nghiên cứu chế biến rượu không chưng cất từ nguyên liệu nếp trắng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

HUỲNH THỊ HỒNG NHUNG
MSSV: LT10031

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RƯỢU KHÔNG CHƯNG
CẤT TỪ NGUYÊN LIỆU NẾP TRẮNG

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cần Thơ, 2012


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RƯỢU KHÔNG CHƯNG
CẤT TỪ NGUYÊN LIỆU NẾP TRẮNG

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Ts. Vũ Trường Sơn

Huỳnh Thị Hồng Nhung
MSSV:LT10031
Lớp: CNTP K36LT

Cần Thơ, 2012

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

L I CAM OAN
Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Nghiên cứu chế biến rượu không chưng
cất từ nguyên liệu nếp trắng” do sinh viên Huỳnh Thị Hồng Nhung thực hiện và
báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.
Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày ….. tháng ….. năm 2012.
Chủ tịch hội đồng

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang i

Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

L IC MT
Xin chân thành cảm tạ:
Quý Thầy Cô Trường Đại học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý
báu cho em trong những năm học qua.
Thầy Vũ Trường Sơn, giảng viên Bộ Môn Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn
và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp chuyên Ngành Công nghệ Thực phẩm.
Tập thể cán bộ phòng thí nghiệm Bộ Môn Công nghệ Thực phẩm và các bạn đã giúp đỡ
và trao đổi kiến thức trong quá trình làm thí nghiệm vừa qua.
Các bạn lớp Công nghệ Thực phẩm K36 liên thông đã động viên, trao đổi, góp ý và
giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2012

Sinh viên thực hiện
Huỳnh Thị Hồng Nhung

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang ii

Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu không chưng cất từ nguyên
liệu nếp trắng” được thực hiện với mục tiêu.
i. Tìm ra được lượng nấu cháo tối ưu ứng với thời gian lên men đối với từng tỉ lệ khác
nhau.
ii. Tìm ra tỉ lệ nấm men bổ sung vào và thời gian lên men rượu tối ưu nhất.
iii. Tìm ra lượng cồn và đường bổ sung vào thích hợp làm tăng chất lượng và khả năng
bảo quản sản phẩm.
Kết quả thu nhận được cho thấy các thông số thích hợp để cho ra sản phẩm có thể chấp
nhận được trong điều kiện phòng thí nghiệm là:
Lượng nước nấu cháo tối ưu là 1:4, lượng nấm men so với nguyên liệu là 0,7%, thời gian
lên men đạt kết quả cao nhất là 5 ngày, nồng độ ethanol sau khi bổ sung là 20% V và nồng
độ đường là 3% cho giá trị cảm quan tốt nhất.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang iii


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
L I CAM OAN .................................................................................................................. i
L I C M T ....................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................... iv
DANH S CH H NH ........................................................................................................... vi
Chương 1

ẶT VẤN Ề ................................................................................................. 1

1.1

Tổng quan............................................................................................................ 1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1

Chương 2
2.1

LƯỢC KH O TÀI LIỆU .............................................................................. 2
Nguyên liệu sản xuất rượu nếp trắng ............................................................... 2

2.1.1

Nếp trắng .......................................................................................................... 2

2.1.2

Bánh men thuốc bắc ......................................................................................... 3

2.2

Kỹ thuật lên men ................................................................................................ 7

2.2.1

Khái quát quá trình lên men rượu .................................................................... 7

2.2.2

Động học của quá trình lên men ...................................................................... 7

2.2.3

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .................................................. 8

2.3

Các quá trình sinh hóa trong lên men rượu ................................................... 10

2.3.1

Các quá trình vi sinh vật ................................................................................ 10

2.3.2

Các quá trình sinh hóa ................................................................................... 10

2.3.3

Cơ chế chuyển hóa đường thành rượu và các sản phẩm phụ ........................ 11

2.4

Qui trình công nghệ sản xuất rượu nếp .......................................................... 17

2.4.1

Qui trình sản xuất........................................................................................... 17

2.4.2

Thuyết minh qui trình ..................................................................................... 18

Chương 3

PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PH P THÍ NGHIỆM................................ 20

3.1

Phương tiện thí nghiệm .................................................................................... 20

3.1.1

Thời gian – địa điểm ...................................................................................... 20

3.1.2

Nguyên liệu..................................................................................................... 20

3.1.3

Thiết bị - dụng cụ ........................................................................................... 20

3.2

Phương pháp thí nghiệm.................................................................................. 20

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang iv


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nước nấu cháo đến sự thay đổi hàm lượng chất khô
hòa tan, cồn tuyệt đối được trong quá trình lên men.................................................. 21
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ men bổ sung vào đến sự thay đổi hàm lượng chất
khô hòa tan, pH, nồng độ cồn sinh ra trong quá trình lên men .................................. 23
3.2.3

Nghiên cứu điều vị sản phẩm ......................................................................... 26

Chương 4

KẾT QU TH O LUẬN ............................................................................ 28

4.1
Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nước nấu cháo đến sự thay đổi hàm lượng chất
khô hòa tan, cồn tuyệt đối thu được trong quá trình lên men ................................... 28
4.1.1

Nồng độ cồn sinh ra trong quá trình lên men ................................................ 28

4.1.2

Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan ............................................................ 31

4.2
Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ men bổ sung đến sự thay đổi hàm lượng chất khô
hòa tan, pH, nồng độ cồn sinh ra trong quá trình lên men........................................ 32
4.2.1

Nồng độ cồn sinh ra trong quá trình lên men ................................................ 32

4.2.2

Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan ............................................................ 33

4.2.3

Biến đổi pH .................................................................................................... 35

4.3

Nghiên cứu điều vị ............................................................................................ 36

Chương 5

KẾT LUẬN – Ề NGHỊ .............................................................................. 38

5.1

Kết luận ............................................................................................................. 38

5.2

ề nghị ............................................................................................................... 40

TÀI LIỆU THAM KH O ................................................................................................. 41
PHỤ LỤC 1

PHƯƠNG PH P PHÂN TÍCH ............................................................viii

PHỤ LỤC 2

KẾT QU PHÂN TÍCH THỐNG KÊ .................................................... x

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang v


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

DANH S CH H NH
Hình 1: Cánh đồng lúa nếp .................................................................................................... 2
Hình 2: Saccharomyces cerevisiae ........................................................................................ 4
Hình 3: Mucor ........................................................................................................................ 5
Hình 4: Rhizopus .................................................................................................................... 5
Hình 5: Sự chuyển hóa Glucose thành Glucose-6-phosphat ............................................... 11
Hình 6: Sự chuyển hóa Glucose-6 phosphat thành Fructose-6-phosphat ............................ 12
Hình 7: Sự chuyển hóa Fructose-6-phosphat thành Fructose-1,6-phosphat ........................ 12
Hình 8: Sự chuyển hóa Fructose-1,6-phosphat thành PGA và PDA ................................... 12
Hình 9: Sự chuyển hóa thuận nghịch giữa PGA và PDA .................................................... 13
Hình 10: Sự chuyển hóa PGA thành acid 1, 3-diphosphoglyceric ...................................... 13
Hình 11: Sự chuyển hóa acid 1,3-diphosphoglyceric thành acid 3-phosphoglyceric .......... 14
Hình 12: Sự chuyển hóa acid 3-phosphoglyceric thành acid 2-phosphoglyceric ................ 14
Hình 13: Sự chuyển hóa acid 2-phosphoglyceric thành PEP .............................................. 14
Hình 14: Sự chuyển hóa PEP thành acid pyruvic ................................................................ 15
Hình 15: Sự chuyển hóa acid pyruvic thành acetaldehyde .................................................. 15
Hình 16: Sự chuyển hóa acetaldehyde thành ethanol .......................................................... 15
Hình 17: Sự tạo thành acid acetic ........................................................................................ 15
Hình 18: Sự tạo thành acid lactic ......................................................................................... 16
Hình 19: Sự tạo thành alcol cao phân tử .............................................................................. 16
Hình 20: Sự tạo thành este ................................................................................................... 16
Hình 21: Sự chuyển hóa acid pyruvic thành acetaldehyde .................................................. 16
Hình 22: Qui trình sản xuất vang rượu nếp trắng ................................................................ 17
Hình 23: Nếp đã được nấu cháo .......................................................................................... 21
Hình 24: Men Hải Anh Quang ............................................................................................. 24
Hình 25: Chai rượu nếp trắng .............................................................................................. 27
Hình 26: Nồng độ cồn thu được trong quá trình lên men .................................................... 29
Hình 27: Cồn tuyệt đối thu được trong quá trình lên men ................................................... 30
Hình 28: Sự thay đổi chất khô hòa tan theo thời gian lên men ............................................ 31
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang vi


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 30: Sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan trong quá trình lên men ........................ 34
Hình 31: Dịch lên men 5 ngày ............................................................................................. 35
Hình 32: Sự thay đổi pH trong quá trình lên men ............................................................... 36
Hình 33: Qui trình sản xuất rượu vang nếp trắng ................................................................ 39
Hình 34: Thiết bị chưng cất ................................................................................................viii

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang vii


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

DANH S CH B NG

Bảng 1: Thành phần hóa học của nếp .................................................................................... 3
Bảng 2: Thành phần thuốc bắc của bánh men sản xuất rượu nếp .......................................... 6
Bảng 3: Nồng độ cồn thu được theo thời gian lên men ....................................................... 28
Bảng 4: Hàm lượng cồn tuyệt đối thu được theo thời gian lên men .................................... 29
Bảng 5: Thống kê sự biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan ở các tỉ lệ nước nấu cháo trong

quá trình lên men ................................................................................................................. 31
Bảng 6: Nồng độ cồn sinh ra trong quá trình lên men (%V) ............................................... 32
Bảng 7: Thống kê sự biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan ở các tỉ lệ nấm men trong quá
trình lên men ........................................................................................................................ 34
Bảng 8: Sự thay đổi pH trong quá trình lên men ................................................................. 35
Bảng 9: Kết quả đánh giá cảm quan về nồng độ cồn và % đường bổ sung vào của sản phẩm
sau khi đã được điều vị ........................................................................................................ 37
Bảng 10: Thang điểm ưa thích .............................................................................................. ix

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang viii


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

CHƯƠNG 1

1.1

Trường Đại học Cần Thơ

ẶT VẤN Ề

Tổng quan

Rượu bia đóng vai trò quan trọng đối với cuộc sống con người, nó tồn tại trong đời
sống con người rất lâu đời và có ý nghĩa về cả vật chất lẫn tinh thần. Ở nước ta,
rượu được sử dụng rộng rãi và gần như phổ biến trong nhân dân, nó không chỉ được
sử dụng để tiếp đãi khách trong các bữa tiệc mà còn được dùng để chữa bệnh, làm

lễ… Tuy nhiên đa phần là rượu lên men đã qua quá trình chưng cất nên nồng độ
rượu rất cao. Khi sử dụng nhiều có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe, do đó mục tiêu
của đề tài này là sản xuất rượu không qua chưng cất còn gọi là rượu vang. Loại
rượu này có nồng độ rượu thấp, phù hợp với sở thích của nhiều người. Trong rượu
vang có chứa một lượng các acid vô cơ và hữu cơ như acid tartric, acid malic, acid
citric, acid oxalic… có thể nói rượu vang là thức uống có độ chua cao.
Vì là một nước nông nghiệp nên từ xa xưa ông cha ta đã biết tận dụng nguồn
nguyên liệu sẵn để sản xuất rượu như gạo, nếp, bắp… Tuy nhiên, do sản xuất bằng
thủ công dựa vào kinh nghiệm là chính chưa áp dụng được những tiến bộ khoa học
kỹ thuật nên chất lượng chưa ổn định.
1.2

Mục tiêu nghiên cứu

Để áp dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật vào việc cải tiến các sản phẩm truyền
thống nên việc nghiên cứu sản xuất rượu không chưng cất từ nguyên liệu nếp trắng
dựa trên các tài liệu thu thập được nhằm tìm ra được qui trình sản xuất rượu thích
hợp để nâng cao giá trị sử dụng của hạt nếp.
Một vài yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu được tiến hành khảo sát như sau:
 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước nấu cháo đến quá trình lên men.
 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men thuốc bắc bổ sung vào đến quá trình lên
men.
 Nghiên cứu điều vị sản phẩm.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 1


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

CHƯƠNG 2

2.1

Trường Đại học Cần Thơ

LƯỢC KH O TÀI LIỆU

Nguyên liệu sản xuất rượu nếp trắng

2.1.1 Nếp trắng
Ngũ cốc là loại nguyên liệu chứa hàm lượng tinh bột rất cao phù hợp với ngành
công nghiệp sản xuất rượu. Trong đó, nếp trắng là một loại ngũ cốc với hàm lượng
tinh bột trên 70% được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu.

Hình 1: Cánh đồng lúa nếp
(Nguồn: />
Tinh bột là glucid dự trữ chủ yếu trong thực vật. Thành phần hóa học của tinh bột
được cấu tạo từ 2 loại polysaccharide hoàn toàn khác nhau về tính chất vật lý cũng
như hóa học là amylose và amylopectin. Ví dụ, amylose tạo màu xanh với iod còn
amylopectin cho màu tím đỏ, amylose và amylopectin cũng khác nhau về tính hòa
tan, amylose dễ hòa tan trong nước ấm và tạo nên dung dịch có độ nhớt không cao,
còn amylopectin chỉ hòa tan khi đun nóng và tạo nên dung dịch có độ nhớt cao.
Trong tinh bột tỉ lệ giữa amylose và amylopectin thay đổi tùy thuộc vào nguồn
nguyên liệu. Trong nếp thì amylopectin gần như 99,3% còn amylose thì chỉ chiếm
một lượng nhỏ chỉ 0,7%, (PGS.Ts. Lương Đức Phẩm, 2010).
Amylopectin là một polysaccharide có cấu tạo dạng nhánh, trong phân tử
amylopectin gồm nhiều gốc glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,4-glucoside và
α-1,6-glucoside (chiếm khoảng 4%). Trung bình mỗi nhánh của amylopectin chứa

khoảng 15 ÷ 30 gốc glucose. Trong khi đó amylose có cấu trúc mạch thẳng không
phân nhánh gồm 200 đến hàng ngàn gốc glucose liên kết với nhau bằng liên kết α1,4-glucoside, (Lê Mỹ Hồng, 2011).

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 2


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 1: Thành phần hóa học của nếp

Thành phần

Hàm lượng (%)

Nước

13

Protein

6,2

Lipid

1,6

Glucid

74

Tro

0,28

(Nguồn: Bons.Luh, 1991)

2.1.2 Bánh men thuốc bắc
Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được sản xuất thủ công. Nguyên liệu
chính để sản xuất bánh men thuốc bắc là: bột gạo, men giống, các vị thuốc bắc.
Bánh men thuốc bắc có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men và
nấm mốc (nấm sợi).
Nấm men:
Tế bào nấm men có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản bằng cách nẩy chồi và khi
gặp điều kiện không thuận lợi chúng 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. Tế bào nấm
men có hình trứng, hình elip, hình cầu, hình gậy… Kích thước của tế bào nấm men
khoảng 8 ÷ 15 m , (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2010).
Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men.
Chúng gồm hai loại khác nhau:
 Endomycopsis (chủ yếu là Endo. Fibuligenes): là loài nấm men rất giàu
enzyme amylase, glucoamylase. Do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa có
khả năng rượu hóa.
 Saccharomyces (chủ yếu là S. cerevisiae): có khả năng lên men nhiều loại
đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose. Chúng có
khả năng lên men ở nhiệt độ cao (36 ÷ 40oC), chịu được độ acid. Đặc biệt chúng có
khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02 ÷ 0,025%. Đặc điểm

này rất có lợi cho lên men khi cần phải sử dụng thuốc sát trùng. Đặc điểm quan
trọng hơn hết là loài nấm men này có khả năng lên men các loại nguyên liệu rất
khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn, với lượng đường trong dung dịch từ 12 ÷ 14%
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 3


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

có khi 16 ÷ 18%. Nồng độ rượu trong dung dịch lên men là 10 ÷ 12%. Nhiệt độ lên
men thích hợp là 28 ÷ 32oC.

Hình 2: Saccharomyces cerevisiae
(Nguồn : />
Ngoài 2 nấm men cơ bản trên, trong men thuốc bắc còn thấy nhiều loài nấm men
dại khác nhau. Chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển
đường thành cồn, tuy rằng sự chuyển hóa này còn thấp. Điều đặc biệt là các loài
nấm men dại này chịu nhiệt rất cao, có khi lên tới 60 ÷ 65oC và chịu được chất sát
trùng ở nồng độ 0,05 ÷ 1%, (Lê Mỹ Hồng, 2011).
Vai trò của nấm men chuyển hóa đường thành rượu, trong suốt quá trình lên men
ngoài ethanol còn có CO2 và các sản phẩm khác như glycerol, ester, acid hữu cơ,
acid vô cơ, aldehyde… Sự hiện diện của những chất này tùy thuộc vào dòng nấm
men và điều kiện lên men, chúng góp phần tạo hương vị đặc trưng cho rượu.
Nấm mốc:
Nấm mốc là một nhóm thực vật hạ đẳng rất lớn và đa dạng. Chúng không có chất
diệp lục, do vậy chúng không thể tổng hợp được các hợp chất hữu cơ từ khí để phát
triển và hoạt động sống. Mốc mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí, vì vậy

chúng thường phát triển trên bề mặt cơ chất dưới dạng hình sợi lún phún, lớp mạng
nhện hay khối bông, (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2010).
Trong bánh men thuốc bắc thấy phát triển rất nhiều loài mốc khác nhau thuộc
Aspergillus, Penicillium, Mucor và Rhizopus. Trong đó Mucor và Rhizopus phát
triển nhiều hơn cả. Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rouxii có nhiều đặc tính quí như
khả năng chịu nhiệt độ cao 32 ÷ 35oC, chúng vừa có khả năng đường hóa và vừa có
khả năng rượu hóa.
Vai trò của nấm mốc có khả năng sinh ra enzyme amylase và glucoamylase thủy
phân tinh bột thành đường. Nguồn tinh bột ban đầu được hồ hóa bằng cách nấu.
Glucoamylase không chỉ có khả năng phân cắt nối α-1,4-glucoside mà còn phân cắt
nối α-1,6-glucoside và biến 100% tinh bột thành đường glucose.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 4


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Hình 3: Mucor

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 4: Rhizopus

(Nguồn: />
Vi khuẩn:
Trong bánh men thuốc bắc có nhiều loại vi khuẩn phát triển, trong đó chủ yếu là vi
khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Các loài vi khuẩn thường làm chua môi trường.
Thời gian đầu của quá trình lên men, quá trình này xảy ra có lợi vì pH môi trường

do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Tuy nhiên pH
xuống quá thấp lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men. Mặt khác nếu trong dịch
lên men có mặt O2 thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid acetic, quá trình
này làm tổn hao lượng cồn tạo thành, (Lê Mỹ Hồng, 2011).
Các vị thuốc bắc:
Việc cho thuốc bắc vào bánh men có tác dụng kích thích sinh trưởng của vi sinh vật
trong bánh men, có khả năng sát trùng. Ngoài ra, các vị thuốc bắc còn có tác dụng
tạo hương vị đặc trưng cho rượu, các vị thuốc bắc được bổ sung vào với liều lượng
khác nhau tùy vào bài thuốc (bảng 2).

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 5


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Bảng 2: Thành phần thuốc bắc của bánh men sản xuất rượu nếp

Tên thuốc bắc

Bài thuốc 1

Bài thuốc 2

Bài thuốc 3

(liều lượng, g)

(liều lượng, g)

(liều lượng, g)

Quế

7

8

-

Đại hồi

6

8

-

Tiểu hồi

5

-

2

Thảo quả

1,5

-

2

Sa nhân

1

-

-

Cam thảo

-

8

2

Đơn qui

-

4,8

-

Bạch linh

-

4,8

-

Thăng ma

-

4

-

Bạch đàn

-

4

-

Hồ tiêu

-

4

-

Xuyên khung

-

4

2

Nhục đậu khấu

-

-

3

Bạch truật

-

-

2

Nhục huế

-

-

2

Bạc hà

-

-

2

Tế tân

-

-

2

Uất kim

-

-

2

Tỷ lệ thuốc bắc sử dụng

20,5

49,6

21

( g/ 1kg bột gạo)
(Nguồn: Nguyễn Hữu Phúc, 1998)

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 6


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

2.2

Trường Đại học Cần Thơ

Kỹ thuật lên men

2.2.1 Khái quát quá trình lên men rượu
Lên men rượu là quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương ứng gọi
là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của nấm
men). Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men người ta chia làm nhiều kiểu
lên men khác nhau. Tuy nhiên có 2 hình thức lên men chính: lên men yếm khí và
hiếu khí.
 Lên men hiếu khí: là sự thủy phân đường với sự có mặt của O2 như quá trình

lên men acid acetic, citric…
 Lên men yếm khí: là sự thủy phân đường không có sự hiện diện của O2 như
quá trình lên men lactic, lên men rượu, butylic…
Lên men rượu, bia là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men. Nấm
men chuyển hóa đường lên men thành rượu etylic và CO2. Người ta còn có thể gọi
là quá trình rượu hóa, cồn hóa.
Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm 2 quá trình chính:
 Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của O2 tế bào nấm
men phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng).
 Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men
hấp thụ chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình để thực hiện xúc
tác sinh hóa trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và CO 2.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2010)
2.2.2 Động học của quá trình lên men
Tốc độ của quá trình lên men có thể quan sát được bằng cách theo dõi sự thay đổi
của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi
lượng rượu và CO2 tạo thành.
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 chậm, đường lên men không đáng kể.
 Thời kỳ 2: 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 gia tăng nhanh đáng
kể và đạt đến trị số cực đại.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 7


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

 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, balling, %).
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 tồn tại 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 với tinh bột không hòa tan. Do đó tốc độ lên men trong thời
kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ thuộc vào sự
thủy phân hàm lượng đường dextrin không lên men còn lại. Tuy vậy chính những
loại đường không lên men này sẽ tạo 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 dịch đường hóa,
phương pháp lên men, nhà sản xuất cũng tạo ra một qui trình sản xuất riêng biệt với
chất lượng và thành phần mong muốn của họ, (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2010).
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Mỗi hoạt động sống của vi sinh vật nói chung của nấm men nói riêng liên hệ mật
thiết với ngoại cảnh. Có 3 mức độ ảnh hưởng khác nhau đến hoạt động sống của

nấm men.
 Điểm cực tiểu: là điều kiện tối thiểu để nấm men tồn tại, ở điều kiện này bắt
đầu xuất hiện hoạt động sống.
 Điểm cực thích: là điều kiện tốt nhất cho hoạt động sống. Nấm men có
cường độ hoạt động mạnh nhất.
 Điểm cực đại: là điều kiện tối đa và là giới hạn trên tồn tại của hoạt động
sống. Quá giới hạn này nấm men sẽ chết.
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 8


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Vì vậy vấn đề quan trọng trong quá trình nuôi cấy nấm men là điều chỉnh điều kiện
ngoại cảnh sau cho đạt được giới hạn tối ưu.
 Nhiệt độ
Để thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt XII trong quá trình độ đến hoạt động sống của nấm
men cụ thể là nấm men Saccharoyce Cerevisiae Rasse lên men rượu. Nấm men
chủng XII phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30 ÷ 33oC, nhiệt độ tối đa 38oC, tối thiểu là
5oC. Nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu ở 17 ÷ 22oC có
năng lực lên men rất lớn. Đối với quá trình lên men thì nấm men sẽ chịu được giới
hạn nhiệt độ khá rộng từ 1 ÷ 45oC, nếu nhiệt độ quá 50oC nấm men sẽ chết.
 pH
Nấm men có thể phát triển trong môi trường có pH từ 2 ÷ 8 nhưng thích hợp nhất là
4 ÷ 4,5. Vì vậy trong lên men rượu người ta thực hiện ở pH từ 3,8 ÷ 4,0 để ngăn
ngừa khả năng nhiễm khuẩn, vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH ở 4,2. Tuy nhiên
trong thực tế có những loài vi khuẩn quen dần với pH thấp nên ngoài việc ứng dụng

điều chỉnh pH thích hợp còn phải kết hợp sử dụng chất sát trùng. Khi pH ở 8 thì
nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. Ở pH ở 3,8 nấm
men phát triển mạnh thì hầu như vi khuẩn chưa phát triển.
Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men (kể cả lên men) người ta
có thể bổ sung vào môi trường bắt cứ loại acid nào miễn là anion của acid không
gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến trung tâm hoạt động của nấm men.
 Nồng độ rượu
Nồng độ rượu sinh ra ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men.
Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc
vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Cùng
một môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào nấm mem 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% đã có ảnh hưởng xấu.
 Oxy
Oxy là thành phần không thể thiếu ở giai đoạn phát triển sinh khối. Tuy nhiên nó lại
là nguyên nhân gây hư hỏng cho rượu, bia trong các giai đoạn chế biến còn lại. Với
sự có mặt của O2 nấm men sẽ lên men không hoàn toàn vì chúng sẽ phát triển sinh
khối. Trong giai đoạn bảo quản chúng sẽ làm cho sản phẩm có nhiều aldehyde, sản
phẩm rất dễ bị biến màu do phản ứng oxy hóa, phản ứng hóa nâu gây tối màu sản
phẩm, làm chua sản phẩm do sự tạo thành các acid hữu cơ.
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 9


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Còn thiếu oxy trong giai đoạn đầu quá trình lên men diễn ra chậm do không đủ oxy

cho quá trình tăng sinh khối làm cho không đủ tế bào lên men ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm và dây chuyền sản xuất.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2010)
2.3

Các quá trình sinh hóa trong lên men rượu

Lên men rượu là một quá trình hết sức phức tạp. Ở đây xảy ra các quá trình hóa học
các quá trình sinh hóa và quá trình vi sinh.
2.3.1 Các quá trình vi sinh vật
Thực chất của quá trình này là quá trình sinh sản và sinh dưỡng của vi sinh vật. Quá
trình này xảy ra rất nhanh ở giai đoạn đầu lên men. Sự phát triển mạnh các vi khuẩn
ở 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. Song
song đó các loài nấm men bắt đầu phát triển, tuy tốc độ phát triển của chúng yếu
hơn sự phát triển của nấm mốc.
Nấm mốc phát triển thủy phân tinh bột thành đường, lúc này mới tạo điều kiện cho
các loài nấm men phát triển mạnh. Việc phân ra các giai đoạn phát triển của vi
khuẩn, nấm mốc và nấm men một cách rõ ràng là điều rất khó khăn. Vì thực tế việc
phát triển của các loài vi sinh vật trong khối lên men này diễn ra đồng thời. Chỉ một
điều khẳng định là sự phát triển đó thường không cùng một mức độ. Sự phát triển
của vi khuẩn, nấm mốc đòi hỏi sự tồn tại trong môi trường phải có mặt của oxy.
Chính vì vậy các loài vi sinh vật phát triển mạnh ở giai đoạn đầu, nấm men cũng
cần có oxy để tăng sinh khối tuy nhiên ở mức độ không cao như nấm mốc. Mặt
khác nấm men phát triển cần có đường, do đó cần có thời gian để nấm mốc chuyển
hóa tinh bột thành đường, (Lê Mỹ Hồng, 2011).
2.3.2 Các quá trình sinh hóa
Trong quá trình lên men xảy ra ba quá trình sinh hóa cơ bản:
Quá trình chuyển đường và các thành phần khác thành các acid hữu cơ. Trong đó có
hai quá trình tạo acid hữu cơ cơ bản: quá trình tạo acid acetic và quá trình tạo acid

lactic. Cả hai quá trình này xảy ra với cường độ không mạnh vì giai đoạn đầu lượng
đường trong khối lên men chưa cao nên việc chuyển hóa đó không xảy ra mạnh.
Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường: do sự phát triển của nấm mốc và sự
phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột được chuyển thành đường. Các loài
nấm mốc, 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 và được
kéo dài suốt thời gian đường hóa. Bản chất của các enzyme này là các enzyme cảm
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 10


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

ứng. Do đó nguyên liệu là loại chứa nhiều tinh bột, kích thích quá trình sinh tổng
hợp rất mạnh mẽ. Điểm quan trọng thứ hai cần đề cập đến là 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 rouxii, Rhizopus
delemar, các loài nấm men thuộc Endomycopsis vừa có khả năng chuyển hóa đường
tạo thành cồn, mặt khác các loài nấm men Saccharomyces cũng rất tích cực chuyển
hóa đường glucose thành cồn. Kết quả là lượng đường glucose được tạo thành bao
nhiêu, ngay lập tức được chuyển hóa thành cồn, một phần được phục vụ cho sinh
sản và phát triển của chính loài vi sinh vật đó. Do đó, trong khối lên men này
thường không xảy ra cơ chế kiềm hãm ngược bởi glucose, (Lê Mỹ Hồng, 2011).
2.3.3 Cơ chế chuyển hóa đường thành rượu và các sản phẩm phụ
Nhóm vi sinh vật tham gia quá trình chuyển hóa gồm Saccharomyces sp, Mucor,
Rhizopus và Endomycopsis sp. Trong đó các loài nấm men Saccharomyces đóng vai
trò cơ bản. Nấm men thủy phân đường theo lộ trình đường phân cho ra pyruvate,

pyruvate tiếp tục chuyển hóa thành acetaldehyde và cuối cùng cho ra rượu etylic.
Quá trình chuyển hóa đường thành rượu chia làm 4 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1:
Đầu tiên glucose bị phosphoryl hóa bởi ATP để tạo nên glucose-6-phosphat dưới
tác dụng của enzyme hexokinase (glucokinase) và sự tham gia của ion Mg2+

Glucose

Glucose-6-phosphat

Hình 5: Sự chuyển hóa Glucose thành Glucose-6-phosphat

Sau đó glucose-6-phosphat chuyển hóa thuận nghịch dưới tác dụng của enzyme
đồng phân hóa phosphoglucoisomerase thành fructose-6-phosphat.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 11


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Glucose-6-phosphat

Fructose-6-phosphat

Hình 6: Sự chuyển hóa Glucose-6 phosphat thành Fructose-6-phosphat

Một gốc phosphat nữa từ phân tử ATP thứ hai chuyển đến fructose-6 phosphat dưới
tác dụng của enzyme phosphofructokinase.

Fructose-6-phosphat

Fructose-1,6-phosphat

Hình 7: Sự chuyển hóa Fructose-6-phosphat thành Fructose-1,6-phosphat

Các chuyển hóa hóa học glucose trong giai đoạn này có tính chất chuẩn bị. Phân tử
glucose sau khi gắn 2 phân tử acid phosphoric vào trở nên kém bền vững hơn, ATP
đã cung cấp cho nó năng lượng trong các liên kết este phosphat.
Giai đoạn 2:
Fructose-1,6-diphosphat dưới tác dụng của enzyme aldolase tạo thành 2 đường
triphosphat: 3-phosphodihydroxyaceton (PDA) và 3-phosphoglyceraldehyde
(PGA).

Aldolase
Phosphoglyceraldehyde
Fructose-1,6-phosphat

(PGA)

Phosphodihydroxyaceton
(PDA)

Hình 8: Sự chuyển hóa Fructose-1,6-phosphat thành PGA và PDA
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 12

Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Giai đoạn này rất cơ bản trong quá trình đường phân nhưng phản ứng vẫn chưa giải
phóng năng lượng mặc dù đường hexo đã bị gãy đôi. PDA khi cần thiết có thể
chuyển hóa thành PGA. Sự đồng phân hóa này xảy ra theo cách chuyển vị trí hydro
bên trong phân tử giữa nguyên tử C thứ nhất và hai của PDA.

Phosphoglyceraldehyde

Phosphodihydroxyaceton
(PDA)

(PGA)

Hình 9: Sự chuyển hóa thuận nghịch giữa PGA và PDA

Kết quả là 1 phân tử fructose-1,6-diphosphat cho ra 2 phân tử 3-phospho
glyceraldehyde (PGA).
Giai đoạn 3:
PGA bị oxy hóa kèm theo việc giải phóng năng lượng và năng lượng đó tích lại
trong các liên kết phosphat cao năng khi có mặt enzyme PGA dehydrogenase với
coenzyme NAD+ và sự tham gia 1 phân tử H3PO4. Kết quả tạo thành acid 1,3diphosphoglyceric.

PGA dehydrogenase

PGA

1,3-diphosphoglyceric

Hình 10: Sự chuyển hóa PGA thành acid 1, 3-diphosphoglyceric

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 13


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Giai đoạn 4: ở giai đoạn này xảy ra 4 phản ứng
Acid 1,3-diphosphoglyceric chuyển gốc phosphat giàu năng lượng của mình cho
ADP để tạo nên acid 3-phosphoglyceric và ATP dưới tác dụng của enzyme
phosphoglycerate kinase.

H

1,3-diphosphoglyceric

3-phosphoglyceric

Hình 11: Sự chuyển hóa acid 1,3-diphosphoglyceric thành acid 3-phosphoglyceric

Acid 3-phosphoglyceric nhờ chuyển nội phân tử nhóm phosphat dưới tác dụng của
enzyme phosphoglycerat mutase chuyển thành acid 2-phosphoglyceric.
H

H

3-phosphoglyceric

2-phosphoglyceric

Hình 12: Sự chuyển hóa acid 3-phosphoglyceric thành acid 2-phosphoglyceric

Acid 2-phosphoglyceric mất đi một phân tử nước chuyển thành dạng enol của acid
pyruvate.
H

2-phosphoglyceric

H

Phospho enol pyruvic
(PEP)

Hình 13: Sự chuyển hóa acid 2-phosphoglyceric thành PEP

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 14


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36LT- 2012

Trường Đại học Cần Thơ

Chuyển gốc phosphat cao năng từ phosphoenolpyruvic lên cho ADP để tạo thành
ATP và pyruvic với sự xúc tác của enzyme pyruvatekinase.
H

H

Acid pyruvic

PEP

Hình 14: Sự chuyển hóa PEP thành acid pyruvic

Sau đó acid pyruvic trong điều kiện yếm khí dưới tác dụng của enzyme
pyruvatedecarboxylase có coenzyme vitamin B1 sẽ khử CO2 để tạo acetaldehyde.

COOH-CO-CH3

Pyruvatedecacboxylase
B1
CO2

CH3-CHO
acetaldehyde

Acid pyruvic

Hình 15: Sự chuyển hóa acid pyruvic thành acetaldehyde

Tiếp đó dưới tác dụng của enzyme alcoldehydrogenase của nấm men nó sẽ chuyển

hóa thành rượu etylic.
CH3-CHO
acetaldehyde

alcoldehydrogenase

NADH.H+

CH3-CH2-OH
ethanol

NAD
+

Hình 16: Sự chuyển hóa acetaldehyde thành ethanol

(Phan Thị Bích Trâm, 2008)
Trong quá trình lên men, ngoài sản phẩm chính là rượu và CO2 còn tạo ra nhiều
chất khác nhau. Nhưng có thể xếp thành 4 nhóm chính: acid, este, aldehyde và alcol
cao phân tử (alcol có số cacbon lớn hơn 2).
Sự tạo thành acid:
Trong quá trình lên men rượu luôn tạo ra các acid hữu cơ bao gồm: acetic, lactic,
pyruvic, succinic nhưng nhiều hơn cả là acetic và lactic.
Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hóa khử giữa hai aldehyde
acetic, một phân tử bị oxy hóa, phân tử thứ hai sẽ bị khử:
CH3CHO + CH3CHO + H2O

CH3COOH + C2H5OH

Hình 17: Sự tạo thành acid acetic

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng Dụng

Trang 15