructofuranoside fructohydrolase

CAGR

Compounded Annual Growth rate

EC-3.4.22.33

fruit bromelain

EM - FPE

EM-fermented Plant Extract

DH%

Mức độ thủy phân

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

APNAN

Mạng lưới Nông nghiệp Thiên Nhiên châu Á – Thái
Bình Dương

ADN

Deoxyribonucleic acid

ARN

Axit ribonucleic

CAGR

Compounded Annual Growth rate

TB

Trung bình


iii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Danh mục dụng cụ, hóa chất, thiết bị nghiên cứu ....................................31
Bảng 4.1: Thành phần hóa học của bã men bia ........................................................41
Bảng 4.2: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại enzyme tới chất lượng phân bón
dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống dưa lưới AB –
Nhật Bản ..................................................................................................42
Bảng 4.3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại chế phẩm EM tới chất lượng phân
bón dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống dưa lưới AB –
Nhật Bản ..................................................................................................43
Bảng 4.4: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn enzyme và EM tới chất
lượng phân bón dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống
dưa lưới AB - Nhật Bản ...........................................................................44
Bảng 4.5: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nước bổ sung tới chất lượng phân
bón dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống dưa lưới AB –
Nhật Bản ..................................................................................................45
Bảng 4.6: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ủ EM và enzyme tới chất
lượng phân bón dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống
dưa lưới AB – Nhật Bản ..........................................................................46
Bảng 4.7: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ EM và enzyme tới chất
lượng phân bón dạng nước thông qua đặc điểm sinh trưởng của giống
dưa lưới AB – Nhật Bản ..........................................................................47


iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Thứ hạng của Việt Nam trong top 25 quốc gia tiêu thụ bia nhiều nhất
thế giới ............................................................................................... 7
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân bón từ nguyên liệu hữu cơ .............. 13
Hình 2.3: Sơ đồ quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm nông
nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học. .................................................14
Hình 2.4: Quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme protamex ..........................15
Hình 2.5: Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ VSV từ nguyên liệu hữu cơ ............16
Hình 2.6: Mô hình enzyme proteaza ........................................................................24
Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng thủy phân của enzyme ...25
Hình 2.8: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng thủy phân enzyme .........26
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình sản xuất phân bón nước từ bã men bia ............................49


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2
DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ..................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ...........................................................................................3
1.2.1. Mục tiêu tổng quát ....................................................................................3
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..........................................................................................3
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..........................................................................3
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ......................................................................3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.......................................................................3
Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..........................................................................4
2.1. Tổng quan về bã men bia .................................................................................4
2.1.1. Khái niệm và nguồn gốc ...........................................................................4
2.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men .....................................................................4
2.1.3. Sản lượng bia của Việt Nam trong những năm gần đây ...........................7
2.1.4. Thành phần dinh dưỡng của bã men bia ...................................................8
2.1.5. Các định hướng tận dụng bã men bia ......................................................10
2.2. Tổng quan về phân bón hữu cơ ......................................................................11
2.2.1. Các khái niệm về phân bón hữu cơ .........................................................11
2.2.2. Tầm quan trọng của phân bón hữu cơ .....................................................12
2.2.3. Một số quy trình sản xuất phân bón hữu cơ ............................................12
2.2.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu phân bón dạng nước trong nước .........17
2.2.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu phân bón dạng nước trên thế giới .......17
2.3. Tổng quan về các chế phẩm EM ....................................................................18


vi

2.3.1. Giới thiệu chung về chế phẩm EM .........................................................18
2.4. Tổng quan về hệ enzym thủy phân ................................................................23
2.4.1. Hệ enzyme proteaza ................................................................................23
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease ........ 25
2.4.3. Enzyme Bromelain ..................................................................................27
2.4.4. Enzyme thương mại Neutral ...................................................................29
2.4.5. Enzyme Alcalase .....................................................................................29
Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......31
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................31
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................31
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................31
3.1.3. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất...................................................................31
3.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................32
3.3. Phương pháp nghiên cứu................................................................................33
3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm................................................................33
3.3.2. Phương pháp phân tích hoá lý .................................................................36
3.3.3. Phương pháp xác định tốc độ tăng trưởng của dưa lưới AB – Nhật Bản....... 40
3.3.4. Các phương pháp xử lý số liệu................................................................40
Phần 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................................41
4.1. Kết quả phân tích một số thành phần hóa học cơ bản của bã men bia ..........41
4.2. Kết quả nghiên cứu lựa chọn loại enzyme phù hợp cho thủy phân bã men bia
phục vụ sản xuất phân bón dạng nước ..................................................................41
4.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại chế phẩm EM tới chất lượng phân
bón dạng nước .......................................................................................................43
4.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn enzyme và EM tới chất
lượng phân bón dạng nước ....................................................................................44
4.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nước bổ sung tới chất lượng phân
bón dạng nước .......................................................................................................45


vii

4.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ủ chế phẩm EM và enzyme tới
chất lượng phân bón dạng nước ............................................................................46
4.7. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ EM và enzyme tới chất lượng
phân bón dạng nước ..............................................................................................47
4.8. Hoàn thiện quy trình sản xuất phân bón dạng nước.......................................49
Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................50
5.1. Kết luận ..........................................................................................................50
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................51
PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nhắc đến Việt Nam, người ta thường nghĩ đến hình ảnh một đất nước nông
nghiệp lâu đời với “nền văn minh lúa nước”, dân số sống ở nông thôn chiếm gần
70% và có gần 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông nghiệp.
Trước đây, nước ta sản xuất nông nghiệp theo hình thức truyền thống, tận
dụng được nguồn phế phụ phẩm quay vòng ngược trở lại để làm phân bón nên
lượng rác thải ra môi trường ít vẫn đáp ứng được khả năng tự làm sạch của môi
trường đất. Từ 1990 đến nay, do chủ trương chính sách của nhà nước đẩy mạnh
phát triển nông nghiệp, nền nông nghiệp nước ta đã có những phát triển nhảy vọt
như là năng suất cây trồng tăng lên vượt bậc, chất lượng sản phẩm cũng gia tăng.
Bên cạnh đó cũng có những mặt trái của nó, đó là lượng phân bón hóa học sử dụng
ngày một gia tăng, lượng phế phụ phẩm thải ra môi trường nhiều mà không được tái
sử dụng làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm, đất không được trả lại dinh dưỡng
trở nên bạc màu, kết cấu đất bị phá vỡ, sinh học đất dần dần mất đi, một số loại
phân bón có chứa một số chất gây độc hại cho cây trồng và cho con người như các
kim loại nặng hoặc các vi sinh vật gây hại, các chất kích thích sinh trưởng vượt quá
mức quy định. Các kim loại nặng có trong phân bón gồm Asen (As), Chì (Pb), Thuỷ
ngân (Hg) và Cadimi (Cd), các vi sinh vật gây hại có trong phân bón gồm: E. Coli,
Salmonella, Coliform là những loại gây nên các bệnh đường ruột nguy hiểm. Trước
thực trạng hiện nay, thì cần phải tìm ra những giải pháp thay thế hữu hiệu và hạn
chế việc sử dụng phân bón vô cơ.
Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới bắt đầu nhận thức rằng các
nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm thực sự là nguồn tài nguyên đang hàng ngày hàng
giờ chưa được khai thác và sử dụng hoặc sử dụng chưa hiệu quả gây tổn thất đến
nền kinh tế. Vấn đề đặt ra là phải làm như thế nào để có thể tận dụng được nguồn
nguyên liệu phế phụ phẩm một cách có hiệu quả, vừa xử lý được ô nhiễm môi
trường vừa giải quyết được các vấn đề dinh dưỡng cho cây trồng và cải tạo đất.


2

Theo các nhà nghiên cứu trước đó đã cho thấy, phân bón dạng nước được sản xuất
từ nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp không chứa độc tố và được nhiều
nghiên cứu chứng minh có tác động tích cực trong việc cải thiện cấu trúc đất, tăng
khả năng giữ nước, thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển hệ vi sinh vật có lợi trong
đất. Do đó phân bón dạng nước được sản xuất từ nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm
nông nghiệp sẽ là giải pháp thay thế hữu hiệu và hạn chế việc sử dụng phân bón vô
cơ hiện nay.
Trong nhiều năm trở lại đây ngành công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ
bia ngày càng phát triển, sản lượng bia được tạo ra với số lượng lớn, kéo theo lượng
bã bia thải ra cũng tăng. Bã men bia chứa rất nhiều tế bào nấm men, và trong tế bào
nấm men lại chứa rất nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị nổi bật như protein và
vitamin, đặc biêt là các vitamin nhóm B. Hàm lượng protein của nấm men dao động
trong khoảng từ 40 - 60% vật chất khô tế bào. Về tính chất thì protein của nấm men
gần giống protein có nguốn gốc từ động vật, chứa khoảng 20 axit amin, trong đó có
đủ các axit amin thiết yếu. Đối với các nhà máy sản xuất bia ở nước ngoài bã men
bia được dùng để tạo ra men chiết xuất được và sử dụng như là một chất điều vị
trong chế biến thực phẩm hay làm thành phần cung cấp nitrogen và các chất kích
thích sinh trưởng cho môi trường nuôi cấy vi sinh.
Ở Việt Nam nói chung và nhà máy sản xuất bia Vicoba Thái Nguyên nói
riêng, bã men bia chưa được sử dụng một cách có hiệu quả mà chỉ thải ra môi
trường bên ngoài, điều này gây ô nhiễm môi trường vì chất thải men bia có hàm
lượng COD rất cao. Vì vậy việc nghiên ứng dụng kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ
thuật sản xuất các sản phẩm từ bã men bia thì sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề
như: Giảm ô nhiễm môi trường, chủ yếu là ô nhiễm nước thải, đem lại hiệu quả
kinh tế giảm giá thành bia nhờ giảm chi phí đầu tư vào máy móc xử lý chất thải và
tận dụng hiệu quả các sản phẩm phụ để tạo ra nguồn thực phẩm có giá trị dinh
dưỡng cao.
Xuất phát từ những vấn đề trên, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu
xây dựng quy trình sản xuất phân bón dạng nước từ nguồn nguyên liệu bã men


3

bia” nhằm góp phần vào việc đưa ra dạng phân bón mới có giá trị sử dụng cao vào
sản xuất và đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.
1.2. Mục tiêu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Xây dựng được quy trình sản xuất phân bón cây trồng dạng nước từ nguồn
nguyên liệu bã men bia.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu lựa chọn loại chế phẩm EM (Effective Microorganisms) và
enzyme, tỉ lệ bổ sung thích hợp để sản xuất phân bón dạng nước từ nguồn nguyên
liệu bã men bia;
- Nghiên cứu lựa chọn tỉ lệ nước bổ sung, thời gian ủ chế phẩm EM và
enzyme thích hợp;
- Hoàn thiện quy trình sản xuất phân bón dạng nước từ bã men bia.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Nghiên cứu được khả năng thủy phân protein có trong bã men bia thành
các protein ngắn mạch, oligopeptit, axit amin của 2 loại chế phẩm EM và 3 loại
enzyme thương mại;
- Nghiên cứu được ảnh hưởng của thành phần protein hòa tan sau thủy phân
bã men bia tới sự phát triển của giống dưa lưới - AB Nhật Bản.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Tận dụng được phế phụ phẩm của nhà máy bia để tạo ra được loại phân
bón dạng nước phù hợp cho các loại cây được trồng theo công nghệ cao, công nghệ
nhà kính.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về bã men bia
2.1.1. Khái niệm và nguồn gốc
Quá trình sản xuất bia thải ra rất nhiều loại phế liệu: Phế liệu hạt, mầm malt,
bã malt, cặn protein, nấm men bia và CO2. Ngoài CO2 là nguồn phế liệu có thể tái
sử dụng để tăng chất lượng bia thì bã malt, mầm malt và nấm men bia là nguồn phế
liệu có ý nghĩa quan trọng trong thực phẩm và thức ăn gia súc cả về số lượng và giá
trị dinh dưỡng. Bã nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất, được nằm lại trong
các thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia
có giá trị dinh dưỡng cao và chữa bệnh tốt.
Bã men bia (hay còn gọi là nấm men bia) thuộc loài Saccharomyces
cerviside, có hoạt tính enzyme invertase (EC 3.2.1.26). Enzyme này thường tập
trung chủ yếu ở trong lớp không gian chứa tế bào nấm men [10].
Chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước
mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất nitơ (các axit amin, peptit),
vitamin và các nguyên tố vi lượng … qua màng tế bào. Sau đó, thông qua hàng loạt
các phản ứng hóa sinh mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các
chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm
men. Nấm men bia là loài hô hấp yếm khí tùy tiện. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng
và phát triển tối ưu cho đa số các chủng này là 25 - 30oC và ngừng hoạt động ở
nhiệt độ 40oC và tới 50 - 60oC thì nấm men bị chết [14],[22].
2.1.2. Cấu tạo của tế bào nấm men
a. Đặc điểm hình thái
Tế bào nấm men có hình dạng và kích thước đa dạng, phụ thuộc vào giống,
loài. Tế bào nấm men thường có hình ovan hoặc hình cầu, khi nấm men già có hình
ovan dài hoặc hình sợi [14]. Tùy vào chủng nấm men mà tế bào có kích thước khác


5

nhau. So với các vi sinh vật khác tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn:
đường kính khoảng 7µm và chiều dài từ 8 - 12µm [22].
b. Đặc điểm cấu tạo
Tế bào nấm men là tế bào có nhân thật được cấu tạo từ các thành phần chủ yếu sau:
- Thành tế bào:
Thành tế bào nấm men dày khoảng 15 - 25nm, có độ bền chắc, có nhiều lỗ nhỏ
li ti đường kính khoảng 3,6 nm để chất dinh dưỡng có thể đi qua. Trong thành tế
bào có chứa 10% protein (tính theo khối lượng chất khô), trong số protein này có
một phần là các enzym. Trên thành tế bào còn thấy một lượng lipit nhỏ [14].
Thành tế bào được cấu tạo gồm có ba lớp: Lớp trong cùng có cấu tạo từ β Glucan không tan trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β - Glucan hòa tan, lớp ngoài
cùng được cấu tạo từ mannanphosphoryl, ngoài ra còn có kitin. Mannan là hợp chất
cao phân tử của D - mananoza, rất phân nhánh. Thường mannan liên kết với protein
theo tỷ lệ 2:1 tạo thành hợp chất polyme peptidomannan - có vai trò trong việc kết
lắng của nấm men vì có khả năng gắn với ion Ca2+ nhờ nhóm phosphat hoặc nhóm
cacboxyl của nó. Glucan là hợp chất cao phân tử của D - glucoza có cấu trúc phân
nhánh góp phần tạo nên độ cứng cho thành tế bào. Giữa lớp ngoài cùng và lớp giữa
có chứa các enzym: Invertaza, phosphataza, β - glucosidaza, proteaza… Kitin là
hợp chất cao phân tử của N - acetylglucosamin thường tập trung ở phía bầu mô, rất
bền vững, không bị phá hủy nên có tác dụng bảo vệ chồi khi chồi còn non. Hàm
lượng của chúng trong tế bào khoảng 1% [14],[22].
- Màng nguyên sinh chất
Màng nguyên sinh chất nằm sát tế bào, chiều dày không quá 0,1nm, thành
phần chủ yếu là: Protein, phospholipit, enzym permeaza [14]. Đây là một màng bán
thấm điều chỉnh sự thấm qua tế bào các chất dinh dưỡng cần thiết và có lợi cho tế
bào (đường đơn giản, nitrogen, phosphorous…) đồng thời thải ra ngoài các chất cặn
bã (CO2, rượu, axit…).


6

- Nguyên sinh chất
Nguyên sinh chất là hệ keo được cấu tạo chủ yếu từ protein, hydratcacbon,
lipit, chất khoáng, nước và các hợp chất khác. Nước trong tế bào chất chiếm tới
90% ở dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi
chất và dạng liên kết. Nguyên sinh chất thường có màu xám và có thể thay đổi trong
quá trình sinh trưởng, phát triển của nấm men. Lúc tế bào còn non, nguyên sinh chất
tương đối đồng nhất, càng về già nguyên sinh chất càng không đồng nhất do xuất
hiện nhiều không bào, các giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipoit [19].
Nguyên sinh chất có nhiệm vụ hòa tan các chất dinh dưỡng và liên kết các cơ quan
với nhau, là nơi xảy ra các phản ứng sinh hóa nội bào.
- Nhân: Tế bào nấm men có nhân thật, nhân thường có hình bầu dục hoặc hình
cầu. Nhân tế bào nấm men được bao bọc bởi một vỏ có có hai màng: Màng
phía trong có tác dụng giới hạn nhân, màng phía ngoài liên hệ mật thiết với
mạng lưới nội chất. Trong nhân chứa ADN, ARN và 16 đôi nhiễm sắc thể [14].
- Mạng lưới nội chất
Ở nấm men mạng lưới nội chất có chiều dày khoảng 40 - 50 µm [22]. Trên bề
mặt của chúng có định vị nhiều loại enzyme khác nhau. Mạng lưới nội chất có vai
trò quan trọng trong việc vận chuyển và đồng hóa thức ăn ở tế bào nấm men.
- Không bào
Trong mỗi tế bào nấm men có một hoặc nhiều không bào [14]. Không bào có tính
thẩm thấu cao, là nơi tích lũy các sản phẩm trao đổi chất trung gian, các enzyme thủy
phân, enzyme oxy hóa - khử, các polyphosphat, lipit, các hợp chất trung gian của tế bào
có phân tử lượng thấp và các ion kim loại [22]. Ngoài tác dụng của một kho dự trữ,
không bào còn có chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào.
- Ty thể: Ty thể được xem như nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt
động. Ty thể chứa nhiều enzyme khác nhau như: Oxydaza, xytocromoxydaza,
peroxydaza, phosphataza…Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30%
chất béo và 60 - 70% protein, trong số protein này có khoảng 25 - 75% ở dạng
protein cấu trúc [14].


7

- Bộ máy Golgi: Có vai trò trong việc đào thải các sản phẩm dị hóa và có liên
quan đến quá trình sinh tổng hợp các bộ phận của thành tế bào.
2.1.3. Sản lượng bia của Việt Nam trong những năm gần đây
Tốc độ tiêu thụ bia của Việt Nam trong những năm gần đây có xu hướng
tăng mạnh, đây là một yếu tố tích cực cho các doanh nghiệp sản xuất bia. Theo báo
cáo của Bộ Công Thương, sản lượng bia năm 2016 của Việt Nam là 3,8 tỷ lít bia,
tăng 11,2% so với năm 2015 và tăng gấp 3 lần so với năm 2006, nhờ tăng trưởng
kinh tế nhanh và tỷ lệ dân số trẻ cao. Như vậy, tính trung bình mỗi người Việt uống
42 lít bia, tăng khoảng 4 lít so với năm 2015. Với lượng tiêu thụ này, Việt Nam
đứng thứ ba châu Á, sau Nhật Bản và Trung Quốc.
Theo báo cáo của Hiệp hội Bia - rượu - nước giải khát Việt Nam cho thấy
năm 2017, lượng bia các loại tiêu thụ trên cả nước đạt hơn 4 tỉ lít, tăng 6% so với
năm 2016. Dự báo mức tiêu thụ này sẽ còn tiếp tục gia tăng vì theo quy hoạch của
Bộ Công thương, đến năm 2035, cả nước sản xuất khoảng 5,5 tỉ lít bia và dự kiến
với dân số khi đó ở mức 105 triệu người thì trung bình mỗi người dân Việt sẽ uống
52 lít bia mỗi năm.

Hình 2.1: Thứ hạng của Việt Nam trong top 25 quốc gia tiêu thụ bia
nhiều nhất thế giới
(Nguồn: Kirin Beer University Report Global Beer Production by Country in 2015)


8

Với một ngành bia non trẻ, dân số có tỷ trọng người trong độ tuổi lao động
cao và thu nhập bình quân đầu người đang trong đà tăng đều đặn, Việt Nam được
đánh giá là một thị trường tiêu thụ bia đầy tiềm năng. Tăng trưởng của ngành bia
Việt Nam được kỳ vọng sẽ duy trì ở con số CAGR 6% trong giai đoạn 2015-2020,
cao hơn mức CAGR của Châu Á là 3,09%.
2.1.4. Thành phần dinh dưỡng của bã men bia
Người ta chia các hợp chất trong tế bào nấm men ra thành nước và các chất
khô gồm: Protein, gluxit, lipit, tro, vitamin, nguyên tố vi lượng và một số chất có
hoạt tính sinh học.
a. Protein
Protein là thành phần quan trọng nhất của tế bào nấm men, chiếm chủ yếu
trong phần chất khô của tế bào, thường là 40 - 60% trọng lượng chất khô, gồm
protein đơn giản và protein phức tạp (lipoprotein và nucleprotein) [5]. Protein ở hầu
hết các bộ phận của tế bào nấm men trong đó tập trung chủ yếu ở vách tế bào và ở
màng nguyên sinh chất của tế bào (chiếm 10% trọng lượng khô của vách tế bào và
50% trọng lượng khô của màng nguyên sinh chất) [22]. Về tính chất, protein của
nấm men gần giống protein nguồn gốc động vật, có chứa khoảng 20 loại axit amin,
trong đó có đủ các loại axit amin không thay thế với thành phần cân đối hơn so với
lúa mì, ít hơn so với sữa bột, bột cá và các sản phẩm động vật nói chung
[7],[14],[17].
b. Gluxit
Gluxit chiếm 10 - 30% chất khô tế bào nấm men, trong đó 2 - 3% là riboza,
còn lại phần lớn là các polysaccarit thường gặp như: Glycogen, trehaloza, mana,
glucan, kitin, xenluloza, hemixenluloza và D - mananoza [11]. Manan, glucan là hai
thành phần hóa học chủ yếu của vách tế bào, ngoài ra còn có kitin là thành phần
hidratcacbon lớn thứ ba trong thành tế bào và là một polyme của N acetyl –
glucosamin [14],[22].


9

c. Lipit
Lipit phụ thuộc vào thành phần môi trường thức ăn và loài nấm men. Có
khoảng 1 - 3% lipit ở dạng trung tính như: Các este phức tạp của glyceryl, lipit,
phospholipit, steroit, và các axit béo bậc cao [11]. Lipit trong tế bào ở dạng tự do
hay kết hợp. Chúng đóng vai trò quan trọng vì trong nguyên sinh chất chúng liên
kết với nhau tạo thành hệ sợi mixen hay kết hợp với protein tạo thành lipoprotein,
cơ sở chính để xây dựng nên tế bào.
d. Vitamin
Nấm men rất giàu vitamin, chủ yếu là vitamin nhóm B và vitamin nhóm D.
Trong 1g chất khô của nấm men chứa khoảng: 300μg vitamin B1, 40μg vitamin B2,
50μg vitamin B6, 600μg vitamin PP, 80μg axit pantotenic, 25μg axit foleic, 1μg
biotin và 500μg inozit [10]. Ngoài ra trong nấm men còn có vitamin E và nhiều hợp
chất khác. Tất cả các chất hoạt tính sinh học này được chứa trong nấm men với một
tỉ lệ hết sức hài hòa, chính vì thế mà tác dụng của chúng đến trạng thái sinh lý của
các cơ thể sống là rất rõ nét.
e. Enzyme
Tế bào nấm men chứa một tập hợp các enzyme rất phong phú, đa dạng như
enzyme dehydrogenaza, phosphoglycerat kinaza, alcohol dehydrogenaza... [11]. Các
enzym này thường nằm trong một bộ phận nào đó của tế bào như ty thể, nhân, vách tế
bào hay hòa tan trong nguyên sinh chất. Enzyme trong tế bào gồm hai loại chính:
enzyme nội bào và enzyme ngoại bào. Enzyme nội bào làm tăng các phản ứng hóa học
của các quá trình hô hấp lên men và các phản ứng dẫn đến tạo thành nguyên sinh chất
của tế bào. Enzyme ngoại bào chuẩn bị thức ăn trong môi trường xung quanh, chuyển
các hợp chất không hòa tan thành các chất hòa tan và dễ đồng hóa.
f. Các nguyên tố khoáng và vi lượng
Ngoài các nguyên tố hữu cơ C, N, O, H, trong tế bào nấm men còn có các
nguyên tố tro P, S, K, Ca, Mg, Fe, Na, Cl, Ba và các nguyên tố vi lượng B, Mo, Zn,
Cu, I [11]. Các nguyên tố này tuy chỉ chiếm 2 - 14% tổng lượng chất khô có trong
tế bào nấm men nhưng đóng vai trò vô cùng quan trọng [22].


10

2.1.5. Các định hướng tận dụng bã men bia
Trong những năm gần đây, ngành công nghệ thực phẩm nói chung và ngành công
nghệ chế biến rượu, bia nói riêng đã có những bước phát triển rất nhanh đem lại giá trị
to lớn về mặt kinh tế cho đất nước. Đi kèm với sự phát triển của ngành công nghệ chế
biến rượu, bia thì phụ phẩm của ngành này cũng ngày một tăng cao. Nhiều kết quả
nghiên cứu cho thấy phụ phẩm của ngành sản xuất bia, rượu chứa nhiều giá trị dinh
dưỡng vẫn còn có thể tiếp tục tái chế để phục vụ các ngành khác như: Làm thức ăn gia
súc, làm môi trường nuôi cấy một số nấm men, làm bột dinh dưỡng cho trẻ em… Điều
đó giúp giảm đi một lượng rác thải cho môi trường, giảm đi chi phí xử lí rác thải đồng
thời còn làm nguyên liệu đầu vào cho một số ngành khác.
Ở Việt Nam, nấm men bia thu được từ các nhà máy bia rất lớn. Ước tính trung
bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó chứa khoảng 700g
protein [1]. Như vậy, lượng protein có chất lượng cao từ nấm men thải ra của quá
trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ. Tuy nhiên, nấm men thải ra từ
các nhà máy bia chỉ một phần nhỏ được bán cho các hộ chăn nuôi gia súc sử dụng
làm thức ăn trực tiếp.
Với hàm lượng cao về protein cùng những chất có giá trị như: Vitamin và các
chất khoáng, nấm men đóng vai trò quan trọng như là một nguồn bổ sung các chất
dinh dưỡng có giá trị vào thức ăn cho người và cho gia súc, những sản phẩm chế
biến từ nấm men cũng được ứng dụng rộng rãi trong y dược do nó có thể tăng
cường sức khỏe cho con người, tăng khả năng chịu đựng và chống đỡ các bệnh
truyền nhiễm, giảm sự mệt nhọc khi làm việc quá sức [22]. Ngoài ra nấm men là
một nguồn cung cấp protein đáng kể cho sản phẩm bột dinh dưỡng trẻ em, góp phần
khắc phục tình trạng thiếu protein và năng lượng trường diễn ở trẻ nhỏ [11].
Trong công nghiệp thực phẩm, nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất
bia, rượu, nấm men bánh mỳ để tăng cường mùi vị, giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.
Người ta cũng dùng nấm men để để điều trị một số bệnh thiếu chất dinh dưỡng
hoặc bệnh phá hoại cân bằng trao đổi chất ở trong cơ thể. Đặc biệt nếu chiếu các tia
tử ngoại vào nấm men người ta sẽ thu được vitamin D - dùng để ngăn chặn bệnh còi


11

xương ở trẻ em. Một số phân tích cho biết trong mỗi gam nấm men khô đã chiếu tia
tử ngoại thường chứa đến 10.000 – 20.000 IU vitamin D [11].
Nấm men còn được dùng để sản xuất các chế phẩm trong công nghiệp dược
và hóa chất như: Vitamin, enzyme, axit nucleic, glutation, các dịch protein hòa tan,
các dịch nước chiết của nấm men…. Đây là là những chế phẩm có vai trò quan
trọng, không những phục vụ cho mục đích nâng cao sức khỏe của con người mà còn
là nguồn nguyên liệu thiết yếu trong ngành công nghệ sinh học.
2.2. Tổng quan về phân bón hữu cơ
2.2.1. Các khái niệm về phân bón hữu cơ
Phân bón: Là sản phẩm có chức năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng hoặc
có tác dụng cải tạo đất, trong thành phần chứa một hoặc nhiều yếu tố dinh dưỡng vô
cơ đa lượng, trung lượng, vi lượng, đất hiếm, hữu cơ, axit amin, vitamin, axit
humic, axit fulvic, vi sinh vật có ích, có một hoặc nhiều: Chất giữ ẩm, chất hỗ trợ
tăng hiệu suất sử dụng phân bón; chất điều hòa sinh trưởng thực vật; chất phụ gia;
yếu tố hạn chế sử dụng…[21].
Xét về giá trị tổng quát phân bón được định nghĩa là các thành phần dinh
dưỡng được con người cung cấp cho cây trồng thông qua rễ hoặc lá giúp cây sinh
trưởng khỏe mạnh, nâng cao năng suất [4].
Theo Nghị định của nhà nước về quản lý phân bón: Phân bón là sản phẩm có
chức năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng hoặc có tác dụng cải tạo đất để
tăng năng suất, chất lượng cây trồng [3].
Phân bón hữu cơ: Là phân chứa những chất dinh dưỡng ở dạng những hợp
chất hữu cơ như: Phân chuồng, phân xanh, phân than bùn, phụ phế phẩm nông
nghiệp, phân rác…[9] Là loại phân có nguồn gốc hữu cơ được sản xuất bằng công
nghệ sinh học (như lên men vi sinh) và phối trộn thêm một số hoạt chất khác để làm
tăng độ hữu hiệu của phân hoặc khi bón vào đất sẽ tạo môi trường cho các quá trình
sinh học trong đất diễn ra thuận lợi góp phần làm tăng năng suất cây trồng. Phân
này thường được sản xuất ở dạng bột hoặc dạng lỏng có thể phun lên lá hoặc bón
gốc [13].


12

Phân bón dạng lỏng (phân nước): Là dạng phân dung dịch, có thể dùng để tưới
vào gốc, hoặc phun lên thân lá cành (phân bón mùa khô, phân bón lá) [18],[30].
2.2.2. Tầm quan trọng của phân bón hữu cơ
Phân bón hữu cơ đang là một trong những sản phẩm phân bón được ưa chuộng
trên thị trường hiện nay bởi nhiều tác dụng ưu việt sau của nó:
- Cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng;
- Làm tăng quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong đất tạo các chất khoáng
cần thiết cho cây trồng hấp thu và phát triển;
- Làm tăng số lượng vi sinh vật hữu ích cho đất và cây trồng;
- An toàn cho cây trồng, giảm việc sử dụng phân hóa học;
- Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường;
- Tăng khả năng giữ nước cho cây trồng.
2.2.3. Một số quy trình sản xuất phân bón hữu cơ
2.2.3.1. Quy trình chung sản xuất phân bón hữu cơ
Quy trình công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ thường gồm 4 bước sau:
Bước 1: Sơ chế nguyên liệu.
Bước 2: Thủy phân, trung hòa tạo dung dịch hỗn hợp các axít amin. Kiểm tra
hàm lượng thành phần dinh dưỡng.
Bước 3: Bổ sung đa, trung, vi lượng cần thiết theo tiêu chuẩn đăng ký.
Bước 4: Đóng gói sản phẩm


13

Bước 1
Sơ chế nguyên liệu hữu cơ

Bước 2
Thủy phân, trung hòa

Dung dịch hỗn hợp axit amin

Kiểm tra chất lượng

Bước 3
Phối trộn làm giàu vi lượng

Chế phẩm phân bón hữu cơ

Bước 4
Đóng gói sản phẩm

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân bón từ nguyên liệu hữu cơ [12]


14

2.2.3.2. Một số quy trình sản xuất phân bón hữu cơ
Sơ đồ tổng quát: Sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm nông
nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học

Chế phẩm vi sinh vật chức
năng

Dinh dưỡng

Phối trộn

Nguyên liệu hữu cơ (than
bùn, phế phụ phẩm nông
nghiệp
Xử lí sơ bộ, điều
chỉnh độ ảm, pH

Ủ hoạt hóa tạo cơ chất hữu cơ

Kiểm tra chất lượng

Đảo trộn

Phân bón hữu cơ

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế phụ phẩm
nông nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học.
(Nguồn: Tạp chí Khoa học và Công nghệ - tháng 03-2015, ứng dụng công nghệ Sinh học
để sản xuất phân hữu cơ)


15

- Quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme protamex định hướng sản
xuất phân bón hữu cơ dạng nước.

Đầu cá ngừ xay nhỏ

Nước

Thủy phân bằng enzyme
protamex

Enzyme

Bất hoạt enzyme

Lọc

Phần xương

Phần dịch lọc

Ly tâm

Dầu cá

Dịch thủy phân

Cặn ly tâm

Sấy chân không thăng hoa

Sản phẩm thủy phân protein
Hình 2.4: Quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme protamex
(Nguồn: Tạp chí khoa học và công nghệ thủy sản số 02/2012 (ngày 10/06/2012))


16

- Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ VSV từ nguyên liệu hữu cơ

Nguyên liệu hữu cơ

Xử lý (sơ chế)

Phối trộn, ủ

Men ủ VSV

Cơ chất hữu cơ
Bổ sung NPK,
vi lượng (Khi
cần tăng chất
lượng phân)

Phối trộn

Phân hữu cơ VSV

Chế phẩm VSV

Kiểm tra chất lượng

Hình 2.5: Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ VSV từ nguyên liệu hữu cơ
(Nguồn: Lê Thị Thu Trà (2016), Phân hữu cơ vi sinh và hữu cơ sinh học trong sản xuất
nông nghệp)


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×