Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất β-glucan từ bã men bia phục vụ nuôi trồng thủy sản (29/09/2025)

Bã men bia là men bia bị thoái hoá hoặc dư thừa sau nhiều lần tái sử dụng trong quá trình lên men bia. Thông thường, sau khoảng 6-10 lần tái sử dụng, men bia sẽ bị thoái hoá và bị thải. Tùy thuộc vào khả năng kết lắng của tế bào, mức độ đặc của men thu hồi mà tỷ lệ men bia thải sẽ khác nhau và thường dao động trong khoảng 1 - 1,5% lượng bia sản xuất hàng năm. Chế phẩm chiết xuất từ nội bào nấm men là các nucleotit, vitamin, vi lượng và đặc biệt là các axit amin trong đó có tất cả các axit amin không thay thế. Chiết xuất nấm men nội bào được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất gia vị thực phẩm, chất điều vị, chất tạo hương và sản xuất thực phẩm chức năng. Thêm vào đó, chiết xuất nấm men còn được dùng để sản xuất các môi trường nuôi cấy cho vi sinh vật. Hiện nay, chiết xuất nấm men được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu với công suất chế biến hàng năm trên 100.000 tấn. Thành tế bào nấm men của bã men bia có 3 thành phần chính là β-glucan, manoprotein và chitin với khối lượng khô (w/w) chiếm lần lượt là 50-60%, 30-40% và 2-5%, do đó bã men bia có hàm lượng hoạt chất β-glucan cao. Chế phẩm chiết xuất từ thành tế bào nấm men là β-glucan, chúng là hợp chất polysaccharide được tạo nên từ các đơn phân tử D-glucose bằng liên kết β-glycoside. β-glucan chứa các liên kết 1,3 và 1,6 được chiết suất từ nấm men được cho là có hoạt tính sinh học tốt hơn so với liên kết 1,3/1,4, là nguồn nguyên liệu tốt nhất để sử dụng trong các ngành thực phẩm, y dược và nông nghiệp.

Hải Phòng có đường bờ biển dài 125 km với hệ thống sông ngòi khá dày, đặc điểm của các sông khá phức tạp, dòng chảy chậm, lượng phù sa lớn, thường tạo thành những bãi bồi, đầm nước hoặc vùng trũng ven sông thuận lợi cho việc nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt là nuôi tôm nước lợ, mặn. Hiện nay, tình trạng mất mùa do tôm bị chết hàng loạt vẫn diễn ra thường xuyên và diễn biến phức tạp. Một trong 2 nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên được cho là do bùng phát dịch bệnh. Do tôm có hệ thống miễn dịch nguyên thuỷ hơn so với hệ thống miễn dịch của cá và các loài thuỷ hải sản có xương sống khác, tôm hoàn toàn thiếu hệ thống miễn dịch thích ứng nên phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (hệ thống miễn dịch bẩm sinh) nên tôm rất mẫn cảm với tác nhân gây bệnh (Akira và cs., 2006). Khi tôm bị bệnh, giải pháp chính đang được sử dụng hiện nay là sử dụng chất kháng sinh. Tuy nhiên, giải pháp này thường không đạt hiệu quả mong muốn đối với nhiều bệnh do vi sinh vật, đặc biệt là các bệnh do vi rút gây ra. Hơn nữa, việc sử dụng kháng sinh còn gây ra nhiều tác dụng không mong muốn, nhiều hệ luỵ kèm theo như tôm chậm lớn, chất lượng tôm kém do tồn dư chất kháng sinh làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tăng khả năng tạo ra các chủng vi khuẩn gây bệnh kháng thuốc cho vật nuôi. Do đó, Viện Khoa học công nghệ năng lượng và Môi trường tiến hành triển khai đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất β-glucan từ bã men bia phục vụ nuôi trồng thủy sản” do TS Đào Thị Ánh Tuyết làm chủ nhiệm.

Máy ly tâm liên tục.

Nhóm nghiên cứu đã đánh giá thực trạng bã men bia tại Hải Phòng, kết quả cho thấy: Hiện trạng doanh nghiệp sản xuất và tiêu thụ bia tại Hải Phòng, cho thấy trong 5 năm gần đây, Hải Phòng chỉ còn tồn tại 02 đơn vị sản xuất bia chính với tổng lượng sản xuất trong giai đoạn năm 2019-2023 tương đối lớn, dao động trong khoảng từ 46,6-58,7 triệu lít, đạt trung bình đạt 53,29±4,43 triệu lit. Lượng bia sản xuất cao nhất đạt được là năm 2020 vói 58,77 triệu lít. Sau đó lượng bia sản xuất giảm dần đến năm 2023 (chỉ còn 46,6 triệu lít) do tác động của Luật phòng chống tác hại Rượu bia có hiệu lực thi hành làm giảm lượng bia tiêu thụ tại cả hai nhà máy sản xuất. Lượng bia do 2 công ty tiêu thụ 5 năm gần đây trong giai đoạn năm 2019-2023 dao động trong khoảng từ 46,61-57,99 triệu lít, trong đó, lượng bia tiêu thụ cao nhất đạt được là năm 2020 với 57,99 triệu lít. Năm 2023, do Luật phòng chống tác hại Rượu bia có hiệu lực thi hành với các hình phạt rất nặng khi tham gia điều khiển phương tiện giao thông dưới ảnh hưởng của bia rượu với bất kỳ nồng độ cồn nào trong máu hoặc hơi thở nên lượng bia tiêu thụ tại các nhà máy sản xuất của 2 công ty đều giảm, chỉ còn 28,04 triệu lít với công ty CP Bia Hà Nội - Hải Phòng, và 18,57 triệu lít với công ty cổ phần Habeco - Hải Phòng.

Từ thực trạng doan nghiệp, nhóm nghiên cứu đánh giá tình hình sản xuất và sử dụng bã men bia, Với lượng bia tiêu thụ trong 5 năm gần đây dao động trong khoảng từ 46,61-57,99 triệu lít kèm theo đó sẽ là lượng bã thải men bia lớn cần xử lý. Kết quả đánh giá thực trạng bã thải men bia tại các nhà máy bia trên địa bàn thành phố Hải Phòng trong 05 năm gần đây cho thấy lượng bã men bia thải ra dao động trong khoảng từ 580-720m³. Nếu chỉ tính riêng công ty cổ phẩn Bia Hà Nội - Hải Phòng, hàng năm thải ra khoảng 300 – 450 m³ bã men bia, chiếm 51,7-62,2% lượng bã men bia thải toàn thành phố. Bã men bia lấy tại Nhà máy bia Hải Phòng đều có chất lượng rất
tốt, bã men bia là Sacchromyces, tỷ lệ tế bào Sacchromyces còn sống đều đạt trên
90% và đáp ứng tiêu chí là nguồn nguyên liệu đầu vào chất lượng cho quá trình
sản xuất các chế phẩm có hoạt chất sinh học giá trị cao.Bã men bia có hàm lượng COD rất cao, quá trình tự phân huỷ diễn ra nhanh nếu không được bảo quản đúng cách. Do đó, một trong những nội dung của đề tài là nghiên cứu đưa ra giải pháp bảo quan tối ưu tại nhà máy để vừa không làm giảm chất lượng của bã men bia vừa chi phí thấp phù hợp với điều kiện tại nhà máy.

Bã men bia từ các bể chứa Nhà máy luôn ở ngưỡng nhiệt độ thấp (≤4^oC). Để tránh tế bào nấm men xảy ra hiện tượng thủy phân cần bảo quản bã men bia theo 4 bước như sau: Bước 1. Lưu bã men bia Bã men bia từ nhà máy bia có thể được lưu tại các bể chứa lạnh của nhà máy ở nhiệt độ dưới 4^oC trong 1-3 ngày chờ bán hoặc xử lý; Bước 2. Vận chuyển: Bã men bia được đóng vào bao/ túi hoặc các thùng giữ nhiệt và chuyển vào xe lạnh để vận chuyển. Kiểm soát nhiệt độ thấp dưới 4^oC và vận chuyển nhanh nhất đến nơi sử dụng; Bước 3. Tiền xử lý: Tùy vào mục đích khác nhau có thể có các bước tiền xử lý cho phù hợp. Đối với bã men bia để sản xuất chiết xuất nấm men nội bào và các hoạt chất sinh học, cần lọc qua rây lọc để loại bỏ bã malt và hoa bia cùng với giảm độ đắng. Rửa với nước lọc 2 lần và gạn bỏ phần nước có màu vàng nâu (bia thừa); Bước 4. Bảo quản hoặc chế biến tiếp: Sau quá trình tiền xử lý, bã men bia có thể được sấy khô, ép bã và xuất trực tiếp cho cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi, thủy sản; Bã men bia có thể được bảo quản lạnh (dưới 4oC) trong tối đa 24h hoặc để lạnh -20^oC trong 1-7 ngày để sử dụng cho các mục đích tách chiết các hoạt chất sinh học.

Ban chủ nhiệm đã thực hiện các thí nghiệm lựa chọn điều kiện phù hợp cho các bước của quá trình sản xuất chế phẩm CXNMNB gồm các bước: Tiền xử lý (lọc, tách đắng NaOH 1M, pH 10, 50^oC, 10 phút); thủy phân (0,5% protease, 55^oC, pH7, 48h); cô đặc dịch nội bào bằng phương pháp gia nhiệt (55-60^oC, tốc độ khuấy 80rpm); phối trộn (10 % maltodextrin w:w) và sấy khô sản phẩm (60^oC) trong tủ sấy.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm lựa chọn điều kiện phù hợp cho các bước của quá trình sản xuất chế phẩm ß-glucan từ bã men bia bao gồm: Tiền xử lý (lọc, tách đắng NaOH 1M, pH 10, 50^oC, 10 phút); thủy phân (0,5% protease, 55^oC, pH7, 48h); xử lý kiềm (NaOH 1M, 90^oC, 2h); xử lý axit acetic (90^oC, 2h), Xử lý dung môi hữu cơ (EtOH, 80oC, 2h); Cao áp (121oC, 1atm, 15 phút); siêu âm (20 phút, 12 kHz); phối trộn (10 % maltodextrin w:w) và sấy khô sản phẩm (60oC) trong tủ sấy.

Đồng thời nhóm nghiên cứu đề xuất Quy trình sản xuất chiết xuất nấm men nội bào dạng bột và chế phẩm ß-glucan từ bã men bia tại Hải Phòng. Đã sản xuất 16 mẻ chế phẩm ở quy mô 100 lit. Tổng khối lượng chế phẩm gốc β-glucan là 10.553g (10,553kg) và 11.256 g (11,553) chế phẩm gốc CXNMNB đạt chỉ tiêu chất lượng sản phẩm đã đăng kí theo QCVN8-2:2011/BYT và QCVN8-3:2012/BYT.

Tôm thẻ chân trắng thí nghiệm sử dụng thức ăn có bổ sung chế phẩm ß-glucan đều cho kết quả tốt hơn về tỷ lệ sống, tăng trưởng và khả năng kháng bệnh so với cách nuôi theo quy trình thông thường. Năng suất nuôi của các nghiệm thức cho ăn chế phẩm ß-glucan đạt trung bình 1,48±0,19 kg/m³, cao hơn 1,7 lần so với nghiệm thức đối chứng không sử dụng chế phẩm ß-glucan (đạt 0,87 kg/m³).

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu nhiệm vụ  tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.