Nâng cao giá trị dinh dưỡng bã sữa đậu nành bằng thủy phân và lên men kết hợp enzyme cellulase và vi khuẩn Bacillus subtilis B3

 mật độ vi khuẩn 
thấp hơn so với 37oC và 40 oC trong 48 giờ đầu 
tiên. Từ 72 giờ đến 96 giờ, mật độ vi khuẩn ở 
40 oC và 37 oC cho thấy giảm rõ rệt, mặc dù tại 
thời điểm 72 giờ vi khuẩn ở nhiệt độ 30 oC tăng 
mạnh nhưng vẫn tương đương so với tại 37 oC 
và tại 96 giờ cho thấy mật độ thấp nhất trong các 
nhiệt độ khảo sát. 
3.2.3. Ảnh hưởng của giá trị pH 
Hình 6. Mật độ B. subtilis B3 khi lên men bán rắn kết hợp với thủy phân bằng 
cellulase ở các pH khác nhau.
Từ Hình 6 cho thấy tại pH 6,5 ở 48 giờ 
đầu tiên khi lên men bán rắn kết hợp thủy phân 
mật độ B. subtilis B3 đạt mức cao (24 giờ, Log 
=6,97 CFU/g; 48 giờ Log =8,84 CFU/g) so với 
pH 6 và 7. Ở thời gian 72 giờ cho thấy ở nghiệm 
thức pH 6 có mật độ B. subtilis B3 cao hơn pH 
6,5 và pH 7, tuy nhiên, sau 96 giờ lên men cho 
thấy mật độ B. subtilis B3 ở các nghiệm thức 
tương đương nhau khoảng Log= 6,3 CFU/g. 
3.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm
Chất lượng sản phẩm được tiến hành phân 
tích và đánh giá.
Bảng 2. Thành phần dinh dưỡng nguyên liệu lên men bán rắn
Ẩm
Protein thô 
(%VCK*)
Lipid 
(%VCK)
Xơ (%VCK)
Tro 
(%VCK)
Bã sữa đậu nành 88,79 16,68±0,62 9,44±1,06 25,76±0,17 3,09±0,02
Bã sữa đậu nành + B. 
subtilis B3 + cellulase
9,66 16,23 5,39±0,20 22,53 4,93±0,02
(*) VCK: Vật chất khô 
Kết quả từ việc lên men bã sữa đậu nành 
bằng phương pháp bán rắn được đánh giá ở 
Bảng (2). Ở thí nghiệm lên men bán rắn B. 
subtilis B3 kết hợp thủy phân cellulase cho thấy 
hàm lượng protein không tăng so với bã sữa 
đậu nành. Trong khi đó, hàm lượng xơ và lipid 
giảm rõ rệt so với nguyên liệu BSĐN ban đầu 
(12,54% và 42,90%), tuy nhiên hàm lượng tro 
ở thí nghiệm này cho thấy gia tăng sau khi lên 
men. 
69TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 14 - THÁNG 10/2019
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
Bảng 3. Bảng kết quả so sánh hàm lượng protein tan, acid amin tự do 
và mật độ vi khuẩn của bã sữa khi lên men bán rắn
Nguyên liệu Protein tan (µg/g)
Acid amin tự do 
(µg/g)
Mật độ B. subtilis B3 
sau khi sấy (CFU/g)
Bã sữa đậu nành 2,83 ± 0,34 0,30 ± 0,04 0
Bã sữa đậu nành + B. 
subtilis B3 + cellulase
4,51 ± 0,08 0,93 ± 0,03 1,43 x 108
Các chỉ số protein tan, acid amin tự do và 
mật độ vi khuẩn B. subtilis B3 ở Bảng 3, cho 
thấy khi lên men kết hợp cellulase thủy phân 
cho thấy hàm lượng protein tan tăng so với trước 
khi lên men 1,68 (µg/g), hàm lượng acid amin 
tự do ở lên men kết hợp tăng 0,63 (µg/g) so với 
trước lên men. Đồng thời, mật độ B. subtilis B3 
của sản phẩm sau khi sấy khô đạt mật độ trên 
108 (CFU/g), cho thấy đây là một nguyên liệu có 
dinh dưỡng đầy đủ cho vi khuẩn phát triển, hơn 
nữa có thể xem là một dạng probiotic.
Hình 7. Tế bào của bã sữa 
trước khi xử lý nhiệt
Hình 8. Tế bào của bã sữa 
sau khi xử lý nhiệt
Hình 9. Tế bào của sau khi lên men bằng vi khuẩn B. subtilis 
B3 + cellulase tại pH 6,5 nhiệt độ 37oC, độ dày 3,0 cm
Các hình ảnh mô tế bào bã sữa đậu nành 
trước khi xử lý nhiệt, sau khi xử lý nhiệt và sau 
khi lên men của đề tài khi so sánh với nguyên 
liệu của bã sữa xử lý nhiệt (Hình 8) và nguyên 
liệu sau khi thủy phân bằng B. subtilis B3 và 
enzyme cellulase cho thấy tương đương với kết 
quả của nhóm nghiên cứu Kasai và ctv., (2004). 
Từ hình ảnh mô và kết quả điện di (Hình 7, 
8, 9 và 10) cho thấy bã sữa đậu nành đã được 
thủy phân vách thứ cấp gần như hoàn toàn và 
dinh dưỡng bên trong vách tế bào của bã sữa 
như protein hầu hết được thủy phân và có phân 
tử lượng <20 KDa. Vách thứ cấp của bã sữa đậu 
nành có chứa protein, pectin và hemicelluloses, 
70 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 14 - THÁNG 10/2019
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
trong nghiên cứu của tác giả (Kasai và ctv., 
2004) đã sử dụng enzyme protease thương mại 
đã không phá vỡ được vách tế bào này, tuy 
vi khuẩn Bacillus subtilis có khả năng tiết ra 
enzyme pectinase trên cơ chất đậu nành và thủy 
phân vách tế bào thứ cấp. Tác giả (Salim và ctv., 
2017) xác định hoạt tính của Bacillus subtilis 
trên cơ chất là phụ phẩm nông nghiệp, đặc biệt 
trên phụ phẩm khô đậu nành cho thấy sản sinh 
ra pectinase với hoạt tính mạnh. Một kết quả 
nghiên cứu tương tự cũng cho thấy gia tăng 
hàm lượng peptide trong dung dịch (Zhu và ctv., 
2008) khi sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis lên 
men bã sữa đậu nành.
Ngoài ra, hai thành phần chính của 
ĐC1: Nguyên liệu bã sữa ban đầu
BA1: Bã sữa lên men vi khuẩn B. subtilis 
B3 lần 1
BE2: Bã sữa lên men B. subtilis B3 + 
cellulase
M: Marker protein chuẩn 
BA2: Bã sữa lên men vi khuẩn B. subtilis 
B3 lần 2
BE4: Bã sữa lên men Bacillus + cellulase
BE5: Bã sữa lên men Bacillus + cellulase 
ĐC2: Khô dầu đậu nành
Hình 10. Kích thước protein của sản phẩm bã sữa sau khi lên men B. subtilis B3 
và lên men kết hợp B. subtilis B3 +cellulase
Như vậy, việc lên men kết hợp đã giúp loại 
bỏ kháng nguyên protein đậu nành và giảm hàm 
lượng xơ. Protein của bã sữa đậu nành được phân 
cắt thành những đoạn nhỏ hơn (<20 kDa), điều 
này có thể do khả năng tiết ra enzyme cellulase 
và protease của vi khuẩn khi lên men (Teng và 
ctv., 2012; Shiu và ctv., 2015). Kết quả này phù 
hợp với đặc tính sinh enzyme ngoại bào đã được 
khảo sát trên chủng vi sinh B. subtilis B3 từ 
nghiên cứu trước đây bởi nhóm tác giả Nguyễn 
Thị Ngọc Tĩnh (2016) và kết quả thủy phân tốt 
trên nguyên liệu khô đậu nành khi lên men bán 
rắn (Nguyễn Thành Trung và ctv., 2018).
IV. KẾT LUẬN 
Xác định được điều kiện lên men bán rắn và 
thủy phân kết hợp trên bã sữa đậu nành tại 370C, 
pH = 6,5 và hoạt độ enzyme cellulase để sử dụng 
cho việc thủy phân BSĐN. Nâng cao được giá 
trị dinh dưỡng của bã sữa đậu nành, sau khi lên 
men giảm 12,54% hàm lượng xơ so với BSĐN 
ban đầu, loại bỏ kháng nguyên protein, mật độ 
vi khuẩn B. subtilis B3 đạt khoảng 108 (CFU/g) 
sau khi sấy khô. Nguyên liệu sau khi lên men 
bán rắn bằng chủng B. subtilis B3 kết hợp với 
thủy phân bằng enzyme cellulase có thể sử dụng 
để làm nguyên liệu cho thức ăn thủy sản.
protein trong hạt đậu nành là β-conglycinins 
(7S globulins) và glycinins (11S globulins) 
là các hợp chất kháng nguyên protein như β- 
conglycinin; α, α’-conglycinin, glycinin và a,b-
subunit, chiếm khoảng 60% đến 80% protein 
hạt đậu nành (Utsumi và ctv., 1997), việc thủy 
phân protein này cho thấy loại bỏ được kháng 
nguyên protein. Ở các vạch BE2, BE4 và BE5 
(lên men kết hợp giữa vi khuẩn B. subtilis B3 
+ cellulase). Ở vạch ĐC 1 không xuất hiện các 
phân tử kháng dinh dưỡng là do protein dạng 
tan đã được trích thành sữa chỉ còn protein trong 
tế bào, trong khi đó ở vạch ĐC 2 (khô đậu nành) 
vẫn chứa protein tan vì vậy các vạch kháng dinh 
dưỡng xuất hiện trên bảng điện di (Hình 10). 
71TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 14 - THÁNG 10/2019
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Bùi Thị Thùy Dương, 2019. Expanding the 
production capacity for sugar and soya bean 
milk, new hope on biomasspower, Soya milk 
consumption in Vietnam, Phu Hung Securities, 
pp. 9 pages.
Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh, 2016. Đề tài: Hoàn thiện và 
sản xuất thử nghiệm chế phẩm vi sinh BioShrimp-
RIA2 phòng bệnh do Vibrio spp. gây ra trên tôm 
nuôi. Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2- 
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Văn Nguyện, Trần 
Văn Khanh, Lê Hoàng, Đinh Thị Mến, Nguyễn 
Thị Thu Hiền, Trần Thị Hồng Ngọc, Lê Thị Ngọc 
Bích, Võ Thị Cẩm Tiên và Nguyễn Thị Ngọc 
Tĩnh, 2018. Tối ưu hoá điều kiện lên men khô 
đậu nành và đánh giá hình thái học mô ruột khi 
sử dụng để thay thế bột cá ở thức ăn tôm thẻ 
chân trắng (Litopenaeus vannamei). Journal of 
Mekong fisheries. 11, 43-58.
Tài liệu tiếng Anh
BS EN 15784, 2009. Animal feeding stuffs. Isolation 
and enumeration of presumptive.
Chakrabarti., I., Gani., M.A., Chaki., K.K., Sur., 
R. và Misra, K.K., 1995. Digestive enzymes in 
11 freshwater teleost fish species in relation to 
food habit and niche segregation. Comparative 
Biochemistry and Physiology Part A: Physiology. 
112, 167-177.
Feng, J., Liu, X., Xu, Z.R., Lu, Y.P. và Liu, 
Y.Y., 2007. The effect of Aspergillus oryzae 
fermented soybean meal on growth performance, 
digestibility of dietary components and activities 
of intestinal enzymes in weaned piglets. Animal 
Feed Science and Technology. 134, 295-303.
Forster, I.P., Dominy, W.G., Conquest, L.D., Ju, Z.Y. 
và Grey, M., 2010. Use of agriculture byproducts 
in diets for pacific white shrimp Litopenaeus 
vannamei. Avances en Nutrición Acuícola X - 
Memorias del Décimo Simposio Internacional 
de Nutrición Acuícola, 8-10 de Noviembre, 
San Nicolás de los Garza, N. L., México. ISBN 
978-607-433-546-0. Universidad Autónoma de 
Nuevo León, Monterrey, México., 366-392.
Heikkinen, J., Vielma, J., Kemiläinen, O., Tiirola, 
M., Eskelinen, P., Kiuru, T., Navia-Paldanius, 
D. và von Wright, A., 2006. Effects of soybean 
meal based diet on growth performance, gut 
histopathology and intestinal microbiota of 
juvenile rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). 
Aquaculture. 261, 259-268.
Hu, Y., Ge, C., Yuan, W., Zhu, R., Zhang, W., Du, L. 
và Xue, J., 2010. Characterization of fermented 
black soybean natto inoculated with Bacillus 
natto during fermentation. J Sci Food Agric. 90, 
1194-1202.
Kasai, N., Murata, A., Inui, H., Sakamoto, T. và 
Kahn, R.I., 2004. Enzymatic High Digestion of 
Soybean Milk Residue (Okara). J. Agric. Food 
Chem. 52, 5709-5716.
Khare, S., Jha, K. và Gandhi, A., 1995. Citric Acid 
Production from Okara (soy-residue) by Solid-
state Fermentation. Bioresource Technology. 54 
323-325.
Mateos-Aparicio, I., Mateos-Peinado, C., Jiménez-
Escrig, A. và Rupérez, P., 2010. Multifunctional 
antioxidant activity of polysaccharide fractions 
from the soybean byproduct okara. Carbohydrate 
polymers. 82, 245-250.
Matsumoto, T., Sugiura, Y., Kondo, A. và Fukuda, 
H., 2000. Efficient production of protopectinases 
by Bacillus subtilis using medium based on 
soybean flour. Biochemical Engineering Journal 
6, 81–86.
Matsunari, H., Iwashita, Y., Suzuki, N., Saito, 
T., Akimoto, A., Okamatsu, K., Sugita, T. và 
Yamamoto, T., 2010. Influence of fermented 
soybean meal-based diet on the biliary bile status 
and intestinal and liver morphology of rainbow 
trout Oncorhynchus mykiss. Aquaculture Sci. 58, 
243－252.
Miller, G.L., 1959. Use of Dinitrosalicylic Acid 
Reagent for Determination of Reducing Sugar. 
Anal. Chem. 31, 426-428.
Nguyen Thanh Trung, Matsumoto, Y. và Masumoto, 
T., 2016. Effect of soybean meal diet on 
color and morphology of distal intestine of 
juvenile yellowtail (Seriola quinqueradiata). 
International Fisheries Symposium - Can Tho 
University publishing house.
Oh, S.-M., Kim, C.-S. và Lee, S.-P., 2006. 
Characterization of the functional properties of 
soy milk cake fermented by Bacillus sp. Food 
science and biotechnology. 15, 704-709.
Salim, A. A., Grbavčić, S., Šekuljica, N., Stefanović, 
A., Jakovetić Tanasković, S., Luković, N., 
Knežević-Jugović, Z., (2017). Production of 
72 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 14 - THÁNG 10/2019
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
enzymes by a newly isolated Bacillus sp. TMF-
1 in solid state fermentation on agricultural 
by-products: The evaluation of substrate 
pretreatment methods, Bioresource Technology. 
228. 193-200.
Sanjukta, S. và Rai, A.K., 2016. Production of 
bioactive peptides during soybean fermentation 
and their potential health benefits. Trends in 
Food Science & Technology. 50, 1-10.
Shiu, Y.-L., Wong, S.-L., Guei, W.-C., Shin, Y.-C. 
và Liu, C.-H., 2015. Increase in the plant protein 
ratio in the diet of white shrimp, Litopenaeus 
vannamei (Boone), using Bacillus subtilis E20-
fermented soybean meal as a replacement. 
Aquaculture Research. 46, 382-394.
Singh, A., Meena, M., Kumar, D., Dubey, A.K. và 
Hassan, M.I., 2015. Structural and functional 
analysis of various globulin proteins from soy 
seed. Crit Rev Food Sci Nutr. 55, 1491-1502.
Teng, D., Gao, M., Yang, Y., Liu, B., Tian, Z. và 
Wang, J., 2012. Bio-modification of soybean 
meal with Bacillus subtilis or Aspergillus oryzae. 
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 1, 
32-38.
Utsumi, S., Matsumura, Y. và Mori, T., 1997. 
Structure-Function Relationships of Soy 
Proteins. in: Damodaran, S. và Paraf, A. (Eds.), 
Food Proteins and Their Applications. Marcel 
Dekker, Inc., New York, US., pp. 257–291.
Yokota, T., Hattori, T., Ohishi, H., Ohami, H. và 
Watanabe, K., 1996. Repression of acute gastric 
mucosal lesions by antioxidant-containing 
fraction from fermented products of okara (bean-
curd residue). Journal of Nutritional Science and 
Vitaminology,. 42, 167-172.
Zhu, Y.P., Fan, J.F., Cheng, Y.Q. và Li, L.T., 2008. 
Improvement of the antioxidant activity of 
Chinese traditional fermented okara (Meitauza) 
using Bacillus subtilis B2. Food Control. 19, 
654-661.
73TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 14 - THÁNG 10/2019
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
 IMPROVING NUTRITIONAL VALUE OF SOYBEAN MILK RESIDUE 
USING Bacillus subtilis B3 AND CELLULASE
Tran Van Khanh1*, Nguyen Van Nguyen1, Le Hoang1, Nguyen Xuan Hai1, 
Nguyen Thanh Trung1, Tran Thi Le Trinh1, Nguyen Thi Ngoc Tinh1
ABSTRACT
The aim of this study is to improve nutritional value of soybean milk residues using Bacillus subtilis 
B3 strain and cellulase enzyme. 
Soybean milk residues were hydrolyzed with cellulase enzyme and were solid-state fermented with 
Bacillus subtilis B3 strain. The optimal conditions for fermentation were investigated from 24 hours 
to 96 hours, while bacterial density was determined every 24 hours. At the same time, cell wall 
structure of soybean milk residue was monitored under light microscope. The quality of the product 
was evaluated based on proximate composition, hydrolysis degree by Lowry method and allergen 
protein by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. 
 The results showed that the optimal conditions for solid-state fermentation of soybean milk residues 
by Bacillus subtilis B3 were found at 370C and pH 6.5. Bacillus subtilis B3 reached maximum 
density after 48 hours. The fermented soybean residues also had a reduced fiber content by 12.54%, 
high soluble protein and allergen protein was almost hydrolysed. In summary, the soybean residue 
product after solid-state fermentation with Bacillus subtilis B3 and hydrolysis by cellulase enzyme 
has a high nutritional value and can be used as an ingredient for aquafeed.
Keywords: Bacilus subtilis B3, soybean milk residue, solid-state fermentaion.
Người phản biện: TS. La Xuân Thảo
Ngày nhận bài: 27/8/2019
Ngày thông qua phản biện: 09/10/2019
Ngày duyệt đăng: 31/10/2019
Người phản biện: PGS.TS. Lê Thanh Hùng
Ngày nhận bài: 27/8/2019
Ngày thông qua phản biện: 09/10/2019
Ngày duyệt đăng: 31/10/2019
1 Research Institute for Aquaculture No.2
* Email: tvkhanh76@yahoo.com