Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức tỉnh Long An và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH
ĐIỀU TRA HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT RƯỢU TRUYỀN THỐNG Ở BẾN LỨC – LONG AN VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN
CBHD: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
TpHCM, tháng 5 năm 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH
ĐIỀU TRA HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT RƯỢU TRUYỀN THỐNG Ở BẾN LỨC – LONG AN VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN
MSSV : 60604196
CBHD : PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TpHCM, tháng 5 năm 2010
LỜI CẢM ƠN
Với tất cả sự thành kính, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:
 PGS. TS. Nguyễn Đức Lượng – Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại
Học Bách Khoa TpHCM – đã gợi ý đề tài, hướng dẫn tận tình, động viên và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
 Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã truyền đạt cho tôi những
kiến thức quý báu có liên quan đến đề tài.

 Ông Trương Tấn Mãnh – chủ tịch Hội sản xuất rượu đế Gò Đen và một số hộ
dân sản xuất rượu tại khu vực Gò Đen, huyện Bến Lức, tỉnh Long An – đã tạo
điều kiện tốt cho tôi trong việc cung cấp thông tin có liên quan đến đề tài và
truyền đạt các kinh nghiệm quý báu về việc nấu rượu truyền thống nổi tiếng của
khu vực.
 Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã
cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm việc.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Nội dung nghiên cứu 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1.1 Phương pháp sử dụng bánh men thuốc bắc 3
2.1.2 Phương pháp đường hóa bằng acid 4
2.1.3 Phương pháp maltasa 4
2.1.4 Phương pháp amylose 4
2.1.5 Phương pháp myco – malt 4
2.2 Bản chất sinh hóa của quá trình lên men rượu 5
2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự lên men rượu 14
2.3.1 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng 14
2.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện lên men 14
2.4 Các sản phẩm phụ của quá trình lên men 16
2.4.1 Sự tạo thành acid 16
2.4.2 Sự tạo thành rượu cao phân tử 16

2.4.3 Sự tạo thành ester 17
2.4.4 Sự tạo thành aldehyde 17
2.5 Vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men rượu 17
2.6 Nguyên liệu trong sản xuất rượu truyền thống 18
2.6.1 Gạo, gạo nếp 19
iii
2.6.2 Bánh men thuốc bắc 26
2.7 Một số quy trình sản xuất rượu truyền thống ở Việt Nam 34
2.7.1 Rượu làng Vân 35
2.7.2 Rượu cần 37
2.7.3 Rượu Bầu Đá 39
2.7.4 Rượu Gò Đen 41
CHƯƠNG 3: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 43
3.1 Nghiên cứu về vi sinh vật trong bánh men 43
3.2 Nghiên cứu về nấm mốc, nấm men trong quá trình lên men rượu nếp than 43
3.2.1 Giới thiệu 43
3.2.2 Kết quả và thảo luận 46
3.3 Nghiên cứu tình hình tiêu thụ rượu ở một số nước trên thế giới và Việt Nam 51
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐIỀU TRA VÀ BÀN LUẬN 55
4.1 Sơ lược về huyện Bến Lức – tỉnh Long An 55
4.2 Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An 56
4.2.1 Chủng loại 57
4.2.2 Số lượng 57
4.2.3 Tình hình sản xuất 58
4.2.4 Tình hình tiêu thụ 65
4.3 Đề xuất phương pháp nâng cao và ổn định chất lượng sản phẩm 68
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69
5.1 Kết luận 69
5.2 Kiến nghị 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC BẢNG
iv
Bảng 2.1 Tỷ lệ thành phần cấu tạo của lúa nếp, ngô và lúa mì [7] 19
Bảng 2.2 Hàm lượng amylose của một số giống lúa Việt Nam [7] 22
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt gạo (% chất khô) [8] 23
Bảng 2.4 Hàm lượng khoáng chất có trong gạo nếp [10] 24
Bảng 2.5 Hàm lượng các vitamine có trong gạo nếp [10] 25
Bảng 2.6 Thành phần hóa học trung bình của một số hạt [11] 26
Bảng 2.7 Thành phần và hàm lượng amino acid của protein các loại hạt (% chất
khô) [11] 26
Bảng 3.1 Khả năng phân cắt tinh bột của một số loài nấm mốc [15] 46
Bảng 3.2 Khả năng lên men của một số loài nấm men [15] 51
Bảng 3.3 Mức tiêu thụ thức uống có cồn ở một số nước (Quy theo số galon cồn
100o/người 15 tuổi trở lên/năm) [12] 52
Bảng 3.4 Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm tại một số nước Đông
Nam Á (lít/người/năm) 54
Bảng 4.1 Sản lượng rượu trung bình của một số lò nấu rượu tại Gò Đen 57
Bảng 4.2 Chi phí và lợi nhuận trung bình cho một mẻ nấu rượu 67
DANH MỤC HÌNH
v
Hình 2.1 Hình cắt dọc một hạt thóc [7] 19
Hình 2.2 Vỏ trấu hạt thóc [7] 20
Hình 2.3 Mặt cắt ngang lớp aleuron của hạt thóc [7] 21
Hình 2.4 Bánh men thuốc bắc [23] 27
Hình 2.5 Sơ đồ khối quy trình sản xuất bánh men lá [1] 30
Hình 2.6 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Làng Vân [9] 36
Hình 2.7 Hình ảnh rượu cần của người Tây Nguyên [24] 37
Hình 2.8 Uống rượu cần [24] 38
Hình 2.9 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu cần [1, 9] 38
Hình 2.10 Sản phẩm rượu Bầu Đá [19] 39

Hình 2.11: Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Bầu Đá [17] 40
Hình 2.12 Sản phẩm rượu Gò Đen [20] 42
Hình 3.1 Đồ thị sự chuyển hóa glucose, ethanol và khí sinh ra bởi S. cerevisiae No
2.1 ở 30oC [15] 47
Hình 3.2 Đồ thị tỉ lệ sinh khí của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4,
29.2) trong lên men fed-batch [15] 48
Hình 3.3 Đồ thị hiệu suất tạo ethanol của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1,
15.7, 20.4, 29.2) trong lên men fed-batch [15] 49
Hình 3.4 Đồ thị phát triển và suy vong của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1,
15.7, 20.4, 29.2) theo nồng độ rượu khác nhau [15] 50
Hình 4.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu đế Gò Đen tại Bến Lức – Long An 58
Hình 4.2 Cơm gạo nếp sau khi nấu chín [25] 59
Hình 4.3 Bánh men được trộn với cơm gạo nếp để nguội [25] 59
Hình 4.4 Cơm gạo sau khi đã bổ sung thêm nước [25] 60
Hình 4.5 Ảnh chụp hệ thống chưng cất rượu tại Gò Đen 61
Hình 4.6 Gạo nếp than [22] 61
Hình 4.7 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu nếp than 61
vi
Hình 4.8 Gạo nếp than sau khi nấu chín [22] 63
Hình 4.9 Bánh men được trộn đều với cơm gạo nếp than [22] 63
Hình 4.10 Bổ sung rượu cao độ để hãm cồn [22] 64
Hình 4.11 Sản phẩm rượu nếp than tại Gò Đen 65
Hình 4.12 Logo hội sản xuất rượu đế Gò Đen [19] 66
Hình 4.13 Ảnh chụp hội sản xuất rượu đế Gò Đen 66
Hình 4.14 Ảnh chụp một số lò rượu tại khu vực Gò Đen 67
vii
Chương 1: Mở đầu
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Rượu là một sản phẩm có từ lâu đời, mang tính truyền thống của nhiều dân tộc

trên thế giới, đặc biệt rượu được sử dụng trong các dịp lễ hội, tết, đình đám, hay là một
món quà giá trị để tặng người thân Từ thời xa xưa con người đã biết làm nước uống
bằng phương pháp lên men, tuy nhiên đến thế kỷ XVI việc sản xuất rượu mới trở
thành một ngành công nghiệp, và cũng từ đó ngày càng có nhiều thành tựu khoa học
kỹ thuật ứng dụng vào ngành công nghiệp này.
Theo quan điểm về uống rượu của nhiều nhà khoa học: rượu ethylic nói theo y học
là chất độc đối với con người. Điều này không ai chối cãi và rất đúng, nhưng chỉ đúng
khi uống quá liều lượng cho phép đối với mỗi người. Mặt khác, ngoài thành phần
chính là ethanol, trong rượu còn có một số hợp chất có giá trị dinh dưỡng như đường,
các vitamine, một số nguyên tố vi lượng, Nếu thỉnh thoảng hoặc ngày một lần uống
vào buổi tối không quá 50ml (một chén uống trà) rượu ngâm thuốc bắc thì chúng ta sẽ
ăn và ngủ cũng tốt hơn. Lúc đó rượu sẽ làm tăng sức khỏe, con người sẽ cảm thấy sảng
khoái thậm chí minh mẫn hơn. Về mặt kinh tế, ngành sản xuất rượu là ngành có vốn
đầu tư ban đầu ít, khả năng thu hồi vốn nhanh, đem lại lợi nhuận cao, vì vậy nhiều
nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã và đang đầu tư phát triển
ngành sản xuất rượu [2].
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. Vì vậy nguồn nguyên liệu
trong sản xuất rượu đã góp phần tạo nên nét đặc trưng cho từng vùng, là một trong
những yếu tố tạo nên giá trị truyền thống và đặc sắc cho sản phẩm của vùng đó, chẳng
hạn như rượu Vân Hà – Đại Lâm thường gọi là rượu làng Vân (Hà Bắc), rượu cần Tây
Nguyên, rượu Bầu Đá (Bình Định), rượu nếp than (nếp cẩm), rượu Gò Đen ở Bến Lức
– Long An, Tất cả đều làm theo kinh nghiệm “cha truyền con nối” [1, 2].
Việc nấu rượu truyền thống nếu thực hiện đúng thì rượu làm ra phải nói là uống
rất ngon, vị đậm và êm dịu, say mà không cảm thấy sốc hoặc đau đầu. Tuy nhiên, rượu
truyền thống chưa được hưởng lợi nhiều từ các nghiên cứu khoa học, thực trạng sản
xuất rượu truyền thống ở một số địa phương của nước ta hiện vẫn đang còn là một

điều bất cập, chất lượng sản phẩm chưa ổn định, chưa đạt tiêu chuẩn để xuất khẩu,
thương hiệu chưa được nhiều người biết đến, Mặt khác, xu hướng trên thế giới là
tiến hành công nghiệp hóa các sản phẩm truyền thống và quảng cáo hình ảnh thương
1
Chương 1: Mở đầu
hiệu của mình đến khắp nơi, sản phẩm rượu Vodka của người Nga là một ví dụ điển
hình. Để thực hiện được điều này cần làm tốt về nhiều mặt – cả kinh tế lẫn kỹ thuật,
trong đó việc nâng cao và cải thiện chất lượng sản phẩm là điều không thể thiếu xót.
Vì vậy, với sự gợi ý đề tài của PGS. TS Nguyễn Đức Lượng, tôi đã thực hiện đồ án
“Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An và đề xuất
giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm” nhằm góp phần giải quyết một số vướng
mắc nêu trên đối với sản phẩm rượu truyền thống này.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đồ án này được thực hiện nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể sau:
- Xác định thực trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An hiện nay.
- Đưa ra một số giải pháp để nâng cao và ổn định chất lượng rượu.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Việc nghiên cứu được thực hiện ở mức độ tổng quan về lý thuyết và qua quá trình
khảo sát thực tế, với ba nội dung chính như sau:
- Tổng quan tài liệu về các vấn đề liên quan đến sản xuất rượu truyền thống.
- Điều tra, khảo sát, tìm kiếm thông tin liên quan đến hiện trạng sản xuất rượu truyền
thống ở Bến Lức – Long An.
- Đưa ra một số giải pháp khả thi để nâng cao và ổn định chất lượng rượu.
2
Chương 2: Tổng quan tài liệu
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu một số phương pháp sản xuất rượu
Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men được áp dụng từ thời cổ xưa. Theo
phương pháp này, rượu được lên men từ các dịch đường nhờ các loài nấm men trong
điều kiện kỵ khí. Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu là các loại ngũ cốc, sắn, khoai

tây, rỉ đường, các loại nước quả và gỗ. Ngoài sản phẩm chính là cồn ethylic trong quá
trình lên men còn tạo thành khí CO
2
, glyxerin, một vài loại rượu bậc cao, aldehyte, các
acid hữu cơ và sinh khối nấm men tích tụ đồng thời với sự hình thành các sản phẩm.
Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men bao gồm ba giai đoạn:
- Chế biến các nguyên liệu thành dịch đường có thể len men được bằng nấm men.
- Lên men đường thành rượu.
- Chưng cất và tinh chế cồn.
Các nguyên liệu lên men trừ các hợp chất đường, các nguyên liệu khác (các loại
chứa tinh bột và cellulose) cần phải qua quá trình đường hóa. Những chất chứa
cellulose như gỗ, mùn cưa, rơm rạ, thường dùng acid chlohydric hoặc sunfuric để
đường hóa. Các chất có tinh bột thường đường hóa bằng hệ enzyme amylase của thóc
mầm hoặc của nấm mốc. Đường hóa các chất bột cũng có thể dùng acid, nhưng cần
phải có thiết bị chịu acid và tốn kém về kinh tế. Nấm mốc được dùng để đường hóa
thường dùng các giống Aspergillus hoặc gần đây có chiều hướng dùng các giống giả
nấm men Endomycopsis. Các giống này có khả năng sinh ra nhiều enzyme
glucoamylase – có tác dụng chuyển tinh bột thành glucose. Trong quá trình lên men
thường dùng các nấm men Saccharomyces cerevisiae.
Hiện nay sản xuất rượu chủ yếu dùng hai nguồn nguyên liệu là nguồn tinh bột gạo,
ngô, khoai, sắn và rỉ đường.
Lên men rượu từ các loại nguyên liệu chứa tinh bột về nguyên lý không khác với
nguồn nguyên liệu khác, còn về chế biến nguyên liệu cần phải qua đường hóa để biến
tinh bột thành đường. Các loài nấm men rượu không có enzyme đường hóa được tinh
bột, vì vậy nhất thiết phải qua khâu đường hóa. Hiện nay trên thế giới dùng nhiều
phương pháp đường hóa khác nhau và do đó sản xuất rượu từ các nguồn nguyên liệu
tinh bột được mang tên các phương pháp đường hóa [1, 2].
2.1.1 Phương pháp sử dụng bánh men thuốc bắc
Men thuốc bắc có từ lâu đời ở nước ta cũng như ở Trung Quốc. Ở miền núi
nhân dân còn dùng men lá để nấu rượu. Đặc điểm của phương pháp này là trong

3
Chương 2: Tổng quan tài liệu
men thuốc bắc có các loại nấm mốc và nấm men, nấm mốc phân giải tinh bột
thành đường và nấm men chuyển đường thành rượu. Hai quá trình xảy ra liên tục
và người ta tưởng rằng chúng xảy ra đồng thời. Thuốc bắc gồm 20 vị, trong đó có
6 vị chính, được nghiền nhỏ rồi trộn lẫn với bột và cho nhiễm nấm mốc, nấm men
từ không khí rơi vào, sau đó tạo hình thành từng bánh giữ ở chỗ khô ráo hoặc gói
kín để gác bếp dùng dần. Phương pháp nấu rượu thủ công hoặc rượu nếp vẫn dùng
men thuốc bắc đã tán nhỏ. Để một vài giờ nấm mốc phát triển và sinh ra hệ
enzyme thủy phân tinh bột, sau đó ủ và cho lên men. Rượu nấu bằng men thuốc
bắc từ gạo nếp cho chất lượng cao, hương vị đậm đà [1].
2.1.2 Phương pháp đường hóa bằng acid
Theo phương pháp này, giai đoạn nấu và giai đoạn đường hóa xảy ra đồng thời.
Các acid dùng trong mục đích này là acid chlohydric với tỷ lệ 8 – 10% hoặc acid
sunfuric với tỷ lệ 2 – 5%. Kết quả thu được là một dạng dịch đường glucose [1].
2.1.3 Phương pháp maltasa
Tác nhân đường hóa trong phương pháp này là thóc malt (thóc đại mạch nảy
mầm) hoặc các loại thóc nảy mầm. Trong các hạt nảy mầm có hệ enzyme amylase
(α – amylase và β – amylase) thủy phân tinh bột thành các dextrin và maltose. Sản
phẩm chủ yếu là dịch đường maltose. Phương pháp này trước đây được dùng chủ
yếu ở các nước giàu đại mạch như Châu Âu và Mỹ, nhưng ngày nay được thay thế
dần bằng phương pháp myco – malt [1].
2.1.4 Phương pháp amylose
Khoảng năm 1895, một số các nhà bác học người Pháp là Calmette, Colette,
Boidin đã nghiên cứu dùng nấm men để lên men rượu tại Lille và Viện Pasteur Sài
Gòn áp dụng cho Việt Nam. Kết quả đã tìm ra được một số loài mốc là
Amylomyces rouxii có khả năng đường hóa tinh bột và phương pháp này được
mang tên là Amylose. Phương pháp này dễ cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản
xuất, kỹ thuật nuôi cấy mốc và lên men tương đối gọn, nhưng đồng thời cũng có
nhược điểm là yêu cầu vô trùng tuyệt đối, thời gian lên men dài khoảng 6 – 8

ngày, có khi tới 9 – 10 ngày [1].
2.1.5 Phương pháp myco – malt
Nấm mốc được nuôi cấy theo phương pháp bề mặt hoặc phương pháp chìm sinh
ra nhiều enzyme amylase dùng để đường hóa tinh bột. Amylase của nấm mốc là α
– amylase, glucoamylase và dextrinase. Sản phẩm đường hóa là hỗn hợp các
dextrin cuối, maltose, và glucose (trong dịch đường chủ yếu là glucose).
Dùng phương pháp này cho phép rút ngắn được chu trình sản xuất (chỉ bằng 1/3
– 1/2 thời gian của phương pháp amylose), thời gian đường hóa từ 1 – 3 giờ. Nhờ
khả năng đường hóa của nấm mốc cao nên có thể dùng nhiều nguồn nguyên liệu
4
Chương 2: Tổng quan tài liệu
tinh bột khác nhau để sản xuất rượu. Trong khi lên men rượu không đòi hỏi vô
trùng tuyệt đối mà vẫn có thể đạt được hiệu suất lên men cao. Trong giai đoạn sản
xuất nấm mốc đường hóa dùng phương pháp bề mặt nên khó cơ khí hóa, cần diện
tích mặt bằng rộng và đòi hỏi nhiều nhân công.
Phương pháp myco – malt tương đối thích hợp với nhiều quy mô sản xuất rượu
từ trung ương đến địa phương. Nhiều nước trên thế giới, kể cả những nước tiên
tiến hiện nay áp dụng phổ biến phương pháp này. Ở nước ta áp dụng nấm mốc
trong sản xuất rượu từ năm 1959 tại nhà máy rượu Hà Nội.
Sản xuất rượu từ rỉ đường không cần phải qua khâu đường hóa, nhưng cần xử
lý để loại bỏ tạp chất và những vi sinh vật có sẵn trong rỉ đường. Để tăng cường
dinh dưỡng cho nấm men cần phải bổ sung vào môi trường rỉ đường các muối
phosphate và muối amoni sulphat hoặc dịch nấm men tự phân. Trong lên men
người ta thường bổ sung dịch chiết từ superphosphate hoặc acid phosphoric làm
nguồn phospho [1].
2.2 Bản chất sinh hóa của quá trình lên men rượu
Đây là quá trình phức tạp xảy ra với sự hoạt động của vi sinh vật. Các quá trình vi
sinh vật có đặc điểm là quá trình sinh sản, sinh trưởng của vi sinh vật, xảy ra nhanh ở
giai đoạn đầu của quá trình lên men, các loài vi sinh vật phát triển đồng thời nhưng với
các mức độ khác nhau.

Các quá trình sinh hóa gồm:
- Chuyển đường và một số thành phần khác thành acid hữu cơ.
- Quá trình tạo acid acetic: CH
3
CH
2
OH + O
2
 CH
3
COOH + H
2
O
- Quá trình tạo acid lactic:
 Lên men đồng hình:
C
6
H
12
O
6
 2CH
3
-CH-COOH + 94Kcal.
 Lên men dị hình:
2C
6
H
12
O

6
 CH
3
CHOH-COOH + HOOC-CH
2
-CH
2
-COOH + CH
3
-COOH +
CH
3
-CH
2
-OH + CO
2
Quá trình tạo axit lactic mạnh hơn quá trình tạo axit axetic. Cả hai quá trình này
xảy ra với cường độ không mạnh vì giai đoạn đầu lượng đường chưa cao.
- Quá trình lên men acetone – butanol
12C
6
H
12
O
6
 4CH
3
-CO-CH
3
+ CH

3
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-OH + CH
3
-CH
2
-OH + CH
3
-CH
2
-
5
Chương 2: Tổng quan tài liệu
CH
2
-COOH + 28CO
2
+ 18H
2
+ H
2
O
- Chuyển hóa tinh bột thành đường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược bởi glucose.
Do sự phát triển của nấm mốc và sự phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột
chuyển thành đường. Các loài nấm mốc, nấm men này tạo ra rất nhiều amylase,

glucoamylase là các enzyme cảm ứng, chịu sự điều khiển cuối cùng là của glucose.
Tuy nhiên, glucose vừa được sinh ra sẽ được các loài nấm men như Endomycopsis,
Saccharomyces tích cực chuyển hóa đường thành cồn nên đường sinh ra bao nhiêu
chuyển hết thành cồn và phục vụ cho sinh sản, phát triển của chính vi sinh vật đó. Do
đó, khối lên men thường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược bởi glucose.
- Chuyển hóa đường thành cồn được thực hiện bởi: Saccharomyces sp, Mucor và
Rhizopus sp, Endomycopsis sp. Từ đường, acid hữu cơ cho ra sản phẩm phụ khác.
Saccharomyces sp đóng vai trò cơ bản.
Quá trình lên men rượu xảy ra theo phản ứng tổng quát sau:
C
6
H
12
O
6
 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 2ATP
Đầu tiên đường thẩm thấu vào trong tế bào nấm men, ở đó đường chuyển hóa qua
hàng loạt sản phẩm trung gian, thẩm thấu và cuối cùng tạo thành acid pyruvic. Acid
pyruvic dưới tác dụng của enzyme pyruvat decarboxylase tạo thành acetaldehyde
(enzyme này có coenzyme là thiamine pyrophosphate (cocarbozilase) và cần có Mg
2+
làm chất xúc tác). Sau đó, acetaldehyde bị khử thành cồn ethylic do enzyme alcol
dehydrogenase xúc tác (enzyme này có phân tử lượng là 151KDa, có chứa 4 trung tâm
hoạt động độc lập nhau và 4 nguyên tử Zn, coenzyme của enzyme này là NAD). Sơ đồ

chuỗi phản ứng như sau:
6
Chương 2: Tổng quan tài liệu
Glucose
Hexokinaza
Glucose – 6 – phosphat
Photphoglucoza isomeraza
Fructose – 6 – phosphat
Phosphofructokinaza
Fructose – 1,6 – diphosphat
Aldolaza
Triophosphat izomeraza
Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydro aceton phosphat
Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza
Acid – 1,3 – diphosphoglyceric
Phosphoglyceratkinaza
Acid – 3 – phosphoglyceric
Phosphoglycerat-mutaza
Acid – 2 – phosphoglyceric
Enoiaza
Acid phosphoenolpyruvic
Pyruvat kinaza
Acid – enol – pyruvic
Acid pyruvic
Pyruvate – decarboxylaza
Acetaldehyde
Alcohol dehydrogenase
Ethanol
7
pyruvat decarboxylase

Chương 2: Tổng quan tài liệu
CH
3
COCOOH CH
3
CHO + CO
2
CH
3
CH=O + NAD-H
+
+ H
+
CH
3
CH
3
OH + NAD
Tùy theo điều kiện môi trường, sự lên men rượu có thể xảy ra theo mấy cách sau:
 Sự lên men bình thường:
Kiểu lên men này xảy ra khi pH môi trường từ 4-5. Cơ chế chung xảy ra theo phản
ứng:
CH
3
COCOOH CH
3
CHO + CO
2
Và CH3CHO + NADH
2

CH3CH2OH + NAD
Tuy vậy có thể chia làm hai thời kỳ:
 Thời kỳ cảm ứng
Ở thời kỳ này, lượng acetaldehyde tạo thành còn ít nên hydro từ NADH
2
được
chuyển đến glyceraldehyd-3-phosphate để tạo thành glycerin-3-phosphate. Sau đó
glycerin-3-phosphate bị mất gốc phosphate và tạo thành glycerin.
8
(Acid pyruvic) (Acetaldehyde)
(Acetaldehyde) (Ethanol)
pyruvat decarboxylase
dehydrogenase
Chương 2: Tổng quan tài liệu
9
Chương 2: Tổng quan tài liệu
 Thời kỳ tĩnh
Khi acetaldehyde đã đạt được một lượng nào đó, chất tiếp nhận hydro lúc này là
acetaldehyde và acetaldehyde bị khử thành rượu etylic. Vậy trong sự lên men rượu
bình thường, glycerin chỉ là sản phẩm phụ mà thôi. Phương trình phản ứng tổng quát
của sự lên men rượu bình thường như sau:
C
6
H
12
O
6
+ 2H
3
PO

4
+ 2ADP 2CH
3
CH
2
OH + CO
2
+ 2ATP + 2H
2
O
 Sự lên men trong môi trường kiềm
Nếu kiềm hóa môi trường bằng các chất như Na
2
CO
3
, K
2
CO
3
hoặc các carbonat
amon thì acetaldehyde khi đó không còn bị khử bình thường như trước nữa, mà chất
nhận hydro từ NAD.H
2
là hehydroxy aceton phosphate. Do đó, không còn NAD.H
2
(ở
dạng khử) nữa để có thể khử acetaldehyde thành ethanol. Thay vào đó một phản ứng
khác xảy ra do enzyme aldehytdehydrogenase có coenzyme là NAD
+
xúc tác và kết

quả là sản phẩm tạo thành là glycerin theo phản ứng:
10
Chương 2: Tổng quan tài liệu
Vậy sản phẩm thu được trong môi trường kiềm là glycerin, acid acetic, cồn etylic,
với glycerin là thành phần chính. Phản ứng tổng cộng của sự lên men rượu trong môi
trường kiềm như sau:
2C
6
H
12
O
6
+ H
2
O 2CO
2
+ CH
3
COOH + C
2
H
5
OH + C
3
H
8
O
3
 Sự lên men trong môi trường có Bisulfit
Khi đưa bisulfate natri (hoặc hydrazine thế) sẽ kết hợp với acetaldehyde tạo thành

hợp chất khó tan. Nói cách khác khi đó enzyme alcoldehydrogenase thiếu mất chất tiếp
nhận hydro bình thường là acetaldehyde và chất tiếp nhận hydro bây giờ là
dihydroxyaceton phosphate.
11
Chương 2: Tổng quan tài liệu
Phản ứng trên do enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase xúc tác. Sau đó,
dưới tác dụng của enzyme phosphate, glycerol-3-phosphate chuyển thành glycerin.
12
Chương 2: Tổng quan tài liệu
Phương trình tổng quát của sự lên men rượu trong môi trường có bisulfit như sau:
2C
6
H
12
O
6
CH
3
CHO + C
3
H
8
O
3
+ CO
2
Trong thực tế thường thu được 40% glycerin so với lượng đường cho vào. Mặt
khác, sự lên men rượu chỉ xảy ra một cách bình thường cho sản phẩm chủ yếu là rượu
và một số sản phẩm phụ khác như glycerin. Chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ
4-5 và môi trường thật sự yếm khí, sự lên men mới mạnh mẽ (ethanol sinh ra nhiều)

nhưng sự phát triển của tế bào nấm men bị kìm hãm vì khi đó, nấm men có thể thu
năng lượng cần thiết để duy trì các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách len men
đường glucose. Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men có thể thu năng
lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí nghĩa là
bằng cách oxy hóa sinh học glucose tạo thành CO
2
và H
2
O. Hiện tượng kìm hãm sự
lên men rượu dưới ảnh hưởng của oxy gọi là hiệu ứng Pasteur [3].
13
Chương 2: Tổng quan tài liệu
2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự lên men rượu
2.3.1 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng
Nấm men sinh trưởng và phát triển tốt thì môi trường dinh dưỡng phải đầy đủ
nguồn cacbon, nitơ và các chất khoáng khác.
 Nguồn cacbon
Nguồn dinh dưỡng cung cấp cho nấm men thường là các loại đường như mono,
di hoặc trisaccharide. Các loại đường đơn phân tử như glucose, fructose,… được
lên men trực tiếp, các loại đường disaccharide và trisaccharide chỉ được lên men
khi đã bị thủy phân bởi enzyme của nấm men, trong đó saccharose dễ bị thủy phân
nhất [4].
Môi trường thuận lợi cho lên men chứa khoảng 10 – 18% đường. Tuy nhiên,
một số loài nấm men có khả năng lên men rượu trong môi trường chứa từ 25 –
30% đường [5].
 Nguồn nitơ
Nấm men có thể sử dụng nitơ vô cơ dưới dạng muối amone như NH
4
Cl,
(NH

4
)
2
SO
4
, (NH
4
)
2
HPO
4
,… và các loại nitơ hữu cơ có phân tử lượng thấp, chủ yếu
là các acid amine và một số amide. Loài Saccharomyces cerevisiae không sử dụng
được nguồn nitơ dưới dạng nitrat và nitrit [4].
 Các nguyên tố vi lượng
Các nguyên tố như P, S, Mn, Zn, Cu, Co, Ni, Na, Si,… rất cần thiết cho quá
trình trao đổi chất của vi sinh vật mặc dù chỉ với một lượng nhỏ. Chúng tham gia
vào cấu trúc enzyme hoặc kích thích các quá trình sinh trưởng khác [5].
2.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện lên men
Nói đến quá trình lên men thì cần lưu ý các yếu tố sau:
- Tốc độ phát triển của sinh khối.
- Tốc độ và mức độ sử dụng cơ chất của nấm men.
- Nồng độ các sản phẩm chính và sản phẩm phụ.
Các thông số trên chịu tác động của rất nhiều yếu tố, trong đó các yếu tố sau
được xem như là các yếu tố ảnh hưởng nhất:
 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm
men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 28 – 32
o
C. Tuy nhiên, nếu

14
Chương 2: Tổng quan tài liệu
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 dịch đường tới 20 – 22
o
C sẽ hạn chế được phát
triển của tạp khuẩn. Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ len men sẽ tăng đến 28 – 30
o
C, tiếp đó
cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu. Ở nhiệt độ cao, hoạt tính
của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu bị nhiễm vi khuẩn lactic và nấm men
hoang dại. Ở nhiệt độ 30
o
C, nấm men hoang dại phát triển nhanh hơn
Saccharomyces từ 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 – 38
o
C chúng phát triển nhanh
gấp 6 đến 8 lần. Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều ester, aldehyde
và tổn thất rượu theo CO
2
sẽ tăng [13].
 Ảnh hưởng của pH
Nồng độ ion H
+
trong môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm
men. Chúng có thể thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm
mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên
men. Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng pH nhất định.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcol ethylic là 4,5 – 5,0. Đối
với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH = 4,8 – 5,2, nhằm

kết hợp giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường lên
men được. Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glycerin sẽ tạo nhiều hơn và do đó
làm giảm hiệu suất lên men. Chính vì vậy khi gây men giống trong điều kiện sản
xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 – 4,0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic
và nấm men hoang dại.
Ở pH ≤ 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với ở pH = 4,5 – 5,0 nhưng tạp
khuẩn hầu như không phát triển. Tới lúc nào đó, nấm men đã phát triển được
nhiều và đủ mạnh ta tăng pH đến tối ưu cho nấm men phát triển nhanh hơn. Lúc
này điều kiện cũng tốt hơn cho các tạp khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và đủ
mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men. Phương pháp này
được áp dụng để gây men trong điều kiện sản xuất và gọi là nuôi cấy nấm men
thuần khiết tự nhiên [13].
 Ảnh hưởng của áp suất bề mặt
Áp suất bề mặt của dịch lên men xác định mức độ bão hòa CO
2
trong dịch lên
men. Hợp chất này là nhân tố ức chế quá trình sinh trưởng của nấm men, đặc biệt
ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit. Ở nhiệt độ thường tốc độ lên men sẽ bị ức chế
khi áp suất trong thiết bị lên men lên đến 3 – 4kG/cm
2
. Cho nên trong thực tế sản
xuất, áp suất này không tăng hơn 1kG/cm
2
[13].
 Ảnh hưởng của nồng độ chất hòa tan trong dịch lên men
Nồng độ chất hòa tan có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men.
Thông thường, trong giới hạn nồng độ đường từ 2,5 đến 12% thì tốc độ lên men
15
Chương 2: Tổng quan tài liệu
không thay đổi nhiều. Nếu nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn thì cường độ lên men

sẽ giảm đi đáng kể. Nếu nồng độ quá cao sẽ tạo áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy
trạng thái sinh lý bình thường của nấm men. Khi đó thời gian lên men sẽ kéo dài,
nấm men không sử dụng hết đường và lượng rượu tạo ra nhiều cũng gây ức chế
quá trình lên men. Ngược lại, môi trường có nồng độ quá thấp sẽ không thuận lợi
về mặt kinh tế (tốn chi phí hơn, dung tích thiết bị lớn hơn,… ). Tùy thuộc vào
chủng nấm men sử dụng và các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm lên men mà ta chọn
nồng độ chất hòa tan ban đầu cho phù hợp [13].
 Ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan
Lên men rượu là quá trình yếm khí, nhưng nấm men vẫn cần một lượng oxy
vừa đủ để tăng sinh khối. Do đó, oxy chỉ cần ở giai đoạn đầu của quá trình lên
men.
Nếu lượng oxy quá ít thì quá trình lên men bị hạn chế, tốc độ lên men bị chậm
lại, hương vị của sản phẩm không đạt. Ngược lại, hàm lượng oxy quá nhiều thì tế
bào sẽ tăng sinh và nảy chồi nhiều hơn, hàm lượng các sản phẩm phụ cũng gia
tăng nhiều hơn [13].
2.4 Các sản phẩm phụ của quá trình lên men
Ngoài hai sản phẩm chính là ethanol và CO
2
thì quá trình lên men còn sinh ra
nhiều sản phẩm khác. Có thể chia thành 4 nhóm chính như sau: acid, ester, aldehyde
và rượu [6].
2.4.1 Sự tạo thành acid
Trong quá trình lên men rượu luôn có sự tạo ra các acid hữu cơ bao gồm các
acid như lactic, acetic, citric, pyruvic và succinic, nhưng nhiều hơn cả là acid
acetic và acid lactic.
Acid acetic được tạo thành từ giữa hai phân tử acetaldehyde, phương trình phản
ứng như sau: 2CH
3
CHO + H
2

O  CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic theo phản ứng:
CH
3
-CO-COOH + NADH2  CH
3
-CHOH-COOH +NAD
Hoặc CH
2
O(H
2
PO
3
)CHOHCHO + H
2
O  CH
3
-CHOH-COOH + H
3
PO
4
2.4.2 Sự tạo thành rượu cao phân tử
Trong quá trình lên men rượu thì ngoài rượu ethylic còn có các rượu có số
Cacbon lớn hơn 2 (gọi là rượu cao phân tử). Các rượu này tuy ít nhưng nếu lẫn

vào các sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm. Đó là các rượu
propylic, isobutylic, isoamylic, amylic,… Hàm lượng của chúng chỉ khoảng 0,4 –
16
Chương 2: Tổng quan tài liệu
0,5% so với rượu ethylic nhưng gây cho sản phẩm có mùi hôi khó chịu. Các rượu
này có tên chung là dầu fusel và vì có mùi hôi khó chịu nên còn gọi là dầu khét.
Nguyên nhân tạo dầu fusel do nấm men sử dụng nitơ của các acid amine.
Dầu fusel là hỗn hợp của nhiều rượu khác nhau nhưng chủ yếu là isoamylic và
isobutylic. Nếu tăng hay giảm nhiệt độ lên men so với bình thường thì hàm lượng
dầu fusel sẽ giảm đi. Trong giới hạn pH 3 – 5 lượng rượu cao phân tử được tạo ra
nhiều, nhưng nếu tiếp tục tăng pH thì hàm lượng này sẽ giảm. Sục khí vào môi
trường cũng như bổ sung acid amine vào môi trường chứa saccharose cũng làm
tăng lượng rượu cao phân tử. Khảo sát cho thấy hàm lượng cao phân tử tăng cùng
với sự tăng sinh khối của nấm men. Vì vậy, bằng cách hạn chế sinh trưởng của
nấm men chúng ta có thể hạn chế sự tăng hàm lượng dầu fusel.
2.4.3 Sự tạo thành ester
Song song với sự tạo thành acid và rượu, dưới tác dụng của enzyme esterase
của nấm men, các acid và rượu tác dụng với nhau để tạo thành ester tương ứng.
Phương trình viết dưới dạng tổng quát như sau:
R
1
CH
2
OH + R
2
COOH  R
2
COO-CH
2
R

1
+ H
2
O.
Dựa vào những kết quả thu được trong các phòng thí nghiệm cũng như trong
thực tế sản xuất, người ta nhận thấy rằng lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung
gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: nhiệt độ,
pH, mức độ sục khí cũng như chủng giống nấm men và cả nguồn nguyên liệu.
2.4.4 Sự tạo thành aldehyde
Aldehyde được tạo thành do phản ứng oxy hóa nhóm cacbonyl của ceto acid
trong quá trình tạo thành rượu cao phân tử, có nhiều loại aldehyde tạo ra trong quá
trình lên men rượu từ formaldehyde đến hexanal, có thể cả isoaldehyde.
Acetaldehyde là phổ biến hơn cả, được sinh ra trong quá trình lên men và mất đi
ngay sau đó [6].
2.5 Vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men rượu
Các vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men rượu gồm:
Botryobasidium subcoronatum, Xeromyces bisporus, Burkholderia ubonensis,
Ralstonia solanacearum và Pelomonas puraquae chủ yếu tạp nhiễm từ thực vật và
môi trường như nguồn nước, không khí, đất… trong quá trình chế biến, lưu trữ bánh
men hoặc nguyên liệu nếp than. Các vi sinh vật này có không có vai trò gì trong quá
trình lên men hoặc vai trò chưa được báo cáo.
Trong nguyên liệu nếp than, quá trình bảo quản không tốt có thể bị nhiễm
Aspergillus, Penicilium gây mốc, hư hỏng, giảm chất lượng nguyên liệu và gây độc.
Trong quá trình lên men có thể bị nhiễm Clostridium acetobutylicum lên men
17