Nấm men là các loại nấm đơn bào, sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi. Trong ngành công nghệ thực phẩm, nấm men được ứng dụng vô cùng rộng rãi. Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm có quá trình lên men như bánh mì, rượu, bia… Trong bài viết này, hãy cùng Foodnk tìm hiểu về các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt động của nấm men trong quá trình lên men nhé!
Giới thiệu chung về nấm men
Nấm men là các loại nấm đơn bào có hình dạng phong phú như hình cầu, hình oval, hình trứng, một số có dạng hình que. Trong canh trường (môi trường nuôi cấy), nấm men đứng riêng lẻ hoặc kết tụ lại với nhau thành từng quần thể. Phương thức sinh sản điển hình của nấm men là sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi.
Nấm men hô hấp tùy tiện. Trong điều kiện môi trường có oxy, nấm men hô hấp hiếu khí tạo ra CO2 và H2O. Khi môi trường không có oxy, nấm men hô hấp yếm khí chuyển hóa đường thành rượu và CO2.
Nấm men tham gia vào quá trình lên men trong sản xuất thực phẩm. Trong quá trình này, nấm men thực hiện quá trình lên men chuyển hóa đường thành rượu và CO2. Đến nay trên thế giới đã tìm được trên 1000 loài nấm men. Saccharomyces cerevisiae là loài nấm men được ứng dụng phổ biến nhất trong công nghệ thực phẩm.
Trong công nghệ sản xuất rượu/cồn, mục đích chính của quá trình lên men là thu được hàm lượng rượu etylic nhiều nhất có thể. Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm khác, chẳng hạn như bánh mì hoặc bia, lên men nhằm mục đích tạo ra CO2, hình thành hệ bọt khí cho sản phẩm. Đồng thời, quá trình lên men cũng nhằm tạo ra các sản phẩm phụ, giúp tạo hương bị đặc trưng cho sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt động của nấm men trong quá trình lên men
Hoạt động của nấm men trong quá trình lên men chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, pH, loại đường và hàm lượng đường trong môi trường lên men và nguồn nitơ bổ sung.
Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt động của nấm men
Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ phát triển tối ưu. Đây là nhiệt độ mà vi sinh vật sinh trưởng, phát triển và hoạt động mạnh mẽ nhất.
Nhiệt độ tối ưu của nấm men Saccharomyces nằm trong khoảng 28 – 32oC. Ở nhiệt độ cao hơn, hoạt tính của nấm men giảm. Đồng thời, nhiệt độ cao cũng tạo điều kiện nhiễm tạp các vi sinh vật khác vào quá trình lên men. Ở nhiệt độ 35 – 38oC, nấm men hoang dại phát triển nhanh gấp 6 – 8 lần so với Saccharomyces.
Ảnh hưởng của pH tới hoạt động của nấm men
Nồng độ ion H+ trong môi trường có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của nấm men. Sự có mặt của ion H+ có khả năng làm thay đổi điện tích của các chất trong vỏ tế bào. Điều này dẫn đến làm làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng. Khi đó, sự sinh trưởng, phát triển của nấm men bị tác động và do đó ảnh hưởng tới chiều hướng của quá trình lên men.
Đối với quá trình lên men, pH tối ưu là 4,5 – 5,0. Nếu tăng độ pH, quá trình lên men sẽ dễ bị nhiễm khuẩn hơn. Bên cạnh đó, lên men ở pH cao sẽ sinh ra nhiều sản phẩm phụ hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men tạo rượu. Quá trình lên men diễn ra ở pH thấp hơn 4,2 sẽ làm giảm hoạt động của nấm men. Tuy nhiên, ở điều kiện pH này, các tạp khuẩn hầu như không phát triển. Do vậy, tùy thuộc vào mục đích của quá trình lên men mà có thể điều chỉnh pH cho phù hợp.
Ảnh hưởng của loại đường và hàm lượng đường trong môi trường lên men
Đường là cơ chất của nấm men, được nấm men sử dụng trong quá trình lên men để chuyển hóa thành CO2, rượu và các sản phẩm phụ tạo hương vị khác.
Nấm men có thể sử dụng đường hexose (đường 6 cacbon) như glucose, fructose… và các olygosaccharide như saccharose, maltose, lactose. Nấm men không sử dụng pentose (đường 5 cacbon) và không phân giải các loại đường có trên 18 cacbon do không có hệ enzyme amylase để thủy phân.
Hàm lượng đường thấp sẽ không cung cấp đủ cơ chất cho nấm men sử dụng. Khi đó, hiệu suất lên men không cao và không đạt được mục đích của quá trình lên men. Tuy nhiên, hàm lượng đường quá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu, dẫn tới làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Do vậy, hiệu quả lên men cũng không được đảm bảo.
Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung
Vi sinh vật để sinh trưởng và phát cần có hai nguồn dinh dưỡng chính: đó là dinh dưỡng cacbon và dinh dưỡng nitơ. Nếu thiếu nitơ, nấm men sẽ phát triển chậm, dẫn đến thời gian lên men kéo dài, hiệu suất lên men giảm.
Để nấm men sinh trưởng và phát triển tốt, lượng nitơ hòa tan trong môi trường lên men phải nằm trong khoảng 0,35 – 0,4 g/l. Trong trường hợp môi trường lên men không đủ hàm lượng nitơ yêu cầu, cần bổ sung thêm các hợp chất chứa nitơ.
Ngoài ra, để sinh trưởng và phát triển tốt, nấm men cũng cần được cung cấp đủ các nguyên tố khoáng và vi lượng. Đây là các nguyên tố tham gia vào cấu trúc tế bào nấm men và là thành phần của các enzyme, chất kích thích sinh trưởng giúp nấm men phát triển.
Tài liệu tham khảo
PGS.TS. Nguyễn Đình Thưởng, Công nghệ sản xuất & kiểm tra cồn etylic, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2000.
Thu Hương Nguyễn
