Ảnh hưởng của loại nguyên vật liệu và phụ gia đến chất lượng rượu nếp than

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
  









TRƯƠNG VĨNH HÙNG

ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI NGUYÊN LIỆU VÀ
PHỤ GIA BỔ SUNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG RƯỢU
NẾP THAN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KĨ SƯ
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08


Giáo viên hướng dẫn
Th.s NHAN MINH TRÍ

Cần Thơ – 6/2008
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

2

Luận văn đính kèm theo đây với tên đề tài “Ảnh hưởng của loại nguyên liệu và phụ
gia bổ sung đến chất lượng rượu nếp than” do Trương Vĩnh Hùng thực hiện và báo
cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.

Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện





Cần Thơ, ngày tháng năm 2008
Chủ tịch hội đồng

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

3

LỜI CẢM TẠ
Xin chân thành cảm tạ Th.S Nhan Minh Trí là giảng viên của Bộ Môn Công Nghệ Thực
Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình
hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để giúp em có thể hoàn thành tốt luận
văn tốt ngiệp này.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô của Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng và
Trường Đại Học Cần Thơ nói chung đã truyền đạt những kiến thức quý báu giúp cho em ra
trường và bước vào đời một cách tự tin để có thể làm việc và phấn đấu đạt kết quả tốt sau
này.
Chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm. Cảm
ơn tập thể lớp Công Nghệ Thực Phẩm K29 đã giúp đỡ và cùng trao đổi những kiến thức cũng
như kinh nghiệm trong suốt thời gian qua.


Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2008
Sinh viên thực hiện

Trương Vĩnh Hùng












Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

4

TÓM LƯỢC
Đề tài nghiên cứu với mục đích cải thiện chất lượng rượu nếp than so với những
phương pháp lên men trước đây.
Trên cơ sở tham khảo các tài liệu và các thí nghiệm thăm dò, đề tài đã tiến hành khảo
sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn nếp thơm vào nếp than đến chất lượng rượu nếp
than. Bột nếp thơm nguyên liệu được phối trộn với bột nếp than theo các tỉ lệ 20%,
25% và 30% rồi đem đi đường hóa, sau đó tiến hành lên men với nấm men bánh mì
saccharomyces vàng. Trong quá trình lên men tiến hành theo dõi sự biến đổi về hàm
lượng đường khử, độ Bx, pH, độ cồn sinh ra và mật số tế bào nấm men của từng mẫu.
Rượu thành phẩm được phối trộn phụ gia (acid ascorbic, chất nhũ hóa) với các tỉ lệ
0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4% và 0,5% rồi đem bảo quản. Sau thời gian bảo quản tiến

hành đo độ hấp thụ và đánh giá cảm quan về các chỉ tiêu màu, mùi, vị và trạng thái.
Các số liệu được thống kê bằng chương trình STATGRAPHICS Plus 4.0 để so sánh,
đánh giá và chọn kết quả.
Kết quả thống kê cho thấy:
Giữa các mẫu phối trộn nếp thơm vào nếp than thì không có sự khác biệt về mùi vị và
trạng thái do thành phần của nếp thơm cũng gần giống với nếp than, cho nên sau khi
đường hóa xong thì hàm lượng đường khử và độ Bx gần giống nhau giữa các mẫu.
Chính vì vậy mà kết quả lên men không có sự khác biệt về độ rượu, nhưng màu sắc
giữa các mẫu thì có sự khác biệt. Tuy nhiên khi phối trộn nếp thơm vào nếp than thì
có thể giảm được chi phí nguyên liệu do giá trị kinh tế của nếp thơm thấp hơn nếp
than.
Các giá trị cảm quan khác giữa các mẫu không có sự khác biệt nhiều khi bổ sung chất
phụ gia (acid ascorbic và chất nhũ hóa). Điều này có thể do thời gian bảo quản không
đủ dài để thấy được sự oxi hóa chất màu anthocyanin.








Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

5

MỤC LỤC
Lời cảm tạ ....................................................................................................................... i
Tóm lược ........................................................................................................................ ii

Mục lục ......................................................................................................................... iii
Danh sách bảng .............................................................................................................. v
Danh sách hình .............................................................................................................. vi
Chương I Đặt vấn đề .................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1
Chương II Lược khảo tài liệu .................................................................................... 2
2.1 Gạo nếp than (Red Sticky Rice) .......................................................................... 2
2.2 Enzyme amylase ................................................................................................. 4
2.2.1 α-amylase (EC 3.2.1.1) ............................................................................. 4
2.2.2 γ-amylase (EC 3.2.1.3 ) ............................................................................ 6
2.3 Nấm men trong lên men rượu............................................................................. 7
2.3.1 Cấu tạo ...................................................................................................... 7
2.3.2 Sinh sản của nấm men .............................................................................. 7
2.3.3 Một số loại nấm men dùng trong sản xuất rượu ....................................... 8
2.3.4 Một số yêu cầu đối với nấm men rượu vang ............................................ 8
2.3.5 Ảnh hưởng của những yếu tố hóa lý lên hoạt động của nấm men vang ... 9
2.4 Cồn tinh khiết ..................................................................................................... 9
2.5 Nước dùng trong sản xuất rượu nếp than ......................................................... 10
2.6 Kỹ thuật lên men rượu nếp than ....................................................................... 10
2.6.1 Quá trình lên men rượu ............................................................................ 10
2.6.2 Quá trình sinh trưởng của nấm men ........................................................ 11
2.6.3 Cơ sở lý luận của quá trình lên men ........................................................ 12
2.6.4 Các quá trình chuyển hóa trong giai đoạn lên men ................................. 16
2.7 Quy trình sản xuất rượu vang nếp than ............................................................ 17
2.7.1 Quy trình sản xuất .................................................................................... 17
2.7.2 Thuyết minh quy trình ............................................................................. 19
2.8 Chất lượng và các dạng hư hỏng của rượu nếp than ........................................ 20
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

6

2.8.1 Chất lượng rượu nếp than ........................................................................ 20
2.8.2 Các dạng hư hỏng của rượu nếp than khi lên men .................................. 21
Chương III Phương tiện nghiên cứu ........................................................................ 22
3.1 Phương tiện nghiên cứu .................................................................................... 22
3.1.1 Nguyên liệu .............................................................................................. 22
3.1.2 Hóa chất ................................................................................................... 22
3.1.3 Trang thiết bị trong quá trình thí nghiệm ................................................. 22
3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 22
3.2.1 Thí nghiệm 1 ............................................................................................ 22
a Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 22
b Bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 23
c Tiến hành thí nghiệm ...................................................................................... 23
d Chỉ tiêu theo dõi ............................................................................................. 23
3.2.2 Thí nghiệm 2 ............................................................................................ 25
a Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 25
b Bố trí thí nghiệm ........................................................................................... 25
c Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................... 25
d Chỉ tiêu theo dõi ............................................................................................ 25
Chương IV Kết quả và thảo luận ............................................................................. 27
4.1 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than đến
% đường khử, pH, độ Bx, độ rượu và mật số tế bào nấm men .................................... 27
4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phụ gia bổ sung đến chất lượng rượu vang
nếp than ........................................................................................................................ 33
Chương V Kết luận và đề nghị ................................................................................. 35
5.1 Kết luận ............................................................................................................ 35
5.2 Đề nghị ............................................................................................................. 35
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 36

Phụ lục .......................................................................................................................... 37


Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

7

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Thành phần hóa học của nếp than .................................................................... 4
Bảng 2: Độ bền nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau ...................................... 5
Bảng 3: Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme amylase ................................................. 6
Bảng 4: Hàm lượng muối của nước sử dụng trong sản xuất rượu bia ......................... 10
Bảng 5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than đến
% đường khử, pH, độ Bx, % cồn sinh ra và mật số tế bào nấm men .......................... 31
Bảng 6: Kết quả đo mật độ quang rượu thành phẩm ở bốn tỷ lệ phối trộn nếp thơm vào
nếp than ........................................................................................................................ 32
Bảng 7: Kết quả cảm quan về 4 chỉ tiêu màu, mùi, vị và trạng thái của các mẫu có tỉ
lệ phối trộn giữa nếp thơm và nếp than khác nhau ...................................................... 32
Bảng 8: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ phụ gia bổ sung đến màu sắc của rượu thành
phẩm ............................................................................................................................. 33
Bảng 9: Kết quả cảm quan về 4 chỉ tiêu màu, mùi, vị và trạng thái của các mẫu có tỉ
lệ phối trộn phụ gia khác nhau ..................................................................................... 33
Bảng 10: Đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm ........................................ 40

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

8

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1: Nếp than ............................................................................................................ 2
Hình 2: Cấu tạo hạt nếp than .......................................................................................... 2
Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin .................................................. 3
Hình 4: Cơ chế tác dụng của α-amylase lên amylose .................................................... 5
Hình 5: Cơ chế tác dụng của amylase ............................................................................ 6
Hình 6: Nấm men Saccharomyces ................................................................................. 7
Hình 7: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than với độ
Bx và % đường khử ..................................................................................................... 27
Hình 8: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than
với pH ........................................................................................................................... 28
Hình 9: Đồ thị biểu diễn mối qua hệ giữa tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than với
% cồn sinh ra trong quá trình lên men ......................................................................... 29
Hình 10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ lệ phối trộn nếp thơm và nếp than với
mật số tế bào nấm men trong quá trình lên men .......................................................... 30
Hình 11: Nếp than ........................................................................................................ 41
Hình 12: Bột nếp than .................................................................................................. 41

Hình 13: Bột nếp thơm ................................................................................................. 42
Hình 14: Nấm men Saccharomyces ............................................................................. 42
Hình 15: Môi trường Sabouraud .................................................................................. 43
Hình 16: Máy nghiền búa............................................................................................. 43
Hình 17: Khuẩn lạc nấm men ...................................................................................... 44
Hình 18: Máy đo màu .................................................................................................. 45
Hình 19: Máy đo pH .................................................................................................... 45
Hình 20: Thanh trùng dịch nếp than ............................................................................ 46
Hình 21: Quá trình lọc rượu nếp than .......................................................................... 46
Hình 22: Thành phẩm rượu nếp than ........................................................................... 47
Hình 23: Rượu thành phẩm ở 4 tỷ lệ phối trộn ............................................................ 47



Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

9

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Đặt vấn đề
Rượu là một trong những sản phẩm lên men thực phẩm đã được biết đến từ rất sớm.
Trong các dịp liên hoan, cưới hỏi, tết,…uống rượu cổ truyền là một phần không thể
thiếu, đó là nét văn hóa mang đậm bản sắc riêng của dân tộc ta.
Ở Việt Nam, thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng, từ rượu cần của các
dân tộc miền núi Tây Nguyên, rượu làng Vân – Bắc Giang, rượu San Lùng – Lào Cai,
rượu Xuân Thạnh – Trà Vinh, rượu Gò Đen – Tiền Giang, rượu nếp than của người
Kinh,…Trong đó rượu nếp than là một loại rượu khá đặc biệt. Sản phẩm là kết quả
của quá trình lên men không chưng cất nguyên liệu nếp than mà thành.
Ngoài các rượu được sản xuất chuyên nghiệp với chất lượng cao thì đa số là rượu do

dân làm ra, với trình độ công nghệ còn kém và thiết bị sản suất thô sơ nên sản phẩm
có thể bị nhiễm vi sinh vật lạ và tạp chất nên rượu có chất lượng không cao về cảm
quan và an toàn, có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người tiêu dùng. Vì nhiễm tạp
khuẩn nên hiệu suất thu hồi thấp, hao phí nguyên liệu lớn vì ủ mốc nên tổn hao chất
khô, vì thế hiệu quả sản xuất chưa cao. Mặt khác rượu nếp than sau khi được bảo quản
một thời gian thì mùi vị và màu sắc của sản phẩm thường bị giảm có thể do nguyên
nhân là bị oxy hóa. Do nếp than có giá thành cao và với hy vọng bổ sung nếp thơm sẽ
sản xuất được rượu vừa có chất lượng tốt vừa có giá thành hợp lý. Cho nên mục đích
của đề tài “ Ảnh hưởng của loại nguyên liệu và phụ gia bổ sung đến chất lượng
rượu nếp than” nhằm giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng giữ màu, mùi vị cho
sản phẩm rượu nếp than.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này gồm hai mục tiêu:
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn giữa nếp than và nếp thơm đến hương vị rượu
nếp than.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phụ gia sử dụng đến khả năng giữ màu sắc và mùi vị
rượu thành phẩm.





Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

10

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Gạo nếp than (Red Sticky Rice)

Hình 1: Nếp than
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ. Tên khoa học
là Oryza Sativa Tamaka. Gạo nếp than gồm bốn loại:
- Nếp cẩm Đức Hòa
- Nếp đen Khánh Vinh
- Nếp than Long Đất
- Lúa lứt nếp cẩm
Các loại lúa này có năng suất không cao, chỉ đạt khoảng 2,8 – 3,3 tấn/ha. Dân vùng
Đồng bằng Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo cách này, nếp than
được chia thành hai loại:
- Nếp than đen tuyền
- Nếp than hồng đỏ

Hình 2: Cấu tạo hạt nếp than
www.ricebranoil.infoimage
Vỏ trấu

Cám
Nội nhũ
Phôi
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

11

Sắc tố anthocyanin của nếp than rất dễ tan trong nước vì thế sản phẩm cũng mang màu
sắc đặc trưng của nguyên liệu.
Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose... kết hợp với gốc
aglucon có màu (Anthocyanidin). Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản được mô tả
trong hình 3. Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào

vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là
monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit.


R
1
OH

OH O
+
3
R
2



OH
OH


A
3
5
7
B

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin
Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R
1
và R

2
,
thường là H, OH hoặc OCH
3
.
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực
nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ
thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của
anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi
pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các
anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 ÷ 5 chúng có
thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 ÷ 8 lại về
dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.
Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm,
tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều
hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống
lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề
kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế
bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ.
Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác
hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng
nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống
hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. Điều đó hoàn toàn phù hợp
với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

12

thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử

dụng.
Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ
biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại
rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô,
hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ...
Tuy khác nhau về màu sắc nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học không khác
nhau nhiều:
Bảng 1: Thành phần hóa học của nếp than
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 14
Protein 8,2
Lipid 1,5
Glucid 74,9
Acid hữu cơ 0,6
Tro 0,8
Nguồn: PGS.TS Nguyễn Thị Hiền - Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền
2.2 Enzyme amylase
Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước.
Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được sinh vật
tổng hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh hóa.
2.2.1 α-amylase (EC 3.2.1.1)
α-amylase là một metaloenzyme, là những protid đơn giản có chứa nhóm amin tự do.
α-amylase được hoạt hóa bởi ion đơn hóa trị nếu chúng có nguồn gốc động vật và vi
sinh vật. Nếu chúng có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa trị hai.
α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt. α-amylase chỉ có khả
năng phân cắt liên kết α-1,4 glycoside ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ
hóa. Do đó được gọi là enzyme nội phân tử (endoenzyme).
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

13

Dưới tác dụng của enzyme α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành
oligosaccharide, sau này các mạch này bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến
maltose tetrose, maltose triose, maltose. Sau thời gian thủy phân amylase, sản phẩm
bao gồm: 87% maltose và 13% glucose.

Hình 4: Cơ chế tác dụng của α-amylase lên amylose
Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì α-amylase
không phân cắt được liên kết α-1,6 glycoside ở chỗ mạch nhánh phân tử amylopectin
nên dù có tác động lâu thì sản phẩm cuối cùng cũng là 72% maltose, 19% glucose, các
dextrin phân tử thấp và các izomaltose 8%.
Bảng 2: Độ bền nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau
Nhiệt độ (
0
C )
Hoạt tính của α-amylase, % so với hoạt tính ban đầu
Nấm sợi Malt Vi khuẩn
65 100 100 100
70 52 100 100
75 3 58 100
80 - 25 92
85 - 1 58
90 - - 52
95 - - 8
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng. Công nghệ enzyme

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

14

2.2.2 γ-amylase (EC 3.2.1.3 )
γ-amylase là enzyme ngoại phân (exoenzyme), nó thủy phân polysaccharide từ đầu
không khử để tạo ra glucose. γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết
α-1,4 glucoside lẫn α-1,6 glucoside.
Khi thủy phân, γ-amylase thủy phân liên kết α-1,4 glucoside trong polysaccharide,
tách lần lượt từng gốc glucose từ đầu không khử. Ngoài thủy phân các liên kết
α-1,4 glucoside và α-1,6 glucoside, γ-amylase còn có khả năng thủy phân liên kết α-
1,2 và α-1,3 glucoside.
γ-amylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, amylopectin, dextrin, maltose,…
đến glucose. Các cơ chất có cấu tạo phân nhánh bị γ-amylase tấn công với vận tốc khá
lớn. Đa số γ-amylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH 3,5 - 5,5 và nhiệt độ 50
0
C. Nó
bền với tác dụng của acid hữu cơ hơn α-amylase nhưng kém bền hơn trong rượu,
aceton và không được bảo vệ bởi ion Ca
2+
. Cơ chế tác dụng của enzyme amylase được
minh họa như sau:

Hình 5: Cơ chế tác dụng của amylase
Trong thực tế có nhiều nguồn để sản xuất amylase, nhưng tùy thuộc vào từng nguồn
mà amylase có điều kiện nhiệt độ và pH tối thích khác nhau:
Bảng 3: Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme amylase
Nguồn gốc Nhiệt độ tối thích (
0
C ) pH tối thích
Malt 72 – 75 5,5 – 5,7

Nấm mốc 50 – 60 5,5 – 6,0
Vi khuẩn 60 – 70 6,0 – 7,0
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng. Công nghệ enzyme

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

15

2.3 Nấm men trong lên men rượu
Quá trình lên men được thực hiện nhờ loài Saccharomyces, loài này có tính kỵ khí
không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và lên men, khả năng lên men của các
chủng là rất khác nhau.

Hình 6: Nấm men Saccharomyces
2.3.1 Cấu tạo
Nấm men có thể ở dạng hình cầu, hình bầu dục, hình trứng, hình quả chanh,….Kích
thước của tế bào nấm men có thể thay đổi trong khoảng 1,2 – 5,3µm hay có khi dài
hơn nữa.
Tế bào nấm men gồm có vỏ, màng, tế bào chất, nhân, một hoặc hai không bào và
những giọt mỡ, hạt glycogen và votulin. Trong tế bào chất chứa riboxom.
Ở một số nấm men, vỏ tế bào có khả năng kết dính, vì vậy chúng có thể liên kết với
nhau. Quá trình này gọi là sự kết lắng và có một ý nghĩa lớn trong nghề nấu bia và làm
rượu vang, vì các tế bào kết dính lại với nhau, lắng xuống dưới làm cho dịch lên men
trong, loại nấm men này gọi là nấm men chìm. Những nấm men không có khả năng
kết lắng được gọi là nấm men nổi.
2.3.2 Sinh sản của nấm men
Nấm men có thể sinh sản bằng bào tử. Bào tử khi ra ngoài gặp điều kiện thuận lợi sẽ
phát triển thành một tế bào nấm men mới. Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức
nảy chồi. Tế bào nấm men mẹ nảy sinh ra thành một chồi nhỏ rồi lớn dần lên và tách

ra. Ở một số nấm men, tế bào con không tách ra mà kết thành một chuỗi, đặc tính này
có ở các nấm men tạo màng.
Đối với giống Saccharomyces thì giống này sinh sản bằng hình thức nảy chồi, khi gặp
điều kiện không thuận lợi thì sinh bào tử. Những loài quan trọng như:
- Saccharomyces cerevisiae: dùng trong sản xuất rượu, men bánh mì,..
- Saccharomyces vini: dùng trong sản xuất rượu vang.
- Saccharomyces carbergensis: trong sản xuất bia.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

16

Mỗi loài có khả năng lên men các loại đường khác nhau, tạo thành một số lượng lớn
rượu khác nhau, điều kiện nảy chồi và sinh bào tử cũng khác nhau. Mỗi loài gồm
nhiều chủng.
2.3.3 Một số loại nấm men dùng trong sản xuất rượu
* Nấm men dùng trong sản xuất rượu từ tinh bột:
- Saccharomyces cerevisiae Rasse II: sinh sản trong môi trường nước đường, loài này
có nhiều hạt glycogen, không bào lớn, hình thành bào tử nội sinh ít và chậm, sinh bọt
nhiều thích nghi ở nhiệt độ và acid thấp, có sức kháng cồn cao, không lên men được
đường lactose, kích thước tế bào khoảng 5 - 7µm.
- Saccharomyces cerevisiae Rase XII: có tốc độ phát triển nhanh, không bào nhỏ, ít
sinh bọt, tế bào hình trứng hoặc hình tròn, kích thước khoảng 5 - 8µm, lên men được
các đường glucose, fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3 đường raffinose,
không lên men đường lactose, có thể lên men đến 13% rượu. Loại này thuộc nấm men
nổi, phân bố đều trong dịch lên men, không tạo thành đám trắng.
* Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang:
- Saccharomyces vini: có dạng hình oval, kích thước (3 – 8)x(5 – 12)µm. Sinh sản
theo lối nảy chồi và tạo thành bào tử, sinh ra enzyme invertase có khả năng khử đường
saccharose thành glucose và fructose. Chủng này lên men chỉ đạt được 8 – 10% rượu,

Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Tuy nhiên, ở giai đoạn
cuối của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces vini thường bị già, không tiếp
tục chuyển đường thành rượu và chết rất nhanh.
- Saccharomyces uvarum: loại này được tách từ nước nho, về hình thái nó cũng giống
như những loài khác, loài này có thể lên men 12 – 13
0
rượu trong dịch nước nho.
- Saccharomyces chevalieri: men này cũng được trích từ nước nho lên men tự nhiên,
Saccharomyces chevalieri có thể lên men được 16
0
rượu.
- Saccharomyces oviformis: được tách từ nước nho lên men tự nhiên, có khả năng chịu
được đường, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo được 18
0
rượu, về hình thái thì loài
này giống như Saccharomyces vini. Điều khác nhau cơ bản của Saccharomyces
oviformis và Saccharomyces vini là không lên men được đường galactose và men nổi
trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng.
2.3.4 Một số yêu cầu đối với nấm men rượu vang
- Khả năng lên men cao. Những chủng này khi ở điều kiện tối ưu cần đạt được
18 – 20% ethanol.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

17

- Chịu được nhiệt độ thấp. Những nấm men của nhóm này cần có khả năng lên men ở
nhiệt độ 4 – 10
0
C và tích lũy trong môi trường trong thời gian ngắn, thực tế phải đạt

được 8 – 12% ethanol.
- Những nấm men đã được sulphit hóa: gồm những chủng có thể bắt đầu và hoàn
thành quá trình lên men ở pH rất thấp.
- Bền vững với ethanol.
- Không được tạo lớp màng chung quanh thành thùng.
- Các nấm men heres sau khi lên men, nếu được tiếp xúc với không khí sẽ tạo được
váng trên bề mặt của rượu. Khi phát triển trên bề mặt của rượu trong thời gian ngắn sẽ
tạo được hương vị đặc trưng của rượu.
- Bền vững với nồng độ đường cao.
2.3.5 Ảnh hưởng của những yếu tố hóa lý lên hoạt động của nấm men vang
- Ảnh hưởng của oxy: trong điều kiện có nhiều O
2
thì hoạt động sinh sản của nấm men
mạnh mẽ hơn, vì vậy lượng sinh khối tăng lên nhanh và trở thành sản phẩm chủ yếu
trong môi trường lên men. Ngược lại, trong điều kiện thiếu hoặc không có O
2
, nấm
men sẽ chuyển từ hoạt động hô hấp sang lên men kỵ khí, khi đó sản phẩm chủ yếu
trong môi trường lên men là ethanol. Tuy nhiên, hai kiểu hô hấp trên đều có mối quan
hệ chung với nguồn đường có trong môi trường.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nấm men sẽ chết ở nhiệt độ 60 – 65
0
C sau 5 phút. Nhiệt độ
tối ưu cho nấm men vang là 25 – 28
0
C.
- Ảnh hưởng của ánh sáng: ánh sáng là yếu tố kìm hãm hoạt động của nấm men vang.
Đặc biệt là tia cực tím trong ánh sáng sẽ giết chết tế bào nấm men. Vì vậy, quá trình
lên men phụ thuộc thời tiết của từng mùa.
- Ảnh hưởng của các acid hữu cơ: nấm men vang có thể bảo vệ được hoạt tính ở

10 – 20g/l acid tự do.
Ngoài ra nấm men còn bị ảnh hưởng bởi nồng độ rượu và khí CO
2
.
2.4 Cồn tinh khiết
Trong quá trình lên men gạo nếp than, lượng rượu tạo thành chỉ khoảng 7 - 10%.
Nồng độ rượu này thấp, rất dễ bị oxy hóa để tạo ra CO
2
và nước. Do đó, sau khi lên
men xong phải cho thêm một lượng cồn nhất định vừa để nâng cao hàm lượng cồn
trong rượu vừa tránh bị oxy hóa rượu bởi vi khuẩn acetic.
Cồn được dùng để làm rượu là loại cồn thực phẩm có độ tinh khiết cao với các chỉ tiêu
sau:
- Trong suốt, không màu, không mùi lạ.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

18

- pH = 6,5 – 7,0
- Hàm lượng cồn 96,5%V
- Không có furfurol
- Hàm lượng aldehyde 6 – 10mg/l
- Hàm lượng este 30 – 35mg/l
- Dầu fusel 30 – 60mg/l
Nước: thường sử dụng nước sạch, đun sôi để nguội, trong suốt, không mùi vị lạ, có
pH = 6,5 – 7,5.
2.5 Nước dùng trong sản xuất rượu nếp than
Tiêu chuẩn của nước trong công nghệ sản suất rượu có yêu cầu chất lượng giống như
nước dùng trong sinh hoạt, nghĩa là có độ cứng không quá 7 mg đương lượng/l, trong

suốt, không màu, không mùi.
Bảng 4: Hàm lượng muối của nước sử dụng trong sản xuất rượu bia
Ion Hàm lượng (mg/l ) Ion Hàm lượng (mg/l )
Cl
-
0,5 F 3
SO
4
2-
80 Zn 3
As 0,05 Cu 5
Pb 0,1 Fe 0,3
NO
3
40
Nguồn: Hoa (2004 )
2.6 Kỹ thuật lên men rượu nếp than
2.6.1 Quá trình lên men rượu
Lên men rượu là một quá trình sinh hóa phức tạp, tác nhân của quá trình lên men rượu
trong sản xuất là các loại nấm men Saccharomyces. Thực chất của quá trình lên men
rượu chính là quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của enzyme tương ứng gọi là chất
xúc tác sinh học. Trong quá trình lên men rượu, nguyên liệu là tinh bột cần phải qua
quá trình đường hóa bằng hệ enzyme amylase để chuyển tinh bột thành đường
glucose, sau đó glucose tiếp tục lên men yếm khí để chuyển hóa thành rượu ethylic
C
2
H
5
OH, khí CO
2

đồng thời giải phóng năng lượng. Phương trình tổng quát về quá
trình lên men rượu như sau:
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

19

C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 674Kcal
Ngoài sản phẩm chính là rượu ethylic, trong quá trình lên men còn tạo thành khí CO
2
,
glycerin và một vài loại rượu bậc cao, các acid hữu cơ như: acid succinic,… và sinh
khối nấm men tích tụ đồng thời với sự hình thành các sản phẩm. Do đó làm giảm chất
lượng tinh khiết của rượu ethylic.
Sản phẩm thu được sau quá trình lên men có tỷ lệ như sau: 44,4% rượu ethylic; 46,6%
CO
2
; 3,3% glycerin; khoảng 0,6% acid succinic và 5,1% các sản phẩm khác.

Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men, người ta chia làm nhiều kiểu lên men
khác nhau. Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính: lên men yếm khí và lên men
hiếu khí.
• Lên men hiếu khí: là sự thủy phân đường có mặt O
2
như quá trình lên men acid
acetic, citric,…
• Lên men yếm khí: là sự thủy phân đường không có sự hiện diện của O
2
như quá
trình lên men lactic, lên men rượu, butylic,…
Trong quá trình lên men người ta chia làm hai thời kỳ chính:
• Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của O
2
, tế bào nấm men
phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng).
• Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO
2
: giai đoạn này nấm men hấp
thu các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme có sẵn của mình để xúc tác sinh hóa
trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO
2
.
2.6.2 Quá trình sinh trưởng của nấm men
Trong dịch lên men tĩnh có thể chia ra làm 5 giai đoạn như sau:
 Giai đoạn tiềm phát (1): giai đoạn này tế bào nấm men làm quen với môi trường,
sinh khối chưa tăng nhiều.
 Giai đoạn logarit (2): đây là giai đoạn phát triển rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt,
kèm theo sự thay đổi mạnh mẽ của dịch lên men.

1
2
3
4
5
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

20

 Giai đoạn chậm dần (3): tốc độ sinh trưởng của nấm men giảm dần, thành phần
dịch lên men còn lại ít, các sản phẩm lên men được tích tụ nhiều.
 Giai đoạn ổn định (4): số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản
bằng tốc độ chết.
 Giai đoạn chết (5): tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng tế
bào nấm men giảm dần.
2.6.3 Cơ sở lý luận của quá trình lên men
a. Cơ chế của quá trình lên men
Để lên men rượu, người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.
Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau. Thông thường
khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được > 100 triệu tế bào trong 1ml dịch
lên men. Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn nên khả năng hấp thụ các
chất dinh dưỡng rất mạnh. Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môi
trường lên men, trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men, sau đó khuếch tán
qua màng vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO
2
sẽ được hình thành.
Rượu ethylic tạo thành khuyếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm
men. Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất nhanh vào môi trường, CO
2

cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng sự hòa tan không lớn. Ở áp suất 800mmHg,
nhiệt độ 25 – 30
0
C, là 0,865 – 0,837 lít CO
2
/lít nước. Vì thế CO
2
sinh ra trong quá
trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt được trạng thái bão
hòa. Khi bão hòa, CO
2
bám vào xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt
khí. Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và
lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch giữa khối lượng riêng
của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi đến bề mặt, do có sự
thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO
2
bị phóng thích
ra ngoài. Lúc này do khối lượng riêng của nấm men đủ lớn trở lại nên chúng sẽ chìm
xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên tế bào nấm men vốn từ trạng thái tĩnh
chuyển sang trạng thái chuyển động, làm gia tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm
men và môi trường, điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh
mẽ hơn, khi đó sẽ làm tăng nhanh quá trình lên men.
Khí CO
2
ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí làm tăng khả năng
lên men của nấm men. Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men, các chất hòa
tan mang điện tích, các vật lơ lửng khác hiện diện trong dịch lên men, khi lên men đều
ảnh hưởng đến sự thoát khí CO

2
nên cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men.


Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

21

b. Động học của quá trình lên men
Tốc độ của quá trình lên men có thể xác định trực tiếp bằng cách theo dõi sự thay đổi
của hàm lượng đường trong dịch lên men, hoặc gián tiếp xác định lượng rượu tạo
thành và lượng CO
2
thoát ra trong một đơn vị thời gian. Cũng có thể xác định nhanh
tốc độ lên men bằng cách đo nồng độ biểu kiến của nồng độ dịch lên men.
Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính:
● Thời kỳ đầu: khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men. Sự
lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể.
● Thời kỳ hai: đây là thời kỳ lên men chính, chiếm khoảng 60 – 120 giờ sau thời kỳ
đầu. Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt
đến trị số cực đại.
● Thời kỳ cuối: đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm, đồng thời là thời kỳ ổn
định tạo mùi cho sản phẩm. Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm mà thời
gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được.
Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men.
Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men. Trong giai đoạn này, trong điều
kiện lên men bình thường sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men sẽ giảm đi
khoảng 1 độ (Brix,%) tùy loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất.
Sự tồn tại của thời kỳ lên men cuối là đặc trưng đối với quá trình lên men dịch đường

hóa từ nguyên liệu chứa tinh bột.
Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng đường trong dịch lên men là 100% thì
4 - 6% là dạng chất không tan, 75 - 77% được chuyển thành maltose và 19% là
dextrin.
Trong giai đoạn lên men, sự đường hóa cũng xảy ra nhưng rất chậm và không hoàn
toàn, đặc biệt khó khăn đối với tinh bột không hòa tan. Do đó tốc độ lên men trong
thời kỳ này không phụ thuộc hàm lượng dextrin không lên men còn lại. Tuy vậy,
chính những loại đường không lên men này sẽ tạo thành vị ngọt cho sản phẩm. Như
vậy, chu kỳ lên men dịch đường hóa tinh bột phụ thuộc vào thời gian lên men cuối
hay phụ thuộc vào khả năng đường hóa của phức hệ enzyme amylase. Rất nhiều thí
nghiệm cho thấy càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng gia tăng hiệu suất của
quá trình lên men.
Tuy vậy, tùy theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ glucid của sự đường hóa,
phương pháp lên men, nhà sản xuất cũng sẽ tạo ra một quy trình sản xuất riêng biệt
với chất lượng và thành phần mong muốn của họ.
c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

22

* Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men:
Nồng độ dịch lên men là cơ chất của quá trình lên men. Nếu nồng độ dung dịch đường
quá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm
men. Kết quả là rượu hình thành nhiều sẽ ức chế không những các tạp khuẩn mà cả
quá trình lên men, cũng tạo điều kiện cho vi khuẩn lên men phát triển mạnh ở giai
đoạn đầu. Mặt khác đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men.
Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ làm giảm năng suất
thiết bị lên men.
Bình thường trong dịch lên men thường có nồng độ chất khô từ 16 – 18%, tương

đương với 13 – 15% đường đối với quá trình lên men rượu và khoảng 10% đường đối
với lên men lactic.
* Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và lượng tế bào nấm men:
Trong trường hợp có đầy đủ hoặc thừa cơ chất, tốc độ phản ứng enzyme tỷ lệ thuận
với nồng độ enzyme. Nồng độ enzyme càng lớn bao nhiêu thì lượng cơ chất bị biến
đổi càng nhiều bấy nhiêu. Tuy nhiên cũng có trường hợp khi nồng độ enzyme tăng
quá cao, tốc độ phản ứng bị chậm lại. Nhìn chung tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến
tính với lượng enzyme theo phương trình tổng quát sau:
[ ]
EkV *=

Trong đó: V: vận tốc phản ứng
k: hằng số tốc độ phản ứng
[E]: nồng độ enzyme
Ngoài ra số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men cũng ảnh hưởng rất lớn đến
quá trình lên men. Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lên
men diễn ra tốt, hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm tăng lên. Nếu lượng men
cho vào ít quá thì quá trình lên men diễn ra chậm, sinh khối tế bào nấm men thấp là
điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phát triển. Ngược lại, nếu số lượng tế bào nấm men
quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ chất dinh dưỡng cho tế bào nấm men
phát triển, tế bào nấm men sẽ chết, làm cho sản phẩm có mùi vị lạ, lãng phí đi một
lượng men không có ích.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ là yếu tố rất lớn ảnh hưởng đến quá trình lên men. Mỗi loại vi sinh vật đều
có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của mình. Đối với nấm men saccharomyces, nhiệt
độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 – 32
0
C. Tuy nhiên nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ
thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn. Mặt khác nếu có điều kiện làm lạnh
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

23

dịch đường tới 20 – 22
0
C sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn. Mặt khác khi
lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este, aldehyde và tổn thất rượu theo CO
2
sẽ tăng.
Đối với quá trình lên men thì nấm men sẽ chịu được giới hạn nhiệt độ khá rộng từ
1 – 45
0
C. Nếu nhiệt độ quá 50
0
C thì nấm men sẽ chết.
Tuy nhiên nhiệt độ ngoài ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của nấm
men, còn gây nên một số phản ứng phụ như: gây nên sự bay hơi làm tổn thất rượu,
mất hợp chất gây mùi thơm, hình thành nên các sản phẩm phụ khác khi lên men ở
nhiệt độ quá cao. Do đó thường tiến hành lên men ở nhiệt độ thích hợp để tránh hiện
tượng tổn thất rượu do bay hơi, giữ được mùi thơm đặc trưng của rượu và tránh được
sự phát triển của vi sinh vật ưa nhiệt.
* Ảnh hưởng của pH:
Nấm men có thể phát triển trong môi trường có chỉ số pH = 2 – 8 nhưng thích hợp
nhất là trong khoảng pH = 4 – 4,5. Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2 và cao hơn.
Khi pH< 4,2 chỉ có nấm men phát triển. Vì vậy, trong lên men rượu để ngăn ngừa khả
năng nhiễm khuẩn người ta thực hiện trong giới hạn pH = 3,8 – 4,0. Tuy nhiên trong
thực tế có những loài vi khuẩn do quen dần với độ pH thấp nên ngoài việc ứng dụng
điều chỉnh pH thích hợp còn phải kết hợp sử dụng các chất sát trùng. Khi pH = 8 thì
nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. Ở pH = 3,8 nấm

men phát triển mạnh thì hầu như vi khuẩn không phát triển.
Để hạ pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy men (kể cả lên men) người ta có thể bổ
sung vào môi trường bất cứ một loại acid nào, miễn là anion của acid này không gây
ảnh hưởng đến trung tâm hoạt động của nấm men.
* Ảnh hưởng của nồng độ rượu
Nồng độ của rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm
men. Nồng độ của rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ
thuộc vào thời gian, số lượng phát triển riêng của tế bào và nguyên liệu chuẩn bị cho
môi trường nuôi cấy, số lượng nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện nuôi cấy giống
nhau thì nồng độ rượu ban đầu 1% chưa có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát
triển của nấm men, từ 4 – 6% thì có ảnh hưởng xấu.
* Ảnh hưởng của oxy
Nấm men là loại vi sinh vật kỵ khí bắt buộc. Trong điều kiện không có oxy nấm men
sẽ lên men đường tạo thành rượu và CO
2
, còn trong điều kiện đầy đủ oxy nấm men có
khả năng oxy hóa đường thành rượu, CO
2
và tăng sinh khối.
Oxy là thành phần không thể thiếu được ở giai đoạn phát triển sinh khối. Tuy nhiên nó
là nguyên nhân gây hư hỏng cho rượu trong giai đoạn chế biến còn lại. Với sự có mặt
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

24

của O
2
nấm men lên men không hoàn toàn vì chúng phát triển sinh khối. Trong giai
đoạn bảo quản thì chúng làm cho sản phẩm có nhiều aldehyde, sản phẩm rất dễ bị biến

màu do các phản ứng oxy hóa, phản ứng hóa nâu gây tối màu cho sản phẩm, làm chua
sản phẩm do sự hình thành acid hữu cơ (vi khuẩn lactic, acetic,..) gây thối cho sản
phẩm rượu theo thời gian bảo quản (do rượu bia chứa nhiều chất dinh dưỡng cho vi
khuẩn gây thối phát triển).
Một số quá trình lên men trong giai đoạn đầu diễn ra quá chậm do không đủ lượng
oxy cho sự phát triển sinh khối, do vậy không đủ lượng tế bào lên men ảnh hưởng đến
chất lượng sản phẩm và dây truyền sản xuất. Tuy nhiên có một số nấm men phát triển
nhanh và tạo ra hàm lượng rượu nhiều hơn trong môi trường không khí, chủng này
thường nuôi cấy và phát triển trong môi trường ban đầu có đầy đủ oxy.
* Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát trùng
Trong điều kiện sản xuất dù có vệ sinh sạch đến mấy cũng không thể vô trùng tuyệt
đối, vì vậy cần phải dùng chất sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế tạp khuẩn. Có thể
dùng nhiều hóa chất khác nhau như: formol, Na
2
SiF
6
, NaF, CaCl
2
,.. Các muối kim loại
nặng, tia cực tím đều ảnh hưởng đến quá trình hoạt dộng của nấm men. Tùy theo chất
lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít, sao cho hạn chế được sự phát triển của tạp
khuẩn nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của nấm men.
Khi sử dụng formol, Na
2
SiF
6
nồng độ không được vượt quá 0,02% so với dịch lên
men. Tùy theo tính chất và mức độ phân ly của mỗi acid mà tác dụng của chúng lên
nấm men sẽ không giống nhau. Ngoài các chất kể trên, trong dịch đường lên men luôn
chứa một lượng furfurol, melanoidin đều ít nhiều ảnh hưởng đến hoạt động của nấm

men.
2.6.4 Các quá trình chuyển hóa trong giai đoạn lên men
a Biến đổi vi sinh vật
Thực chất của quá trình này là quá trình sinh sản và sinh trưởng của vi sinh vật. Quá
trình này xảy ra rất nhanh ở giai đoạn đầu lên men, khi cho nấm men vào nguyên liệu.
Sự phát triển mạnh của các vi khuẩn giai đoạn này kéo theo sự tạo thành một số acid
hữu cơ. Kết quả là pH môi trường giảm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho các loài
nấm mốc phát triển tuy tốc độ hơi yếu.
Việc phân chia các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm mốc, nấm men một cách rõ
ràng là điều rất khó khăn. Vì thực chất, sự phát triển của các loài vi sinh vật trong dịch
lên men diễn ra đồng thời. Chỉ có điều là sự phát triển đó thường không cùng mức độ.
Sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc thì đòi hỏi trong môi trường phải có một lượng
oxy nhất định. Chính vì vậy, các loài vi sinh vật này phát triển mạnh ở giai đoạn đầu.
Nấm men cũng cần oxy để tăng sinh khối. Tuy nhiên, mức độ đó không cao như nấm
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

25

mốc. Mặt khác, nấm men cần đường nên phải có thời gian để nấm mốc tạo ra đường.
Do đó, ở các giai đoạn sau nấm men phát triển mạnh hơn nấm mốc và vi khuẩn.
b Các quá trình sinh hóa
* Quá trình chuyển hóa đường và các thành phần khác thành các acid hữu cơ cơ bản:
+ Quá trình tạo acid acetic
+ Quá trình tạo acid lactic
Quá trình tạo acid lactic mạnh hơn, cả hai quá trình này xảy ra với cường độ không
mạnh vì giai đoạn đầu lượng đường tạo thành trong khối lên men chưa cao.
* Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường:
Do sự phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột được chuyển thành đường. Các
loại nấm mốc và nấm men này trong quá trình phát triển tạo ra rất nhiều enzyme

amylase, glucoamylase. Các enzyme này hoạt động rất thuận lợi trong giai đoạn đầu
được kéo dài trong các giai đoạn sau.
Điểm quan trọng cần đề cập đến là các enzyme này chịu sự điều khiển bởi sản phẩm
cuối cùng là glucose. Bình thường thì glucose sẽ ức chế phản ứng thủy phân tinh bột,
nhưng các loài nấm mốc Mucor rouxi, Rhizopus delmar, các loài nấm men
Endomycosis vừa có khả năng tổng hợp amylase, glucoamylase, vừa có khả năng
chuyển đường thành rượu, mặt khác các loài nấm men Saccharomyces cùng rất tích
cực chuyển hóa, glucose tạo thành bao nhiêu ngay lập tức sẽ chuyển hóa thành rượu,
một phần phục vụ cho sinh trưởng của chính các loài vi sinh vật đó. Do đó, trong khối
lên men này thường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược lại bởi glucose.
c Quá trình chuyển hóa đường thành rượu
Quá trình này được thực hiện bởi Saccharomyces. Song song với quá trình này là các
quá trình chuyển hóa đường, các acid hữu cơ thành các sản phẩm phụ khác.
Điều đặc biệt lưu ý là tất cả các quá trình chuyển hóa được xảy ra xen kẽ nhau, hỗ trợ
nhau và tạo nên một quá trình chung hài hòa, để cuối cùng tạo ra sản phẩm không chỉ
có nước, rượu mà còn là một hỗn hợp sản phẩm bao gồm nhiều thành phần khác nhau
chính vì thế rượu nếp than có được hương vị đặc trưng và có giá trị cảm quan rất
riêng.
2.7 Quy trình sản xuất rượu vang nếp than
2.7.1 Quy trình sản xuất