đồ án tốt nghiệp hệ thống vi sinh vật trong sản xuất rượu

MỤC LỤC
1
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1: Các loại rượu trên thế giới
Hình 2: Phân loại rượu theo độ cồn
Hình 3: Các loại rượu ở Việt Nam
Hình 4: Bánh men lá
Hình 5: Cây “Trơ Trẳng”- loại cây làm ra thứ men lá thơm ngon
Hình 6: Bánh men làm rượu gạo
Hình 7: Qui trình sản xuất bánh men thuốc bắc
Hình 8: Hình dạng của nấm mốc
Hình 9: Khuẩn ty
Hinh 10: Bào tử nấm mốc
Hình 11: Hình dạng Aspergillus oryzae
Hình 12: Hình dạng Aspergillus niger
Hình 13: Hình dạng Mucor
Hình 14: Hình dạng Rhizopus sp
Hình 15: Một số loại nấm men
Hình 16: Tế bào nấm men S. cerevisiae trong giai đoạn sinh sản bằng phương
pháp tạo chồi
Hình 17: Tế bào nấm men S. cerevisiae cố định dưới kính hiển vi điện tử
Hình 18: Vi khuẩn Bacillus Subtilis
Hình 19: Quy trình chung trong sản xuất rượu
Hình 20: Quá trình chuyển hóa glucose trong tế bào nấm men Saccharomyces
cerevisiae
Hình 21: Quá trình chuyển hóa glucose thành ethanol
Hình 22: Sơ đồ chuyển hóa đường thành glixerin
Hình 23: Sơ đồ chuyển hóa tinh bột thành rượu trong thời kì tỉnh
Hình 24: Sơ đồ chuyển hóa đường thành rượu
Hình 25: Tác động của nhiệt độ lên mật độ tế bào
2

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Ảnh hưởng của các vị thuốc bắc đến sự phát triển của nấm men và nấm
mốc
Bảng 2: Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men được lạnh đông khô

Bảng 3: Các thành phần hóa học trong nấm men đông khô
Bảng 4: Một số chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae
Bảng 5: Tác động của glucose lên một số yếu tố trong quá trình lên men 29
Bảng 6: Sự tác động của yếu tố nhiệt độ lên quá trình lên men rượu trên chủng
Saccharomyces cerevisiae
Bảng 7: Thông số động lực học và pH kết thúc quá trình lên men với những pH
ban đầu khác nhau trong môi trường có sự thiếu hụt hoặc hiện diện của acid
tartaric
Bảng 8: Yêu cầu cảm quan 32
Bảng 9: Các chỉ tiêu hóa học 32
Bảng 10: Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng 33
3
Chương I
MỞ ĐẦU
Rượu là một trong những sản phẩm thực phẩm xuất hiện sớm nhất và được con người
sử dụng rộng rãi nhất. Công nghệ sản xuất rượu cất đã xuất hiện từ khoảng 6000 – 8000
năm trước công nguyên. Tuy nhiên, mãi đến thế kỷ XII – XIII người ta mới tiến hành
sản xuất theo qui mô công nghiệp.
Ban đầu, để sản xuất rượu cất từ tinh bột, ở châu Á, người ta thường dùng các loại bánh
men truyền thống. Ở nước ta, nghề nấu rượu đã có từ lâu đời trong dân gian. Ở miền
núi, đồng bào dân tộc dùng gạo, ngô, sắn nấu chín rồi cho lên men, men này được lấy từ
lá cây hoặc cho lên men thuần khiết.
Ở một số nơi khác, người ta nuôi cấy và phát triển nấm men, nấm mốc trong thiên nhiên
trên môi trường thích hợp (gạo và một số vị thuốc bắc) để lên men rượu từ nguyên liệu
tinh bột đã được nấu chín.

Ở châu Âu và châu Mỹ, người ta dùng chế phẩm enzyme thu nhận được từ malt để
đường hóa. Theo thời gian, công nghệ sản xuất cồn rượu ngày càng được hoàn thiện. Từ
bánh men thuốc bắc, thuốc nam của người châu Á, các nhà khoa học đã phân lập được
các giống VSV thuần khiết có khả năng đường hóa cao và ứng dụng thành công trong
công nghiệp như: Nấm Rhizopus và Mucor (trong phương pháp amylose) hay loài nấm
sợi Aspergillus trong phương pháp mycomalt.
Ngày nay, thay vì công đoạn nuôi cấy mốc, người ta sử dụng trực tiếp chế phẩm
enzyme công nghiệp trong công đoạn đường hóa, làm tăng hiệu suất lên quá trình
đường hóa cũng như hiệu suất lên men rất nhiều.
Các phương pháp sản xuất rượu theo qui mô công nghiệp có một nhược điểm là yêu
cầu điều kiện vô trùng nghiêm ngặt. Trong khi đó, việc sản xuất rượu gạo theo phương
pháp truyền thống bằng chế phẩm bánh men thuốc bắc không đòi hỏi điều kiện nghiêm
ngặt về vi sinh, lại thu được rượu có hương vị thơm ngon.
Vì vậy, để sản xuất được rượu có hương vị thơm ngon và an toàn về mặt vi sinh, chúng
ta cần tìm hiểu về hệ vi sinh vật trong lên men rượu, hiểu về hình thái, sự sinh dưỡng,
sinh sản, cơ chế lên men cũng như hiểu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
của chúng.
4
Chương II
TỔNG QUAN VỀ RƯỢU
2.1 Rượu và ứng dụng
Từ xa xưa, loài người đã biết sản xuất ra rượu cất làm đồ uống và cho đến ngày nay,
nghề làm rượu vẫn đang phát triển mạnh.
Rượu ngoài công dụng làm đồ uống, còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau:
- Pha chế thức uống, làm dung môi cho công nghiệp sản xuất nước hoa.
- Trích ly các hoạt chất sinh học.
- Nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như trong công nghiệp sản xuất acid
acetic, andehyt acetic, etyl acetat và các este có mùi thơm khác.
- Sản xuất giấm ăn.
- Trong công nghiệp sản xuất cao su tổng hợp, …

- Làm nhiên liệu (chất đốt), …
(Lương Đức Phẩm, 2002)
Hình 1: Các loại rượu trên thế giới
Tùy tình hình phát triển ở mỗi nước, tỷ lệ cồn dùng trong các ngành rất khác nhau. Tuy
nhiên, cồn đưa vào sản xuất đồ uống hầu như luôn chiếm tỷ lệ lớn nhất 40 – 60% lượng
cồn sản xuất được.
Cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu của rượu vang, dùng pha chế các loại rượu
mạnh, rượu uống cao độ như Whisky, Martin, Napoleon, Rhum, … Cồn còn là nguyên
liệu trong sản xuất các thức uống pha chế có cồn như rượu Vodka, rượu mùi, …
Ở một số nước châu Á như Việt Nam và Trung Quốc, có dòng rượu ngâm thuốc được
xem là có tác dụng tốt đối với cơ thể: tăng sự sảng khoái, ăn và ngủ tốt hơn, tăng sức
khoẻ,
(Nguyễn Đình Thưởng, 2002)
5
6
2.2 Phân loại rượu
Trước đây, rượu là tên gọi chung chỉ những hợp chất hữu cơ có nhóm chức hydroxit (–
OH) đính trực tiếp vào gốc ankyl. Tuy nhiên, ngày nay rượu thường dùng để chỉ những
thức uống có chứa cồn etylic (ethanol). Ethanol dùng trong sản xuất các loại thức uống
phải là cồn sản xuất bằng phương pháp lên men.
Có nhiều cách phân loại rượu khác nhau, nhưng thường phân loại theo nồng độ ethanol
thành 3 loại chính: rượu uống cao độ (rượu mạnh) có nồng độ rượu trên 30%V, rượu
thường có nồng độ rượu từ 15 – 30%V và rượu uống thấp độ (rượu nhẹ) có nồng độ
dưới 15%V.
(Nguyễn Đình Thưởng, 2002)
Hình 2: Phân loại rượu theo độ cồn
Ngoài ra có thể phân loại theo sự khác nhau trong qui trình sản xuất (rượu uống qua
chưng cất và không qua chưng cất, …), rượu có qua lên men và rượu không qua lên
men (rượu pha chế như rượu Vodka, rượu mùi), theo nguồn nguyên liệu (từ trái cây,
ngũ cốc, rỉ đường, …).

(Lương Đức Phẩm, 2002)
2.3 Rượu ở Việt Nam
Việt Nam, giống như hầu hết các nước Đông Nam Á khác, tuy nằm trong vùng nhiệt
đới rất đa dạng các loại trái cây, nhưng hầu như không thấy dòng sản phẩm rượu cổ
truyền từ trái cây. Ngoại trừ một số rất ít sản phẩm rượu từ trái cây như rượu Tà Vạt
của người C’Tu, Quảng Nam, … thì dòng rượu cổ truyền Việt Nam, và hầu hết các
nước Đông Nam Á khác, là rượu gạo, có qua chưng cất hoặc không.
Phương pháp chung để sản xuất rượu gạo là: sử dụng những bánh men dạng bột trộn
với gạo đã nấu chín, để lên men tạo đường (saccharifying proccess) trong vại miệng
rộng và sau đó chuyển sang vại miệng hẹp hơn để lên men tạo ethanol (alcohol
fermentation). Những bánh men dạng bột được sản xuất từ: bột gạo trộn với các loại
lá, rau mùi, thảo dược, hoặc gừng, … và bánh men giống, định hình dạng viên, ủ, hong
khô và để sử dụng.
Rượu cổ truyền Việt Nam rất đa dạng. Mỗi vùng, miền đều có những sản phẩm đặc
trưng riêng và đều rất nổi tiếng: rượu đế Làng Vân – Hà Bắc, rượu Bầu Đá – Bình
Định, rượu Gò Đen – Long An (các sản phẩm qua chưng cất); rượu cần Tây Bắc, Tây
Nguyên, rượu nếp than ở miền Nam (các sản phẩm không qua chưng cất)
7
(Nguyễn Đức Lượng, 2002)
Hình 3: Các loại rượu ở Việt Nam
Chế phẩm bánh men dùng sản xuất rượu cũng rất đa dạng và độc đáo, phân thành hai
loại chính men lá và men thuốc bắc. Tùy mỗi địa phương có thể dùng những bài lá, bài
thuốc bắc khác nhau. Mùi vị rượu thành phẩm phụ thuộc rất nhiều vào các loại lá, các
vị thuốc và số lượng dùng trong bánh men. Men thuốc bắc có thể dùng bài 6 vị, 8 vị
hay 10 vị, … Men lá ở vùng Tây Nghệ An dùng nhiều loại lá: lá mít, lá mía, lá nhân
trần, lá quế, … Trong khi men lá ở Tây Nguyên dùng chỉ một, hai hoặc ba thứ lá: cây
‘Đoòng’, cây ‘Me-khà-zút’ (tên các loại cây của người Tây Nguyên), … dùng cả thân
cây và lá cây.
(Lương Đức Phẩm, 2002)
8

Chương III
BÁNH MEN
Bánh men là một nguyên liệu quan trọng trong quá trình sản xuất rượu cất, rượu cần.
Có 4 loại bánh men thường sử dụng là: bánh men lá dân tộc, bánh men thuốc bắc,
bánh men thuốc nam và bánh men thuốc tây (không dùng thuốc bắc hay thuốc nam ức
chế vi sinh vật mà dùng chất kháng sinh).
3.1 Bánh men lá
Men lá loại bánh men có lá, vỏ, rễ cây rừng chứa tinh dầu, có tác dụng dược lý sát
trùng. Ở một số vùng đồng bào Tây Nguyên, bà con dân tộc dùng một số loại lá có
lượng tinh dầu cao để sát trùng và tạo hương khi lên men rượu.
Tùy theo sở thích mà số lượng lá cho vào nhiều hay ít, vì thế có tên một lá hay hai lá,
ba lá. Việc cho lá rừng vào còn có tác dụng giống như một nguồn vi sinh vật giống tự
nhiên.
Hình 4: Bánh men lá
Trong men lá có chứa vi sinh vật tổng hợp enzyme amylase, có khả năng lên men rượu
và tạo hương thơm cho quá trình lên men, và sự xảy ra quá trình đồng thời một loạt
các quá trình đường hóa, quá trình rượu hóa. Vì thế việc sản xuất bánh men có liên
quan rất lớn đến khả năng phát triển hài hòa của các nhóm vi sinh vật trong bánh men.
* Các loại lá trong bánh men lá:
Ngoài gạo các loại lá (các vị thuốc nam) cũng là nguyên liệu chính không thể thiếu
được cho vào bánh men cổ truyền. Với kinh nghiệm gia truyền, ở từng địa phương
khác nhau thậm chí ở từng gia đình nhất định, số vị thuốc trong một bài thuốc làm
bánh men là khác nhau.
- Với người Thái: những thứ quả lá chủ yếu gồm có như bơ hinh ho, khi mắc cái, củ
riềng, lá trầu không, quả ớt, …
9
- Với người Tây Nguyên: men rượu được người dân tộc chế từ vỏ cây hiam lấy trong
rừng trộn với bột ớt, bột gừng, riềng, bột gạo, một số thứ lá và rễ cây khác.
Các loại lá cho vào bánh men của các dân tộc là khác nhau, song vẫn có một số vị
chung như: lá quế, lá mít, lá nhân trần, giềng, gừng, ớt.

Hình 5: Cây “Trơ Trẳng”- loại cây làm ra thứ men lá thơm ngon
3.2 Bánh men thuốc bắc
Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được sản xuất thủ công tại Việt Nam. Mỗi
địa phương và mỗi dân tộc có phương pháp sản xuất riêng.
Hình 6: Bánh men làm rượu gạo
Trong chế phẩm bánh men thuốc bắc chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm
men và nấm mốc (nấm sợi). Thực chất, men thuốc bắc là bánh men không thuần khiết
của hệ vi sinh vật có khả năng sinh trưởng tổng hợp hệ enzyme đường hóa và lên men
rượu.
Nguyên liệu chính để sản xuất bánh men thuốc bắc là: bột gạo, men giống và các vị
thuốc bắc.
(Nguyễn Văn Hiệu, 1992)
10
11
3.2.1 Quy trình sản xuất bánh men thuốc bắc
Hình 7: Qui trình sản xuất bánh men thuốc bắc
* Thuyết minh quy trình:
- Nguyên liệu làm bánh men thuốc bắc
Bánh men sử dụng trong sản xuất rượu truyền thống là bột gạo ẩm trộn với bánh men
giống giã nhỏ. Để tránh sự nhiễm các vi sinh vật lạ không mong muốn, khi làm bánh
men, người ta bổ sung các vị thuốc bắc thu được men thuốc bắc.
- Làm bánh men
Gạo sau khi xay thành bột được nhào trộn đều với bột thuốc bắc và men giống đã được
nghiền nhuyễn, theo tỉ lệ nhất định. Sau đó định hình thành dạng viên, đặt vào các
khay có lót trấu và ủ trong thời gian thích hợp để hệ vi sinh vật trong bánh men phát
triển và nở xốp. Khi bánh men nở xốp, nấm mốc mọc đều và bắt đầu có mùi rượu thì
tiến hành hong khô. Bánh men thành phẩm được bảo quản để sử dụng.
12
Lưu ý hỗn hợp bột trước khi tạo hình nên có độ ẩm vừa phải, không khô quá cũng
không nhão quá, thích hợp nhất là khoảng 50 – 55%. Nhiệt độ ủ tốt nhất khoảng 30 –

35
o
C là tốt. Nhiệt độ hong không quá 35
o
C.
3.2.2 Ảnh hưởng của vị thuốc đến chất lượng bánh men
Mỗi vị thuốc bắc đều chứa nhiều chất khác nhau. Đến nay ngành đông y vẫn chưa xác
định hết các chất này, nhưng có thể tạm chia thành 3 nhóm:
- Nhóm chất có giá trị dinh dưỡng đối với các vi sinh vật gồm: protein, glucid, lipid,
vitamin, chất khoáng và các chất kích thích sinh trưởng.
- Nhóm chất có tác dụng dược lý sát trùng: các tinh chất nhựa, alcaloid và các
glucoside. Chính nhóm chất này giúp hạn chế nhiễm các vi sinh vật không mong muốn
từ môi trường ngoài trong quá trình lên men.
- Nhóm chất xơ, chất màu, … không có tác dụng sát trùng cũng không có giá trị dinh
dưỡng.
(Đỗ Tất Lợi, 2001 và Nguyễn Đình Thưởng, 2002)
Bảng 1: Ảnh hưởng của các vị thuốc bắc đến sự phát triển của nấm men và nấm mốc
Tên vị thuốc
S. cerevisiae Nấm mốc
Tế bào (x10
6
) K
(*)
mg K
(*)
Đối chứng
Nhục đậu khấu
Nhục quế
Bạch truật
Thảo quả

Cam thảo
Bạc hà
Tế tân
Uất kim
Khung cùng
Tiểu hồi
Phòng phong
Thạch cao
Tân lang
Mộc hương
Thiến niên kiện
Trần bì
Bạch chỉ
Hoàng bá
Hoàng liên
76
139.5
138.1
130.5
125.5
125.5
125.5
125.0
114.5
114.5
114.5
108.0
108.0
107.5
107.0

105.5
101.2
101.0
74.5
70.0
65.0
1.0
1.85
1.80
1.70
1.60
1.60
1.60
1.60
1.50
1.50
1.50
1.40
1.40
1.40
1.35
1.32
1.30
1.25
0.95
0.90
0.80
9.4
14.6
14.6

14.6
14.1
12.3
11.5
13.0
14.6
13.0
13.0
12.3
12.3
12.2
10.1
13.0
10.1
11.5
8.80
9.50
8.50
1.0
1.50
1.50
1.50
1.45
1.30
1.20
1.40
1.50
1.40
1.40
1.30

1.30
1.30
1.10
1.40
1.10
1.20
0.90
1.00
0.90
“Nguồn: Nguyễn Văn Hiệu, 1991”
13
(*)
Đại lượng K là tỉ số giữa số lượng tế bào nấm men trong bình thí nghiệm có dịch
chiết vị thuốc với số lượng tế bào nấm men trong bình đối chứng (bình không có dịch
chiết của các vị thuốc).
3.3 Hệ vi sinh vật trong bánh men
Giống vi sinh vật dùng để làm bánh men là nấm men, nấm mốc có sẵn ở các bánh men
cũ. Vì vậy, men bánh có tính địa phương và không thuần khiết, nhưng nói chung hệ vi
sinh vật ở đây thường là:
- Nấm mốc gồm có Aspergillus oryzae, A. flavus, A. awamorii, A. usami, A. niger
(giống Aspergillus chiếm phần lớn), Mucor (M. circinilloides), Rhizopus, Penicillium
và Amylomyces rouxii, … nấm mốc sinh enzymee amylase đường hóa tinh bột.
- Nấm men chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae. Ngoài ra, còn có Hyphopichia
burtonii, Pichia anomada, Candida, … những nấm men này xem như là men dại, men
tạp có lẫn trong bánh men và chúng ta không mong muốn. Nấm men rượu chuyển hóa
đường thành rượu.
- Trong bánh men ta còn thấy có loài men giả là Endomycopsis fibuliger. Giống
Endomycopsis tương tự như nấm men nhưng có thể mọc sợi, có khả năng sinh
glucoamylase và thủy phân tinh bột thành glucose.
- Vi khuẩn: thường có vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic, … Ở giai đoạn đầu, chúng có

lợi do pH chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Sau đó chúng
gây hại vì pH xuống quá thấp ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men, vi khuẩn acetic
oxy hóa rượu thành acid acetic nếu có mặt oxy. Nói chung, vi khuẩn có mặt ở đây đều
là vi khuẩn tạp nhiễm, không mong muốn trong quá trình sản xuất.
Việc phân ra rõ ràng các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men là rất
khó khăn. Vì việc phát triển của các vi sinh vật này trong khối lên men là đồng thời
nhưng không cùng một mức độ. Sự phát triển của nấm mốc và vi khuẩn, nấm men đòi
hỏi trong môi trường phải chứa một lượng oxy nhất định.
(Lương Đức Phẩm, 2006 và Nguyễn Đức Lượng, 2008)
14
Chương IV
HỆ VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU
4.1 Nấm mốc
4.1.1 Giới thiệu chung về nấm mốc
Nấm mốc (molds hay moulds), còn được gọi là nấm sợi, là tên chung chỉ cho tất cả
những sinh vật không phải là nấm men cũng không phải là các nấm mũ lớn. Tuy nhiên
ở tất cả các giai đoạn chưa sinh mũ nấm thì khuẩn ty thể (hệ sợi nấm) của nấm lớn vẫn
được coi là nấm sợi và được nghiên cứu về các mặt sinh lý, sinh hóa, di truyền, … như
các sợi nấm khác.
Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên. Trong tự nhiên nấm sợi phân bố rộng rãi và
tham gia tích cực vào các vòng tuần hoàn vật chất, nhất là quá trình phân giải chất hữu
cơ và hình thành chất mùn.
4.1.2 Hình thái
Nấm mốc (nấm sợi) là nhóm vi sinh vật có kết cấu dạng sợi phân nhánh. Tế bào cấu
tạo hoàn chỉnh, kích thước lớn có thể là đơn bào đa nhân hoặc đa bào đa nhân.
Sợi nấm (hypha) có dạng hình ống phân nhánh bên trong chứa chất nguyên sinh có thể
lưu động. Về chiều dài chúng có thể sinh trưởng vô hạn nhưng về đường kính thì
thường chỉ thay đổi trong phạm vi 1 – 30µm.

Chú thích:

MT: vi ống
M: ty thể
SC: bộ Golgi
V: bọng(túi) đỉnh
P: màng sinh chất 4 lớp
1,2,3,4: 4 lớp của màng sinh chất
Hình 8: Hình dạng của nấm mốc
4.1.3 Cấu tạo của nấm mốc
15
Nấm mốc được cấu thành bởi hai bộ phận: sợi nấm (khuẩn ty) và bào tử.
4.1.3.1 Khuẩn ty
Là sợi nấm mọc ra từ bào tử, phân nhánh sinh trưởng tạo ra một mạng sợi nấm chằng
chịt gọi là khuẩn ty thể. Kích thước chiều ngang 3 – 10µ và chúng có các hình thái
khác nhau tùy theo loại mốc, điển hình là: hình lò xo hay hình xoắn ốc, hình cái vợt
một đầu to và cong, hình đốt quắn chặt vào nhau thành khối chặt, hình sừng hươu,
hình răng lược hay hình lá dứa.

Hình 9: Khuẩn ty
Căn cứ vào vị trí chức năng của khuẩn ty có thể phân ba loại:
- Khuẩn ty cơ chất (khuẩn ty dinh dưỡng).
+ Thể đệm (stroma).
+ Hạch nấm (Sklerotium xốp).
- Khuẩn ty khí sinh.
- Khuẩn ty sinh sản.
4.1.3.2 Bào tử
Là tế bào sinh sản được hình thành bằng phương thức sinh sản vô tính hay hữu tính.
Kết quả của sự sinh sản hữu tính hay vô tính sẽ sinh ra các loại bào tử khác nhau. Mỗi
loại nấm mốc có thể cho ra một hay vài loại bào tử.
16
Hinh 10: Bào tử nấm mốc

* Bào tử vô tính
- Bào tử đốt (Actrospore).
- Bào tử màng dày (Chlamydospore).
- Bào tử nang (Sporangiospore).
- Bào tử đính (Conidium).
* Bào tử hữu tính
Được hình thành do sự sinh sản hữu tính (bao gồm hiện tượng chất giao, nhân giao và
phân bào giảm nhiễm). Các loại bào tử:
- Bào tử noãn.
- Bào tử tiếp hợp.
- Bào tử túi.
- Bào tử đảm.
4.1.4 Các dạng biến hóa của hệ sợi nấm
Hệ sợi nấm có thể biến hóa để thích nghi với các điều kiện sống khác nhau thành các
dạng đặc biệt sau đây:
- Rễ giả (rhizoid): trông gần giống như một chùm rễ phân nhánh, có tác dụng giúp
nấm bám chặt vào cơ chất và hấp thụ chất dinh dưỡng từ cơ chất.
- Sợi hút (haustoria): gặp ở nấm ký sinh bắt buộc. Chúng được mọc ra từ khuẩn ty và
phân nhánh rồi đâm sâu vào tế bào vật chủ. Chúng sử dụng các sợi hút này để hút các
chất dinh dưỡng từ tế bào vật chủ.
- Sợi áp (appressoria): gặp ở nấm ký sinh ở thực vật. Phần sợi nấm tiếp xúc với vật
chủ sẽ phồng to ra. Sợi áp không phát triển thành các nhánh đâm sâu vào tế bào còn
sống của vật chủ.
- Sợi bò hay thân bò (stolon): đó là đoạn sợi nấm kí sinh không phân nhánh, phát sinh
từ các sợi nấm cơ chất, có hình thẳng hoặc hình cung. Đầu mút của các sợi bò chạm
vào cơ chất phát triển thành các rễ giả đẻ bám vào cơ chất.
17
- Vòng nấm hay mạng nấm: đó là những biến đổi ở các loài nấm có khả năng bẫy các
động vật nhỏ trong đất. Vòng nấm có dạng các sợi thòng lọng có khuyên tròn dọc sợi
nấm. Mạng nấm hay còn gọi là lưới dính là một mạng sợi dính với nhau như tấm lưới

nhỏ.
4.1.5 Sinh sản ở nấm mốc
4.1.5.1 Sinh sản sinh dưỡng
- Phát triển bằng khuẩn ty.
- Sinh sản bằng hạch nấm.
4.1.5.2 Sinh sản vô tính
Đây là kiểu sinh sản chủ yếu bằng bào tử, các bào tử có thể tạo thành từ những phương
pháp sau:
- Bào tử được tạo thành do sự cắt đoạn của các sợi nấm.
- Bào tử có thể được tạo thành từ tế bào sinh bào tử bằng cách nảy chồi và đồng thời
bản thân các bào tử được sinh ra ở kiểu này chúng có khả năng nảy chồi để tạo thành
bào tử tiếp theo.
- Bào tử có thể được tạo thành bằng cách ngăn vách với tế bào ngay khi bào tử mới
hình thành và hoàn toàn không có khả năng sinh ra được những bào tử tiếp theo.
18
4.1.5.3 Sinh sản hữu tính
Ngoài ra nấm mốc còn có thể sinh sản theo kiểu hữu tính (có tính đực, cái). Hai đầu
sợi nấm tiếp hợp với nhau rồi mọc lên một cá thể mới.
4.1.6 Một số loại nấm mốc trong sản xuất rượu
Trong bánh men có nhiều loài nấm mốc phát triển thuộc Aspergillus, Penicillium,
Mucor, Rhizopus. Số loại nấm mốc phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, địa
phương nơi sản xuất bánh men; nhưng trong đó, Mucor và Rhizopus phát triển nhiều
hơn cả.
Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường: nhờ nấm mốc Aspergillus sp, Rhizopus sp,
Mucor sp, Endomycopsis, … tạo ra amylase (alphaamylase, glucoamylase).
4.1.6.1 Aspergillus oryzae
Sinh ra các loại enzyme để thủy phân tinh bột và protein.
- Thường có màu vàng khi già nên còn được gọi là nấm màu vàng hoa cau.
- Phát triển trong khoảng nhiệt độ rất rộng (15 – 40
0

C), nhiệt độ tối ưu là 30 – 32
0
C.
- Khả năng sinh enzyme rất mạnh, trong đó chủ yếu là các loại enzyme: amylase,
protease, mantase, invectatase, catalase.
Hình 11: Hình dạng Aspergillus oryzae
4.1.6.2 Aspergillus niger
Nấm sợi này có khả năng tạo ra nhiều enzyme khác nhau như: amylase,
invertase, maltase, protease, pectinase, cellullase, glucozoxydase, … Protease do mốc
này hoạt động ở pH 2.5 – 3.5, còn của A. oryzae không hoạt động ở vùng pH này.
19
Hình 12: Hình dạng Aspergillus niger
4.1.6.3 Aspergillus awamori và Aspergillus usamy
Gần với A. niger có khả năng sinh ra nhiều dextrinase và glucoamylase, amylase sinh
ra ít hoặc trung bình. Mốc này được dùng nhiều trong công nghiệp rượu để đồng hóa
tinh bột.
4.1.6.4 Penicilium sp (nấm chổi)
Có khả năng sinh cellulase, …
4.1.6.5 Mucor
Màu trắng bọc bào tử hình cầu màu trắng hoặc nhạt màu.
Mucor có hệ sợi hình ống, dạng nhung hoặc len, không có thân bò (stolon), cuống bọc
bào tử dựng đứng, luôn luôn tận cùng bằng bọc bào tử, đơn độc hoặc phân nhánh.
Mucor mọc ở các hạt, thức an gia súc, thực phẩm, … bị ẩm tạo thành một lớp lông tơ
màu xám.
Hình 13: Hình dạng Mucor
Một số loài có khả năng lên men và oxy hóa. Khả năng sinh enzyme protease,
amylase, …
Chúng được dùng trong sản xuất axit hữu cơ, rượu và các chế phẩm enzyme.
4.1.6.6 Rhizopus sp
Khả năng sinh enzyme protease, amylase, …

20
Hình 14: Hình dạng Rhizopus sp
(Lương Đức Phẩm, 2001 và Nguyễn Đức Lượng, 2000 và Nguyễn Lân Dũng, 1998)
4.2 Nấm men
4.2.1 Tổng quan nấm men
4.2.1.1 Hình dạng
Nấm men thường có hình dạng khác nhau. Chúng thường có hình cầu, hình ellip, hình
bầu dục và cả hình dài. Một số loài nấm men có tế bào hình dài nối với nhau thành
những sợi gọi là khuẩn ty (mycelium) hay khuẩn ty giả (pserdomycelium). Hình dạng
của nấm men hầu như không ổn định. Nó phụ thuộc vào tuổi của nấm men và phụ
thuộc vào điều kiện nuôi cấy.
4.2.1.2 Kích thước tế bào nấm men
Tế bào nấm men thường có kích thước lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn. Kích
thước trung bình của tế bào nấm men như sau: chiều dài 9 – 10µ, chiều rộng 2 – 7µ.
Kích thước của tế bào nấm men thay đổi theo điều kiện nuôi cấy, theo tuổi sinh lý.
(Bùi Ái, 2002)
Hình 15: Một số loại nấm men: A: Lactobacillus johnsonii, B: Candida, C:
Lactobacillus acidophilus, D: Saccharomyces cerevisiae
Nấm men là sinh vật nhân chuẩn, có khoảng 1500 loài khác nhau đã được phát hiện
trên thế giới. Hầu hết chúng sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi. Mặc dù có một vài
loài sinh sản bằng cách phân đôi. Nấm men là sinh vật đơn bào, một số loài có thể tạo
cơ thể đa bào, kích thước khác nhau tùy thuộc loài thông thường chúng có kích thước
từ 3 – 4µm. Có những loài có kích thước đến 40µm.
4.2.1.3 Phân bố
Nấm men là rất phổ biến trong môi trường. Ví dụ như nấm men xuất hiện trong tự
nhiên trên vỏ của trái cây và quả (như nho, táo hay đào), và dịch tiết từ thực vật. Một
số nấm men được tìm thấy ở trong đất và côn trùng. Nấm men cũng có mặt trong các
thực vật và đường ruột của động vật có vú và một số loài côn trùng.
4.2.1.4 Tăng trưởng
21

Nấm men là sinh vật tự dưỡng chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ như là nguồn năng
lượng chính và không cần có ánh sáng mặt trời. Nguồn carbon chính được nhận chủ
yếu từ các từ hexose như glucose và frutose hoặc từ disaccharide như sucrose và
maltose. Một vài loài có thể chuyển hóa đường pentose, cồn và các acid hữu cơ.
Nấm men phát triển tốt nhất trên môi trường pH trung tính hoặc hơi chua. Nhiệt độ
phát triển của nấm men cũng hoàn toàn khác nhau. Leucosporidium frigidum phát triển
ở - 2 đến 20°C (28 – 68°F). Saccharomyces telluris phát triển từ 5 – 35°C (41 – 95°F)
và Candida slooffi ở 28 – 45°C (82 – 113°F). Các tế bào có thể sống trong điều kiện
đóng băng trong ở điều kiện nhất định, với khả năng sống sót giảm theo thời gian đóng
băng.
4.2.1.5 Nhu cầu dinh dưỡng của nấm men
* Dinh dưỡng cacbon (C)
- Các hợp chất hữu cơ khác nhau như các loại đường và dẫn xuất, các rượu, acid hữu
cơ, acid amin, … có thể là nguồn dinh dưỡng cacbon của nấm men. Các nguồn C dinh
dưỡng trước hết phải kể đến các loại đường. Đường glucose thuộc loại đường 6
(hexose) được tất cả các loài nấm men sử dụng. Tỷ số các đường được nấm men sử
dụng là đặc điểm riêng của từng loài. Phần lớn các loài thuộc giống Saccharomyces
khác nhau giữa chúng trước hết là quan hệ với các loại đường trong quá trình trao đổi
chất hydratcacbon. Đối với nguồn cacbon khác như các loại rượu và axit hữu cơ thì
mối quan hệ này là giống nhau ở tất cả các loài của cùng một giống.
- Acid acetic và glucose được sử dụng đồng thời. Trong môi trường có một hỗn hợp
các nguồn C thì nguồn nào cung cấp cho nấm men sinh trưởng tốt sẽ được sử dụng
trước.
- Trong nuôi cấy liên tục nấm men có tốc độ sinh trưởng cùng với tốc độ pha loãng của
môi trường thì những hợp chất có nhiều C trong phân tử sẽ được sử dụng sau cùng.
- Những disaccharide (maltose và saccharose) trước khi được nấm men sử dụng phảo
qua thủy phân sơ bộ thành đường đơn nhờ enzym tương ứng của nấm men. Nấm men
chuyển từ sống kỵ khí sang sống hiếu khí sẽ bị yếu khả năng sử dụng glucose và
maltose, nhưng với saccharose hoạt tính sự dụng lại được tăng gấp 2.5 lần. Nấm men
sử dụng maltose chỉ khi trong khi môi trường không có mặt glucose và fructose.

Maltose được lên men hoàn toàn trong pha sinh trưởng ổn định của nấm men.
- Các acid hữu cơ chiếm một vị trí quan trọng trong trao đổi chất của nấm men. Chúng
có thể kích thích hoặc ức chế sinh trưởng của nấm men. Chúng cũng có thể là nguồn
dinh dưỡng C và năng lượng duy nhất.
- Tất cả các sản phẩm trung gian trong chu trình krebs đều là nguồn C dinh dưỡng cho
nấm men. Song, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật này trong môi trường chỉ có acid
acetic, xitric, sucinic, fumaric, malic hay oxalic đều thấp hơn so với môi trường chứa
glucose.
- Sử dụng hydrocacbon từ dầu mỏ và khí đốt làm nguồn C nuôi cấy nấm men rất được
quan tâm trong vài thập kỷ gần đây. Giữa tất cả các nguồn C hữu cơ thì khí CO
2
là chất
hoạt động sinh học. Những dạng liên kết với CO
2
đều là các sản phẩm cần thiết cho
nấm men.
(Lương Đức Phẩm, 2005)
22
* Dinh dưỡng nitơ (N)
- Nguồn N cần thiết cho tổng hợp các cấu tử chứa N của tế bào là các hợp chất hữu cơ
hoặc vô cơ có sẵn trong môi trường.
- Các hợp chất hữu cơ chứa N của tế bào là các acid amin, các nucleotit purin và
pyrimidin, protein và một số vitamin. Nấm men có khả năng tổng hợp được tất cả các
acid amin, … thành phần protein trực tiếp từ các hợp chất vô cơ trong khi sử dụng
nguồn C là các chất hữu cơ - sản phẩm trung gian của quá trình dị hóa hydratcacbon
trong hô hấp và lên men.
- Đa số nấm men không đồng hóa được nitrat. Song, giống Hasenula và giống Pichia
lại đồng hóa được chất này. Một số loài thuộc giống Brettanomyses cũng đồng hóa
được nitrat. Nguồn N vô cơ được nấm men sử dụng tốt là các muối amoni của acid vô
cơ cũng như hữu cơ. Đó là amoni sulfat, phosphat rồi đến các muối axetat, lactat,

malat và sucxinat.
- Trong môi trường có muối amoni, đặc biệt là sulfat, thì nấm men sẽ sử dụng gốc
amoni trước, gốc axit còn lại sẽ được sử dụng sau hoặc ít sử dụng sẽ làm cho môi
trường acid hóa, giảm pH.
- Trong môi trường lỏng amoniac (NH
3
) ở dạng NH
4
+
gần với tiền chất của N hữu cơ
và là nguồn N rất dễ cho nấm men sử dụng, chỉ xếp sau các acid amin. Nấm men còn
sử dụng được ure và pepton. Trong môi trường lỏng ure sẽ bị urease của nấm men
phân ly thành NH
4
+
và CO
2
. Để thu sinh khối Saccharomyces được tốt trong môi
trường nên có mặt cả nguôn N vô cơ và hữu cơ.
- Các nguồn N hữu cơ thường là hỗn hợp các acid amin (nấm men chỉ sử dụng được
acid amin ở dạng tự nhiên), các peptit, các nucleotit, … dùng cao ngô, cao nấm men,
dịch thủy phân protein tự nhiên (đậu tương, khô lạc, …) làm nguồn N hữu cơ.
(Lương Đức Phẩm, 2005)
* Dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ
- Các nguyên tố vô cơ trong nuôi cấy vi sinh nói chung, trong đó có nấm men,
phospho (P) được quan tâm trước hết, sau đó là kali (K) và magiê (Mg), lưu huỳnh (S),
…
- Phospho tham gia vào các thành phần quan trọng của tế bào, như các nucleoproteit,
acid nucleic, polyphosphat, phospholipit, … Các hợp chất phospho đóng vai trò xác
định trong các biến đổi hóa sinh khác nhau, đặc biệt là trao đổi chất hydrocacbon trong

vận chuyển năng lượng. Nấm men sử dụng rất tốt nguồn phospho vô cơ là
orthophosphat. Hợp chất này chuyển thành polyphosphat và sau khi hoạt hóa sẽ dùng
vào các quá trình tổng hợp.
- Khi không đủ P trong môi trường sự trao đổi chất ở nấm men thay đổi đáng kể liên
quan tới sự phá vỡ nhu cầu và sử dụng hydratcacbon và nitơ. Nhu cầu sinh lý về P đối
với 10 tỷ tế bào nấm men vào khoảng 10 – 13 mg P.
- Dinh dưỡng lưu huỳnh (S): S là thành phần của một số acid amin trong phân tử
protein và là nhóm phụ (-SH) của một số enzyme CoA. Trong môi trường nuôi cấy
nấm men thường có (NH
4
)
2
SO
4
làm nguồn amon và nguồn lưu huỳnh. Hàm lượng S
nhỏ làm tăng sự nảy chồi của nấm men, nhưng ở nồng độ 1mg/l S đã kìm hãm quá
trình này.
23
(Lương Đức Phẩm, 2005)
* Dinh dưỡng vitamin
Trong công nghiệp thường dùng các nguồn vitamin là cao ngô, cao nấm men (có thể
dùng dịch men tự phân hay nước chiết nấm men), nước chiết cám (cám gạo hoặc cám
mì), dịch thủy phân đậu tương bằng enzyme và đặc biệt là rỉ đường (cung cấp bionin).
Trong các thí nghiệm nuôi cấy ở phòng thí nghiệm vi sinh vật hoặc ở qui mô nhỏ có
thể dùng các dịch chiết từ giá đậu, từ rau cải, cải bắp, cà chua, cà rốt, khoai tây, … làm
nguồn vitamin bổ sung vào môi trường.
(Lương Đức Phẩm, 2005)
4.2.1.6 Sinh sản
Nấm men sinh sản vô tính hoặc hữu tính. Hình thức thường gặp là sinh sản vô tính
bằng phương pháp nảy chồi. Chúng gồm những chồi nhỏ,hoặc tế bào con được hình

thành từ các tế bào mẹ. Tế bào mẹ tạo các nhân và truyền vật chất di truyền qua cho
các tế bào con. Các chồi con tiếp tục phát triển cho đến khi tách khỏi tế bào mẹ, hình
thành tế bào mới. Một số nấm men sinh sản theo cách tách đôi thay vì tạo chồi.
4.2.1.7 Ứng dụng
Nấm men được ứng dụng rộng rãi trong khá nhiều lĩnh vực. Trong đó, quá trình lên
mên bằng phương pháp công nghệ sinh học tạo ra các sản phẩm đặc trưng, chi phí thấp
được quan tâm nhiều nhất.
Các loại nấm men được ứng dụng vào công nghiệp sản xuất đồ uống có cồn như bia,
rượu, … Công nghệ sản xuất thực phẩm: bánh mì với khá nhiều sản phẩm đa dạng
phong phú. Công nghệ sản xuất nguồn nhiên liệu (bioethanol), … Ngày nay còn
hướng đến lĩnh vực đồ uống không cồn, probiotic, thực phẩm chức năng đem lại
nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.
4.2.2 Nấm men Saccharomyces cerevisiae
4.2.2.1 Đặc điểm sinh thái, thành phần cấu tạo, sinh trưởng và phát triển
Hình 16: Tế bào nấm men S. cerevisiae trong giai đoạn sinh sản bằng phương pháp
tạo chồi
24
Hình 17: Tế bào nấm men S. cerevisiae cố định dưới kính hiển vi điện tử
* Saccharomyces cerevisiae thuộc
- Bộ: Saccharomycetales.
- Họ: Saccharomycetaceae.
Saccharomyces có khoảng 40 loài (Van Der Walt, 1970) và các loài trong giống này
được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong làm nổi bánh, bia, rượu, … Chúng hiện
diện nhiều trong sản phẩm có đường, trái cây chín, phấn hoa, … Nấm men có hình bầu
dục, gần tròn, kích thước khoảng 6 – 8µm x 5 – 6µm, vỏ tế bào cấu tạo bởi
carbohydrat, lipid, protein dầy khoảng 0.5µm, màng tế bào chất, tế bào chất và nhân
đã được trình bày chung ở phần “Tế bào vi sinh vật chân hạch”.
S. cerevisiae thường có cấu tạo hình elip, đường kính lớn từ 5 – 10nm và đường kính
nhỏ từ 1 – 7nm, tế bào gia tăng kích thước theo độ tuổi. thể tích tế bào đơn bội là
29mm

3
và tế bào lưỡng bội là 55mm
3
. Các tế bào của nấm men mang cấu trúc và chức
năng của eukaryote bậc cao, được sử dụng như là một mô hình hữu ích đại diện cho
các tế bào eukarylote.
Bảng 2: Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men được lạnh đông khô
Thành phần trong cấu trúc Phần trăm khối lương khô
Độ ẩm 2 – 5%
Protein 42 – 46%
Carbohydrate 30 – 37%
Acid nucleic 6 – 8%
Lipid 4 – 5%
Chất khoáng 7 – 8%
“Nguồn: L. Cocolin và D. Ercolini, 2008”
Bảng 3: Các thành phần hóa học trong nấm men đông khô
Thành phần % khối lượng khô
Carbon 48.2
Hydro 65
Oxy 33.8
Nitơ 6.0
25