Thực trạng và giải pháp hoàn thiện, phát triển hoạt động truyền thông marketing tại công ty cổ phần kiến trúc miền bắc

Mttận íUỈn tết nghiệp.

MỊJC LỊJC
Chương 1: GIỚI THIỆU..................................................................................1
Chương 2: TỔNG QUAN..............................................................................
3
LỜI CẢM ƠN
TỔNG QUAN VE RƯỢU VANG, NHO VÀ NAM MEN DÙNG
TRONG SẢN
XUẤT RƯỢU VANG.......................................................................................3
2.1.1 Rượu vang...........................................................................................3
2.1.2 Nho......7.............................................................................................4
2.1.3 Nấm men.............................................................................................8
2.2 CỐ ĐỊNH NẤM MEN............................................................................11
Lời đầu tiên, em xin cảm ơn các thầy cô trường Đại học Bách
2.2.1 Sơ lược một sô" vân đề về kỹ thuật cô" định tê" bào........................11
Khoa2.2.2 Các chất mang cô" định nâ"m men trong sản xuất rượu vang..........13
Tp.HCM
tậnđịnh
tìnhnâ"m
dạy men
bảo,trong
xây dựng
những kiến thức cơ bản cần thiết
2.2.3 đã
Cô"
gel alginate..............................................18
cho em
trìnhchất
họccủa
tậpnâm

và nghiên
tại trường.
2.2.4 trong
Mộtquá
sô" tính
men cô"cứu
định..........................................24
2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YÊU Tố CÔNG NGHỆ ĐEN ĐỘNG HỌC
QUÁ
TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG..............................................................30
Em Ảnh
xin gửi
lời của
cảm
ơnlượng
sâu sắc
nhất đến cô Tôn Nữ Minh Nguyệt
2.3.1
hưởng
hàm
đường....................................................30
và 2.3.2 Ảnh hưởng của pH............................................................................34
ẢnhViệt
hưởng
củavìhàm
SOỊ........................................................36
thầy 2.3.3
Lê Văn
Mẫn
sự lượng

giúp đỡ
và hướng dẫn tận tình mà thầy cô
2.3.4
Anh
hưởng
của
tannin.......................................................................38
đã
2.3.5 Ánh hưởng của nhiệt độ....................................................................39
2.4 ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT cố ĐỊNH TRONG SẢN XUAT RƯỢU
VANG 42
2.4.1 Dùng kỹ thuật cô" định để khắc phục một sô" vân đề trong sản xuất
rượu vang42
Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2008
2.4.2 Dùng kỹ thuật cô"định trong một sô"phương pháp lên men............45
2.4.3 Dùng kỹ thuật cô" định trong sản xuất một sô" loại rượu vang.......48
2.1

Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu.................51
3.1 NGUYÊN LIỆU......................................................................................51
3.1.1 Nho....................................................................................................51
3.1.2 Nấm men...........................................................................................52
3.1.3 Alginate.............................................................................................52
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................52
3.2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu.....................................................52
3.2.2 Phương pháp cô" định nấm men trong gel alginate..........................54
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến động học quá

trình lên
men rượu vang nho sử dụng nấm men cô" định trong gel alginate............55

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến động học quá
trình lên
men rượu vang nho, sử dụng nấm men cô định trong gel alginate.............56
1


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Hàm lượng nitơ ammonium..............................................................61
Hàm lượng tannin.............................................................................62
Hàm lượng sulfur dioxide.................................................................62
Hàm lượng ethanol............................................................................63
Hàm lượng acid tổng.........................................................................65
3.3.10Hàm lượng acid dễ bay hơi..............................................................65
3.3.11 Mật độ tế bào...................................................................................65
3.3.5
3.3.6
3.3.7
3.3.8
3.3.9

Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN........................................................66
GEL ALGINATE......................................................................
66
Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sinh trưởng
của nâm men
66
4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sử
dụng cơ
chất trong quá trình lên men.......................................................................69
4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình

tạo sản
phẩm............................................................................................................76
4.1.3 Kết luận chung..................................................................................83
3.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG TANNIN ĐEN
ĐỘNG
HỌC
QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG sử DỤNG NÂM MEN cố
ĐỊNH4.2.2
TRONG
Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động
học quá
trình sử dụng cơ
chất trong quá trình lên men............................................................................86
phẩm...........................................................................................................91
4.2.3
Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá
3.2.4 Kết luận chung..................................................................................97
4.2

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊ.....................................................98
KẾT LUẬN.............................................................................................98
KIẾN NGHỊ............................................................................................98

5.1
5.2

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................99

11

Mttận íUỈn tết nghiệp.

Danh mục các bảng
Chương 2: TỔNG QUAN..............................................................................3
Bảng 2.1: Thành phần của dịch nho và rượu vang thông thường............3
Bảng 2.2: Thành phần các một sô" acid hữu cơ chính trong dịch nho đổ và
rượu vang đỏ ... 6
Bảng 2.3: Các đặc tính mong muôn của nấVn men vang........................10
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cô" định tế bào........................................12
Bảng 2.5: Một sô" chất mang sử dụng để cô" định nâ"m men trong sản
xuất
rượu
vang......14
Bảng 2.7: Các hợp châ"t hương chính của rượu vang tạo bởi
nâ"m
men cô"
định
và
nâ"m
men
tự do trong khoảng nhiệt độ 15 - 20°c......................................................29
Bảng 2.8: Thành phần của rượu vang trắng lên men bằng 4 loại nâm men
cô
định
trong
gel alginate và nâ"m men tự do.................................................................30
Bảng 2.9: Ấnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến động học quá trình lên
men
trong

quá trình lên men tĩnh rượu vang ở 30°c bởi tê" bào cô" định sây thăng hoa
(freeze-dried
gluten supported biocatalyst - FGB), tê" bào tự do sây thăng hoa (freef reezedried
cells
ffdc) và tê" bào cô" định chưa qua sây (wet gluten supported biocatalyst - WGB)
............................................................................................................................33
Bảng 2.10: Các nguyên nhân cơ bản gây ra hiện tượng kéo dài thời
gian
lên
men
hoặc
quá
trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót còn rất cao..........44
Bảng 2.11: Năng suất sinh cồn trong quá trình lên men dịch nho bởi nấm
men
cô"
định
trên
kissiris, Ỵ-alumina và alginate tại 7, 13 và 27°c.......................................47
Bảng 2.12: Các hợp chất dễ bay hơi tạo thành trong suốt quá trình lên men
liên
tục
rượu
vang sử dụng nâ"m men cô" định trên miếng táo và quá trình lên men tĩnh
sử
dụng
nâ"m
men tự do. Quá trình lên men được thực hiện ở 30°c...............................48
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu.................51
Bảng 3.1: Thành phần của dịch nho sau khi ép........................................52

Bảng 3.2: Các chất bổ sung vào dịch nho khi khảo sát ảnh hưởng của hàm
iii


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Bảng 4.2: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hàm lượng đường sót
trong
quá
trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nâm men cô định trong gel
alginate.
............................7..........7............................................!........7.7......77... 70
Bảng 4.3: Ấnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng
đường
cực
đại
của nấm men trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do
và
nấm
men
cố
định trong gel alginate..............................................................................71
Bảng 4.4: Ẩnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử
dụng
đường
riêng
cực
đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm
men
cố
định

trong
gel alginate...........................................................................................71
Bảng 4.5: Độ lên men ứng vđi hàm lượng đường ban đầu khác nhau.....72
Bảng 4.6: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến thời gian lên
men
rượu
vang
sử
dụng nấm men tự do và nấm men cô" định trong gel alginate.................72
Bảng 4.7: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng
đường
trung
bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
định
trong
gel
alginate......................................................................................................73
Bảng 4.8: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hàm lượng
cồn
đạt
được
trong
quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
định
trong
gel
alginate.................................................................................................76
Bảng 4.9: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng
hợp

cồn
cực
đại
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
định
trong
gel
alginate......................................................................................................77
Bảng 4.10: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh
tổng
hợp
cồn
riêng
cực đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm
men
cô"
định
trong gel alginate.......................................................................................78
Bảng 4.11: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng
hợp
cồn
trung
bình của nấm men trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nám men tự
IV


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Bảng 4.16: Anh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường
riêng
cực

đại (chỉ xét cho giá trị cực đại đầu tiên) trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng
nấm
men tự do và nấm men cố định trong gel alginate.............................................88
Bảng 4.17: Ấnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến thời gian lên
men
rượu
vang
sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate...................89
Bảng 4.18: Ấnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng
đường
trung
bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
định
trong
gel
alginate......................................................................................................90
Bảng 4.19: Ấnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tô"c độ sinh
tổng
hợp
cồn
cực
đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men
cô"
định
trong
gel alginate................................................................................................92
Bảng 4.20: Ấnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh tổng

hợp
cồn
riêng
cực đạitrong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm
men
cô"
định

V


ẨUiậtĩ oăn tết nụhìệp

Danh mục các hình vẽ
Chương 2: TỔNG QUAN................................................................................3
Hình 2.1:......................................................................Nho xanh và nho đỏ
4
Hình 2.2:......Cơ chế của quá trình biến đổi các hợp chất nitơ bởi nấm men
6
Hình 2.3:.......................................Các acid không bay hơi trong rượu vang
6
Hình 2.4:.....................................................cấu trúc phân tử của acid tannic
8
Hình 2.5:...........................................Các kỹ thuật cơ bản để cố định tế bào
11
Hình 2.6:......................................................................cấu trúc của alginate
18
Hình 2.7:.......Cơ chế tạo gel của alginate theo phương pháp tạo gel từ bên
ngoài..........................................................................................................19
Hình 2.8:.......Cơ chế tạo gel của alginate theo phương pháp tạo gel từ bên

trong..........................................................................................................20
Hình 2.9:........Con đường hình thành các chất tạo hương vị cho rượu vang
28
Hình 2.10: Hàm lượng ethanol (P) thay đổi theo thời gian ứng với các
nồng
độ
cơ
chất
khác nhau..................................................................................................31
Hình 2.11: Tốc độ sử dụng glucose cực đại và tốc độ tạo thành ethanol cực
đại
khi
hàm
lượng đường thay đổi................................................................................31
Hình 2.12:..............................Sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian
32
Hình 2.13:........................Sự sử dụng glucose trong suốt quá trình lên men
33
Hình 2.14: Khả năng tạo cồn của nấm men trong suốt quá trình lên men
..................................................................................................................33
VI


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Hình 2.23:
Sự chuyển hóa acid malic bởi nấm men tự do và nấm men
Schiiosaccharomyces pombe cô" định khi sử dụng các hàm lượng đường ban đầu
khác nhau.
..........................
...............

.................................!...„......7........................43
Hình 2.24: Động
học của
quá trình lên men rượu vang ở những nhiệt độ khác nhau sử
dụng nấm men cô" định trên gluten..........................................................46
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu.................51
Hình 3.1: Quy trình ép nho......................................................................51
Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu.....................................................................53
Hình 3.3: Quy trình cô" định nấm men trong gel alginate bằng phương
pháp
tạo
gel
từ
bên
ngoài..........................................................................................................54
Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN.........................................................66
Hình 4.1: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men trong quá trình lên men rượu vang,
sử
dụng
nâ"m men tự do và nâ"m men cỗ" định trong gel alginate (hàm lượng đường ban
đầu
thay
đổi
trong khoảng 200 - 360g/L)...............................................................................67
Hình 4.2: Sự thay đổi tô"c độ sinh trưởng riêng của nâ"m men trong quá trình lên
men
rượu
vang, sử dụng nâ"m men tự do và nấm men cô" định trong gel alginate (hàm
lượng
đường

ban đầu thay đổi trong khoảng 200 - 360g/L)...................................................67
Hình 4.3: Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng
nấm
men tự do và nâ"m men cô" định trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay
đổi
trong khoảng 200 - 360g/L)................................................................................69
Hình 4.4: Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng
nâ"m
men tự do và nâ"m men cô" định trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay
đổi
trong khoảng 200 - 360g/L)................................................................................69
Hình 4.5: Sự thay đổi tô"c độ sử dụng đường trong quá trình lên men rượu vang,
sử
dụng
nâ"m men tự do và nâ"m men cỗ" định trong gel alginate (hàm lượng đường ban
đầu
thay
đổi
trong khoảng 200 - 360g/L)................................................................................70

vii


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Hình 4.9: Sự thay đổi hàm lượng nitơ ammonium trong quá trình lên men rượu
vang sử

dụng nấm men tự do và nấm men cô định trong gel alginate (hàm lượng đường
ban đầu
Hình 4.10: Sự thay đổi hàm lượng cồn trong trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng
nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng đường ban
đầu
thay
đổi
trong khoảng 200 - 360g/L)...............................................................................76
Hình 4.11: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn trong trong quá trình lên men
rượu
vang,
sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng
đường
ban
đầu
thay đổi trong khoảng 200 - 360g/L).................................................................77
Hình 4.12: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng trong trong quá trình lên
men
rượu
vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng
đường
ban đầu thay đổi trong khoảng 200 - 360g/L)....................................................77
Hình 4.13: Anh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng
hợp
cồn
trung
bình trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm
men
cố

định
trong
gel alginate................................................................................................78
Hình 4.14: Ấnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hiệu suất sinh
tổng
hợp
cồn
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
định
trong
gel
alginate......................................................................................................79
Hình 4.15: Sự thay đổi pH trong trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng
nấm
men
tự
do và nấm men cô" định trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay
đổi
trong
khoảng 200- 360g/L)...........7.....................ĩ...................................I............
............................................81
Hình 4.16: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong trong quá trình lên men rượu
vang
sử
dụng nâm men tự do và nâm men cô định trong gel alginate (hàm lượng đường
ban
đầu
thay đổi trong khoảng 200 -360g/L)...................................................................81

viii


Mttận íUỈn tết nghiệp.
Hình 4.21: Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm
men tự do và nấm men cô" định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi
Hình 4.22: Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng
nấm
men tự do và nấm men cô" định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay
đổi
trong khoảng 1,8 - 17,8g/L)...............................................................................87
Hình 4.23: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng
nấm men tự do và nấm men cô" định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban
đầu
thay
đổi
trong khoảng 1,8 - 17,8g/L)...............................................................................87
Hình 4.24: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường riêng trong quá trình lên men rượu
vang
sử
dụng nấm men tự do và nâ"m men cô" định trong gel alginate (hàm lượng tannin
ban
đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 - 17,8g/L).................................................................88

Hình 4.25: Ánh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường
trung
bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nâ"m men tự do và nấm men cô"
định
trong
gel
alginate...............................................................................................................90
Hình 4.26: Sự thay đổi hàm lượng nitơ amin tự do trong quá trình lên men rượu
vang,
sử
dụng nâ"m men tự do và nâ"m men cô" định trong gel alginate (hàm lượng
tannin
ban
đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 - 17,8g/L).................................................................90
Hình 4.27: Sự thay đổi hàm lượng nitơ ammonium trong quá trình lên men rượu
vang
sử
dụng nâm men tự do và nấm men cô định trong gel alginate (hàm lượng tannin
ban
đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 -17,8g/L)..................................................................91
Hình 4.28: Sự thay đổi hàm lượng cồn trong quá trình lên men rượu vang sử dụng
nấm
men tự do và nâ"m men cô" định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay
đổi
trong khoảng 1,8 - 17,8g/L)...............................................................................92
Hình 4.29: Sự thay đổi tô"c độ sinh tổng hợp cồn trong quá trình lên men rượu

IX


^ ADH
«■ CD

: enzyme alcohol dehydrogenase
: Nấm men cố định

«- DCM
DEAEcellulose
«■ EEFA
FGB

: Delignified Cellulosic Material
Mttận íUỈn tết nghiệp.
: diethylaminoethyl-cellulose

Ffdc
«■ NS
«■ TD
WGB
^p
^ M-inax
^ gs

: ethyl ester íatty acid
Hình 4.33: Sự thay đổi pH trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men
Danh mục một số thuật ngư và chư viết tát

: freeze-dried
tự do và gluten supported biocatalyst, là tế bào cô" định
sấy
nâm men cô định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi trong
thăng
hoa.
: free
freeze-đried
cells, là tế bào tự do sây thăng hoa.
khoảng
Hình
4.34:1,8
Sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men rượu vang sử
: non dụng
-Sa ccharomyces, là những loài nâm men không thuộc
giông
nấm men tự do và nấm men cố định trong gel alginate (hàm lượng tannin ban
Saccharomyces.
đầu
thay
đổi
: Nấm
men tự do
trong
khoảng
1,817,8g/L).................................................................................96
: wet gluten supported biocatalyst, là tê" bào cô" định chưa
qua
sây4.35: Sự thay đổi hàm lượng acid dễ bay hơi trong quá trình lên men rượu
Hình

: Tốc vang,
độ sinh trưởng riêng tức thời của tế bào, là tô"c độ sinh
sử
trưởng
tính độ
trên
một
đơn vị
tê bào
tại một
thờibào,
điểm
nhất
: Tồ"c
sinh
trưởng
riêng
cực đại
của tê"
là tốc
độđịnh.
sinh
trưởng
riêng
nhâ"t đường
trong toàn
bộ quá
men.
h'1
: Tốc

độlớn
sử dụng
tức thời
củatrình
nâ"mlên
men,
là Đơn
hàm vị:
lượng

Ys

đường
mà độ
nâ"m
dụng cực
trongđại
một
vị men,
thời gian.
: Tốc
sử men
dụngsửđường
củađơn
nấm
là tốcĐơn
độ vị:
sử
dụng
đường

lđndụng
nhấtđường
trong toàn
vị:
: Tốc
độ sử
riêngbộ
tứcquá
thờitrình
của lên
nâmmen.
men,Đơn
là tô"c

^ Ỵsmax

độ
sử
dụng đường tính trên một đơn vị tê" bào tại một thời điểm
nhâtđộ sử dụng đường riêng cực đại của nâ"m men, làđịnh.
: Tô"c
tô"c

^ §Smax

^T
Ks

gp

độ
sử
dụng
đường riêng lớn nhâ"t trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn
vị: thời gian lên men, được xác định từ độ lên men. Đơn
: Tổng
vị: h
: Tôc độ sử dụng đường trung bình, là hàm lượng đường trung
bình
được nâ"m men sử dụng trong một đơn vị thời gian lên
men.độ sinh tổng hợp cồn tức
Đơn
vị:
: Tốc
thời của nâ"m men, là hàm

lượng
cồn
mà nâ"m men sinh tổng hợp được trong một đơn vị thời
vị:
<ễr CT
: Tốc gian.
độ sinh tổng hợp cồn cực đạiĐơn
của nấm men, là tốc độ sinh
gpmax
tổng
Ỵp
lớn nhất
toànriêng
bộ quá

: hợp
Tốc cồn
độ sinh
tổngtrong
hợp cồn
tứctrình
thời lên
củamen.
nấm Đơn
men,vị:
là g/L/h
tốc độ
sinh
tổng hợp cồn tính trên một đơn vị tế bào tại một thời điểm nhất
Đơn
vị:tổng
g/h/1012
tế bào
^ ỴPmax
: định.
Tốc độ
sinh
hợp cồn
riêng cực đại của nấm men, là tốc độ
sinh
tổng hợp cồn riêng lđn nhất trong toàn bộ quá trình lên men.
vị:
®- Kp
: Đơn
Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình, là hàm lượng cồn trung

^ T|

bình
được nấm men sinh tổng hợp trong một đơn XI
Xvị thời gian lên
men.
: Hiệu suất sinh tổng hợp cồn, là sô" mol ethanol được tạo thành
từ
một mol glucose được nấm men sử dụng. Đơn vị: mol ethanol/
Xll
mol


(UuíơtUỊ 1: £ịìâi thiệu

Chương 18 GIỚI THIỆU

Như chúng ta đã biết, rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có
lịch
sử
lâu
đời nhất. Theo các tài liệu cổ, rượu vang có xuất xứ từ các nước Á Rập vào
khoảng
thế
kỷ
18 hay 19 trước Công nguyên và cho đến nay, rượu vang đã trở nên phổ biến
khắp
nơi
trên thế giới. Rượu vang được ưa thích trước hết là do hương vị hết sức đặc
trưng

mà
không loại sản phẩm nào có thể thay thế, sau đó là do nó đem lại cảm giác sảng
khoái
và
sức khỏe cho người uống.
Đầu tiên, rượu vang được tạo ra bằng quá trình lên men tự phát. Sau đó,
người
ta
đã
tiến hành phân lập các chủng nấm men và cấy vào dịch lên men loài
Saccharomyces
cerevisiae thuần thiết để thúc đẩy quá trình lên men và tăng chất lượng của rượu
vang.
Tuy nhiên, việc sử dụng nấm men tự do để lên men có khá nhiều nhược điểm:
- Thời gian lên men dài, năng suất lên men thấp.
- Tiêu tốn nhiều năng lượng để tách nấm men ra khỏi rượu vang sau quá
trình
lên
men.
- Khả năng tái sử dụng nấm men rất thấp.
- Khó tự động hóa quá trình lên men.
Để khắc phục các nhược điểm này, nhiều nghiên cứu về việc sử dụng nấm
men
cố
định trong sản xuất rượu vang đã được thực hiện. Các nghiên cứu này đều cho
thấy
nấm
men cô" định có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với nấm men tự do:
- Tăng tốc độ sử dụng cơ chất, rút ngắn thời gian lên men.
- Ôn định hoạt tính của nấm men. Các chất mang cô" định có tác dụng như

là
một
tác
nhân bảo vệ tê" bào chông lại những ảnh hưởng bâ"t lợi của pH, nhiệt độ, dung
môi
và
ngay
cả các kim loại nặng.
- Dễ dàng tách nấm men ra khỏi sản phẩm sau quá trình lên men, do đó làm
giảm
Qỉvanạ 1


Hựp chất
% trong dịch
% trong rưựu
Nước
75,0
86,0
Đường
22,0
0,3
(ÍTUCtose, glucose và một
ít
saccharose)
(UníơtỉíỊ
2:
Cĩổng
tỊMtut
(UuíơtUỊ 1: £ịìâi thiệu

0,1
11,2
Alcohols
(ethanol và hàm lượng vết của terpenes,
glycerols
và toàn diện ảnh hưởng của các yếu tô" này đến tất cả các
mà chưa khảo sát một cách
Acid
hữubậc
cơcao)
0,9
0,6
rượu
mặtít lactic, succinic,
Chương 2: TỐNG QUAN
(tartaric, malic và một
oxalic,...)
trong quá trình lên men chính.
0,5
0,5
Khoá
ng
TỔNG
VỀtôiRƯỢU
VRNG.
NHO
NẤM
MEN
DÙNG
cơ ítsởQURN

đó,
chúng
đề xuất đề
tài nghiên
cứuVÀ
“Khảo
sát ảnh
hưởng
của
(potassium, calcium 2.1
và Trên
một
sodium,
magnesium,
các
yếu
TRONG SỬN XUÃT RƯỢU VRNG0,3
Phenols
tô" công nghệ đến động học quá trình lên men rượu vang0,3
nho sử dụng nâ"m men
(các rìavonoid như là các
chất
màu
cùng
với
cô" 2.1.1
định”.
RƯỢU vang
các
Chúng

tôi
tiến
hành
khảo
sát
ảnh
hưởng
của
4
yếu
tô"
công
nghệ,
bao
gồm:
pH,
Rượu vang acid
nho làvàsản phẩm thu được
Cácnonílavonoid
hợp chất chứanhư
nitơ là cinnamic
0,2 bằng con đường
0,1 lên men cồn từ dịch
hàm
lượng
(protein, amino acid,
nho. humin, amide,
Rượu
đường,
lượng

SƠ2
hàmtừlượng
tanninnho
banriêng
đầu. biệt,
Tuy
vi
Cácammonia,...)
hợp chất hương vang
Vết nhiên,
nhohàm
có thể
được
sảnvàxuất
mộtVết
giông
hoặc từtrong
hỗn phạm
hợp hai
bài
luận
(các ester như là hay
ethyl caproate, ethyl
ba
butyrate,...)
văn
này,
tôi
chĩ
xin

trình
bày
sư
ảnh
hưởng
của
2
yếu
tô"
là
hàm
lượng
đường
và
giông nho khác nhau. Vì vậy sản phẩm
vang nho có số
lượng và chủng loại rất
TỔNG
100,0
100,0
hàm
lượng
phong
phú,
tannin
ban
đầu.
Kết
quả
về

sự
ảnh
hưởng
của
pH
và
hàm
lượng
SO2
trong
đa dạng, về mặt công nghệ, sản phẩm vang nho được chia ra thành hai nhóm dịch
lớn
nho
đến
[1]: Do quá trình lên men, thành phần của rượu vang khác với thành phần của
quá trình lên men sẽ do một bạn khác trình bày.
dịch
nho
Trong
nghiên
cứu này, chúng tôi sử dụng chất mang là alginate - một
ban đầu
(bảng
2.1) [199].
polysacchariđe
Bảng
Thành
phần mơ
của phân
dịch nho

rượu
vang
thường
11991của Việt Nam.
thu2.1:
được
từ rong
bô"vàdọc
theo
bờ thông
biển miền
Trung
Chúng
tôi
lần
lượt khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường và hàm lượng tannin ban đầu đến
các
vân

&rang 2


(Htiíơng 2: Cĩổng tỊMtut

2.1.2

Nho

2.1.2.1

Phân loại

Phân loại khoa học của nho [217]:
•

Giới (regnum) : Plantae

•

Ngành (divisio) : Magnoliophyta

•

Lớp (clciss)

: Magnoỉìopsida

•

Bộ (ordo) : Viíales

•

Họ ựamilia)

: Vitaceae

Chi (genus)
: Vitis
Trong đó, loài Vitis viniýera là thích hợp nhất để sản xuất rượu vang vì loài

này
chứa [216]:
- Hàm lượng các chất dinh dưỡng cao, cần thiết cho sự phát triển của nấm
men vang.
- Hàm lượng acid khá cao, đủ để ức chế sự phát triển của các vi sinh vật
không
mong
muôn trong và sau quá trình lên men.
- Hàm lượng đường đủ để tạo ra hàm lượng cồn cao, nhờ đó ức chế được
các
vi
sinh
vật gây hư hỏng trong rượu vang.
- Các hợp chất hương với thành phần và lượng thích hợp, vì thế rượu vang
tạo
thành
•
Nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu đỏ - tím ở những mức độ khác nhau
•

(Hình

'~ĩlrtuu/
tj*ang 4 3


Acid hữu
Dịch nho
Rượu
cơ

đỏ
đỏ
Acid
citric0,25 - (),35g/L0,17 vang
- 0,40g/L
Acid
4,07
- 2,60 - 5 ,
tartaric
7,65g/L (UníơtỉíỊ
7g/L 2: Cĩổng tỊMtut
Acid malic 1,990,06Acid
2,9lg/L
3,13g/L
succinic
Rất
ít 0,48
2.1.2.2
Thành phần hóa học 4-aminobutưat
Acid lactic Rất
ít 1,22g/L
Thành phần hóa học của nho thay đổi theo giông, độ chín, thời vụ thu hoạch,
điều
kiện
đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác .... Thành phần cơ bản của nho được nêu ra
như
trong
bảng 2.1.
Một số các hợp chất quan trọng trong nho và
rượu

vang:

i- Đường
Thông thường dịch nho để sản xuất rượu vang chứa 16 - 26% (w/v) đường.
Trong
nho
khô và trong nho thu hoạch trễ, hàm lượng đường có thể lên tới trên 30% (w/v).
Dịch
nho
cô đặc với hàm lượng đường 35°Bx được sử dụng để sản xuất rượu vang có hàm
lượng Hình 2.2: Cơ chế của quá trình biến đổi các hợp chất nitơ bởi nấm men
cồn [85]
cao (Buescher và cộng sự, 2001). Khi đó độ lên men đạt khoảng 86 - 87%. Hàm
lượng
đường cao có thể ảnh hưởng đến khả năng lên men của nấm men [1291Dịch nho trưđc khi lên men thường chứa tỷ lệ cân bằng của glucose và
íructose.
Trong
suốt quá trình lên men, tất cả các chủng Saccharomỵces cerevisiae đều ưu tiên sử
dụng
glucose hơn là ửuctose. Hàm lượng ethanol cao có tác động ức chế mạnh sự sử
dụng
íructose hơn là glucose. Trong khi đó, bổ sung nitơ vào dịch nho sẽ kích thích sự
sử
dụng
íructose hơn là glucose [26, 491ị- Nitơ
Các hợp chất nitơ rất cần cho sự phát triển và trao đổi chất của nấm men.
Trong
sô"
d) men có thể sử dụng đượce)trong suôt quá trình lên

các chât dinh dưỡng mà nâm
Hình
men2.3: Các acid không bay hơi trong rượu vang: a) acid citric, b) acid tartaric,
dịch
c)
acid
malic,
d)
nho, về sô" lượng, nitơ là thành phần quan trọng thứ hai sau các hợp chất
acid
succinic,
e)
acid
lactic
carbon.
Có
nhiều
hợp
châ"t
chứa
nitơ
có
mặt
trong
dịch
nho,
với
hàm
lượng
thay

đổi
từ
60 Bảng 2.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu
2400mg/L [85].
Saccharomyces cerevisiae có khả năng sử dụng các nguồn nitơ khác nhau để
phát

tj*ang
tj*ang
ổ 5


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut

i- S02
Sulíur dioxide được sử dụng rộng rãi trong rượu vang như là một chất chông
oxy
hóa,
tác nhân kháng khuẩn và đồng thời cũng là tác nhân cho việc chọn lọc các loài
hoặc
chủng có thể phát triển và đóng góp vào quá trình lên men. Trong rượu vang,
SƠ2
tồn
tại
ở 2 dạng: tự do và liên kết. Nhưng chỉ SO2 tự do mđi có tính khử và diệt khuẩn.
Mặc
dù
vậy, một vài dạng SO2 liên kết có thể chuyển hóa thành SO2 tự do và có thể bù
lại
cho

lượng SO2 bị giảm trong quá trình lên men. Vì thế, SO2 là một thông số quan
trọng
ảnh
hưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng rượu vang [22, 30, 48, 58,
63,
79,
90,
143].
Bên cạnh đó, SO2 còn có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men rượu vang:
dẫn
tới
kéo
dài thời gian lên men hoặc quá trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót
còn
cao,
và ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của rượu vang [48, 81 ].
ị~ Tannin
Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic được quan tâm do nó ảnh
hưởng
đến
giá trị cảm quan của rượu vang (màu sắc và mùi vị) và các giá trị dinh dưỡng
khác
(theo
quan điểm về y học, tannin được xem là chất chống oxi hóa, chống khôi u và
bệnh
mạch
vành) [64,31,51, 165,80, 174,29,99, 157].
Tannin xuất phát từ chữ “tanning” có nghĩa là thuộc da vì tannin có khả năng
phản
ứng và kết tủa vđi các protein có trong da động vật [87]. Tannin có ở 2 dạng là

tannin
ngưng tụ và tannin thủy phân [216]:
— Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các acid phenolic như là acid gallic và
acid
ellagic.
- Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol (epicatechin, catechin và
gallocatechin) và flavan-3,4-diol.
Tannin có ở trong nho và rượu vang chủ yếu là các tannin ngưng tụ [2161Tannin có thể được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic (Hình 2.4) để
Qivanq 7


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut
tới bây giờ, đây vẫn là giông nho chủ lực do sản lượng tương đôi cao. Giông này
tồn
tại
trên 30 năm. Trước năm 2000, giông này chiếm 100% diện tích trồng nho tại
Việt
Nam,
nhưng hiện nay chỉ chiếm khoảng 80%. Giống nho xanh NH01 - 48 được nhập
từ
Thái
HO OH

HO ÒH
Hình 2.4: cấu trúc phân tử của
acid tannic
2.1.3
Nấm men
Nấm men là vi sinh vật quan trọng, kiểm soát quá trình lên men cồn trong
sản

xuất
rượu vang. Nấm men trong quá trình lên men rượu vang có thể có từ 3 nguồn
gốc
khác
nhau: bề mặt trái nho, bề mặt thiết bị và từ canh trường được cấy vào. Thành
phần
và
chất
lượng của rượu vang có liên quan chặt chẽ đến nấm men. Trong quá trình lên
men,
bên
cạ nh các sản phẩm chính là ethanol và CƠ2, nâm men tạo thành nhiều sản phẩm
phụ,
ví
dụ như glycerol, acid acetic, acid succinic và đặc biệt là các hợp chất hương, góp
phần
đáng kể vào chất lượng của rượu vang [9, 89, 92, 151, 163].
2.1.3.1
Phân loại
Nấm men có thể được phân thành 2 nhóm:
- Thứ nhất gọi là non-Saccharomyces (NS - là những loài nấm men không
It íU ỈÍỊ s


Đặc tính lên men
Đặc tính công nghệ
Thích nghi với quá trình lên men
Tính ổn định cao về mặt di truyền
nhanh
Tốc độ sử dụng cơ chất và tốc độ

Khả năng chịu sulphite cao
thành
sảnhình
phẩm
cao
ít liên
kết với sulphite
(UníơtỉíỊ
(UníơtỉíỊ
(UníơtỉíỊ 2:
2:
2: Cĩổng
Cĩổng
Cĩổng
tỊMtut
tỊMtut
tỊMtut
Khả năng chịu cồn cao
ít tạo bọt
Khả năng chịu áp suất thẩm thấu
Có khả năng kết bông
cao
Sinh khôi tạo thành vừa phải
Kết lắng cặn nhanh
Bảng
2.4:
Sothì
sánh
các
kỹ

thuật
cố
định
tếRegodon
bào
(cònvà
nữa)
chỉ
tiêu
này
sinh
vật
tôn
gây
rấthư
nhiều
hỏng.
thời
Tuy
gian.
nhiên,
những
nghiên
cộngcứu
sự (1997)
gần đâyđãcho
đưathấy
ra
Các tính chất về hương
vịvi

Nhu
cầu
nitơ
thấp
một
2.2
rằng,
CÔ
ĐỊNH
NẤM
MEN
phương
một
Tạo thành ít sulphite/DMS/thiol
Các đặc tính trao đổi chất có liên
quan
pháp
sô"
loài nấm
và hiệu
men
quả
NS
đểđến
có
chọn
lợi lựa
cho
nấm
chấtmen

lượng
vang
rượu
dùng
vang,
trong
giúp
sảntăng
xuấtcường
công
Tạo thành ít acid dễ
bayđơn
hơi giản
sức
khỏe
con
người
2.2.1
vấn
đề vềvịkỹ thuật cố định tế bào
nghiệp
hương Sơ lược một
của
Tạo thành ít rượu bậc
cao
Tạo số
thành
ít sulphite
rượu
cácvang

tính[23,41,42,
chất công
nghệ
149,
của
nấm207].
menamine
vang. Phương pháp này chỉ bao
Giải phóng ra cácdựa
tiềntrên
chất
hương
Tạo45,
thành
ít166,
biogenic
glycosylate
Hoạt tính esterase gồm
thấp- Nhóm
Tạo
thành
ít ethyl
carbamate
(urea)là nhân tô" chính của
2
2.2.1.1
Kliái
niệm
khác góp
phần

vào
hương
vị rượu
vang, cũng
Chát
mana
a.
bước
[164]:
quá
trình
khỏng
Pha
lõng tan —Kỹ
cô"
định
tê"
bào
được
nghĩa
là:
hoặc
II
Bưđc
lênthuật
men
thứ
cồn
nhất
làlà các

bước
loài
chọn
thuộc
lọcđịnh
sơ
giông
bộ
dựa
Saccharomyces.
trên“Kỹ
khảthuật
năng bao
Saccharomỵces
chịubọc
đựng
đôiđịnh
với
có
Khung
mạng
b
vị
các
tê"
bào
SƠ2,
khả
năng
các

.
Màxôp
na vi xốpBảng
còn nguyên
“vùng
không
gianmôi
nhất
định”
nhằm
bảođộvệethanol
các hoạt
2.3:
Cácvẹn
đặclên
tínhmột
mong
muốn
của nấm
men
vang
[85]
chịu
trường
với
nồng
và
Liên kẻt nga tính
na c# đựng sự thay đổi của điều kiện
xúc

tác
acid
hữu
cơ
Lực tình điệnmongtăng
d và sự
muôn”
(Karel
và
cộng
sự,
1985)
[113].
cạn
kiệt
châ"t
dinh
dưỡng
(Pretorius,
2000).
Như
vậy,
mặc
dù
.
ÈÈÈÈt
thường
là sựKeo
bắt chưđc
các hiệnNhốt

tượng
xảy ra trong tự nhiên do
các
có định
nhiều
Cố định trên bề Cô"
tụ tế bào
Nhốt
trong
khung
bằng
tê" giôngmạng
bàonho,
có
và loài
nâ"m men(tạo
trong
dịch
nhưngpháp
giông Saccharomỵces, mà
mặt chất mang
hạt)
xốp
phương
các câucơ
trúc của nguyên liệu có trong
chủtriển trên bề mặt hoặc bên trong yếu
là
rắn thể phát
tự nhiên

loài Saccharơmỵces cerevisiae mới làhọc
loàibên
đảmtrong
nhiệm việc thực hiện các
(A3)
NguyDựa vào lực hấpĐưa
mộtpháp
màng
quátế(AI)
trình
bào vào bênLàm (A2)
gia tăngPhương
này
ên
phụ vật lý, liên chuyển
trong một
mạnghọckích
có thể
được vang. Chính vì thế,
hóa sinh
quan thước
trọng trong
lên men
tắc
kết
cứng
của
thực
Saccharomyces
Liền

két
tình
điện
Liên2két149,
còng
tĩnh điện hoặc cerevisiae
để ngăn Hấp
cản
tế
khối
tế
bào
để
hiện [58,85,92,
theo
còn được gọi làtrẽn
“nấm
hóa trị 166, 199].
bế men
mặt vang”
phụ
liên
bào
dễ
cách
trên bé mặt
trên bếvào dàng
(Cl)
kết cộng hóa trị khuếch
sử

dụng
<C2> nấm men trong quá
2.1.3.2 tánTrình
tự lên
men
của [113]:
các giông
[113, 185].
môi
trong
các
— Sử
trình lên
men vang xung bình
trường
dụng
quanh,
phản
ứng.
Có
Quá2.1.3.4
trình lên men
có thể được
hành
cách tựkỹnhiên
mà di
Kết rượu
hợp vang
các giông
nấm tiến

menmàng
và một
sử dụng
thuật
trong khi vẫn cho thể
membr
không
cần
truyền phép
trong sản xuất rượu vang
là keo
tụ cộng
tự sự
ane
vi
cứu cách
của Renouí
và
việc
sử dụng
kết Việc
hợp
câyTheo
giôngnghiên
hoặc bằng
cây
vàoKeo
dịch
nâm
vang

chọn lọc.
Keomen
tụ
nhãn
(30
tụnho
tự các(2006),
sự
vận
chuyển
các
nhiên
khung
(113ns
\òp
xốp
(Hình
thành
các
nhiẽn
Saccharomyces
lên
men
chất— dinh
dưỡng
hoặc—là(Tạo
keo tụ
ưu
liênlên
két

ngangI
hạt)
Đơndịch
Có
thể
đạt bởi
Đơn
Canh
trường
cerevisiae
và
Brettanomyces
bruxellensis
sẽ
rút
ngắn
thời
gian
lên
men
do
nho
được
thực
hiện
một
hệ
vi
sinh
vật

phức
tạp,
trong
đó
các
chủng
(D2)
điểm
giản,nâ"m
dễ
được
giản,
Brettanomyces
men men không bị
phát
thựcbruxellensis cómật
tế
dễ glucose
lẫnvà íructose thành ethanol và chịu
khảđộ
năng
hóa
sự chuyển
thích nghi
của chúng
đôi do
với đó
môi trường. Tương tác
hiệntriển và chết tùy
bàotheo

trong
thực
tế bào,
được
hàm
nâ"m
men[113,
một đơn vị
hiện.
sản
lượng
cồn
cao.
Còn
kết
hợp
giữa
Saccharomyces
cerevisỉae
và
Candida
stellata
nâ"m
men
xảy
ra
trong
suốt
quá
trình

sản
xuất
rượu
vang
ngay
từ
khi
bắt
đầu
185,
thể
tích
Khôn phẩm
tạo
Nhót
giữa
sẽ
làm
quá
trình thành
lên
1891.
chất mang
g ảnh
cac mangcó
tăng hàm
độ
men
lượng
vangtrong

[41, nho
42,
men
cồn. lượng
Trong
quá
lên tốc
men
tựlênnhiên,
các
nấm
menrượu
có mặt
vichất
xôp
Không
caoglycerol,
hơntrình
so tăng
hưởng
thểvà
không
cần
44,
166,
liệu
ảnh nguyên
với canh
đến
lọc

CÓ
ĐỊNH
TRÊN
194].
hưởng
trường
vi
quá
[113,
138].
như là Kloeckera apỉculata, Hansenula, BỀ
Hanseniaspơra
uvarum, Pichia và
MẶT
đến Candida
quá
sinh
trìnhdi truyền
spp.
CHÁTđãMANG
Trong những
năm gần đây, kỹ thuật
được ứng dụng để cải thiện
RÁN
trìnhkhởi
vật
tự
do
truyền
đầu

quá
trình
lên
men
cồn
từ
dịch
nho.
Các
nấm
men
này
chết
dần
khi
hàm
các
đặc
Như Do không có màng
Khi vang:
tế bào— Do không có NHỐTTRON
Khả
lượng
tính của nấm
men
ợc
G
chắn giữa các
quá
màng

chắn
năng
KHUNG
cồntế
tăng,
chỉ tăng
còn
lại
Saccharomyces
cerevisiae
có
khả
chịu
điể
Shinohara
và
cộng
sự
(1994)
đã
nghiên
cứu việc
chọnnăng
lọc và
lai được
giông hàm
các
bào
và
dung

nhiều
sinh
giữa
truyền
MẠNG
XÓP
m
lượngchủng
cồn
cao
dịch
khối
sẽ các tế bào và KEO TƯ
khôi
tiếptếtục quá trình
cho đến khi
thúc.
Sự
BAO
cho nên các
làm lên men dung
dịchkếtTÊ
kémchuyển biến này rất quan
trọng
vì
các
Hình
2.5: Các
thuật cơ bản để cô" định
tê" bào [113]

bào
giảm
độ kỹcho
[113].
dễ bị tách ra,
bền
của nên các tế
Màng
làm
mạng
bào '~ĩiraíitf
membrane
'~ĩlrtuu/
Ọ10
$Jfang
11 có thể
tăng hàm lượng
gel [39].
dễ bị tách ra, bị bám bẩn do
tế
— Tế
bào làm
sự
bào tự do trong
trên
bề tăng
hàm hấp phụ cơ


Cô" định trên bề Nhốt trong khung Keo tụ tê" bào Nhốt bằng

mặt chất mang
(tạo hạt)
mạng xô"p
phương pháp
rắn
cơ
học bên trong
(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut
Chấ
một màng
Các vật
— Polymer
Membrane
làm
t
liệu
tự
nhiên
bằng
vật
liệu
(ễlkưdtUị 2ĩ '~J()tiíỊ quan
man
cellulose
[113]:
cellulose
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cô" định tế bào (tiếp theo)
g
: DEAE— Polysacch
acetate,

cellulose
aride:
polyamide
Bảng
Bảng2.5:
2.5:
Một
Một
sốsố
chất
chất
mang
mang
sửsử
dụng
dụng
đểđể
cốcô
định
định
nấm
nấm
men
men
trong
trong
sản
sản
xuất
xuất

rượu
rượu
vang
vang
(tiếp
(còntheo
nữa)
và còn nữa)
,
gỗ,
alginates,
[138].
mùn
Kcưa,
carrageena
mùn cưa
n,
agar,
đã
chitosan
tách
và
lignine, .
polygalact
.. [113,
uronic
138]
acid.
Các vật
— Polymer

liệumang
vô Một sô khác:
Phân loại chất
chất mang
Tài liệu tha
Vi sinh vật
Tác giả
chính
khảo
CHẤT MANG KHÔNG CÓ NGUồN Gốc THựC PHAM
Bakoyianis và cộng sự,
1997
Kourkoutas và cộng sự,
2003
Kourkoutas và cộng sự,
2006
Loukatos và cộng sự,
2000
Hydromica
Saccha romyces ce
Ageeva và cộng sự,
re vi siae
1985
2.2.2
Các
chất
mang
cố
định
nấm

men
trong
sản xuất
rượusự,
Kissiris
Saccharomyces
Argiriou
và cộng
cerevisiae
1996
vang
Bakoyianis và cộng sự,
1992
Bakoyianis và cộng sự,
Kỹ thuật cô" định nâ"m men trong sản xuất rượu vang
đã được nghiên
cứusự,
1997
Kourkoutas
và cộng
2003
râ"t
rộng
rãi,sự,
Kourkoutas và cộng
2006
tuy nhiên việc ứng dụng kỹ thuật này trong công nghiệp Loukatos
vẫn còn hạn
Mụcsự,
vàchế.

cộng
2003
đích
Montmorilonite
Saccha romyces ce
Ageeva và cộngcủasự,
việc sử dụng nâm men cô định relà viđểsiae
cải thiện năng suất 1985
sinh ethanol cũng như
hương
vị
Polygorskite
Saccha romyces
ce
Ageeva và cộng vàsự,
re ứng
vi siae
1985công nghiệp, châ"t
châ"t lượng sản phẩm. Để có thể
dụng thành công trong
Thủy tinh
Saccha romyces ce
Hamdy, 1990
mang
được
Qivanq 14
re vi siae
sử dụng để cô" định phải đạt được độ an toàn thực phẩm, có nhiều trong tự
Chất mang hữu cơ K-carrageenan
Saccharomyces

Gòdia và cộng sự, 1991
nhiên,
giá
thành
cerevisiae
Nakanishi và Yokotsuka,
1987
Tataridis
và cộng sự,
2005
Saccha romyces ce
Nakanishi và Yokotsuka,
Acid pectic
re vi siae
1987
Chất mang vô cơ Ỵ-alumina

Phân loại chất Một sô chất mang chính
mang
Chất mang hữu cơ

Saccharomyces
cerevisiae

Vi sinh vật

Tác giả

14
108

105
125
5
11
13
14
108
105
124
5
5
88
83
147
193
147

Tài liệu tha
khảo

Agar

Saccha rom yces ce
re vỉsiae

Nakanishi và Yokotsuka,
1987

147

Alginate

Candida stellata

Ciani và Ferraro, 1996
Ferraro và cộng sự, 2000

43
66

Busova và cộng sự, 1994
Bakoyianis và cộng sự,
1997
Colagrande và cộng sự,
1994
Ferraro và cộng sự, 2000
Fumi và cộng sự, 1987
Fumi và cộng sự, 1988

33

Alginate
Alginate

Saccharomỵces
bayanus
'~ĩiraíUỊ 12
^Tvunq
13
Saccharomyces

cerevisiae

14
47
65
70
71


Fumi và cộng sự, 1989
72
Gòdia và cộng sự, 1991
83
Mori, 1987
145
Suzzi và cộng sự, 1996
188
Silva và cộng sự, 2002
179
Shimobayashi
và
177
(ễlkưdtUị 2ĩ '~J()tiíỊ quan
Tominaga, và
1986cộng sự,
Tataridis
193
2005
Yokotsuka
và cộng sự,

212
1993
Yokotsuka
và cộng sự,
214
Bảng 2.5: Một số chất mang sử dụng để cố định nấm men trong
sản
xuất
rượu
rượu
vang
vang
(tiếp
(tiếp
theo
theo)
và còn nữa)
1997
Yokotsuka và cộng sự,
213
2003
Schiiosaccharomyces
Alginate
Magyar và cộng sự, 1989
126
pombe
Rosini và Ciani, 1993
168
Silva và cộng sự, 2003
180

Yokotsuka và cộng sự,
212
1993
Phân loại chất
Tài liệu
Một sô chât mang chính
Vi sinh vật
Tác giả
mang
khảo
Cellulose
được
bao
phủ
bởi
Saccharomyces
Chất mang hữu cơ
Otsuka, 1980
153
alginate
cerevisiae
DCM (Deligniíied Cellulosic
Saccharomyces
Bardi và Koutinas, 1994 17
Material)
cerevisiae
Bardi và cộng sự, 1997 20
Balli và cộng sự, 2003 15
Loukatos và cộng sự,124
2003

Mallouchos và cộng sự,135
2003
Saccharom vces cere
Lommi và Advenainen,
DEAE-cellulose được bao phủ
visiae
1990
121
bởi
lớp
nhựa trao đổi ion
Saccharom vces cere
Parascandola và cộng sự,154
Gelatin
visiae
1992
Saccharomyces
Gluten
Balli và cộng sự, 2003 15
cerevisiae
Bardi và cộng sự, 1996,18, 20
1997
Iconomopoulou và cộng93
sự,
2000 và cộng sự,124
Loukatos
2003
Mallouchos và cộng sự,135
2003
Đĩa thủy tinh được bao phủ bởi

Saccharom
vces
Ogbonna và cộng sự,
152
lớp
cerevisiae
1989
màng alginate
Schizosaccharomyces
pombe
Saccharomyces
Martynenko và cộng sự,137
Polyvinyl alcohol
cerevisiae
2003
Saccharomyces
Takaya và cộng sự, 2002
Chất mang dạngMàng membrane
Qivanq
Qivanq16
15
190
cerevisiae
màng
Màng
vi
bao
sinh
học
Saccharomyces

Peinado và cộng sự,
155
(biocapsule)
cerevisiae
2005
Peinado và cộng sự,156
2006
Phân loại chất mang Một sô chât mang chính
Vi sinh vật
Tác giả
Tài liệu tham k
CHẤT MANG CÓ NGUồN Gốc THựC PHAM
Miếnc lê

Saccharomyces cerevisiae

Miếns mộc qua

Saccharomyces cerevisiae

Miếns táo

Saccharomyces cerevisiae

Kourkoutas và cộng
2005
Mallios và cộng
2004
Kourkoutas và cộng
2002

Kourkoutas và cộng
2003
Kourkoutas
và cộng
2005
Kourkoutas và cộng
2001
Kourkoutas và cộng
2002
Kourkoutas và cộng
2003
Kourkoutas và cộng
2005
Kourkoutas và cộng
2006

sự,
sự,
sự,
sự,
sự,
sự,
sự,
sự,
sự,
sự,

107
130
106

111
107
110
112
108
107
105


Nho khô

Saccharomyces cerevisiae

Vỏ nho

Saccharomyces cerevisiae

Kourkoutas và cộng sự,
2006
Tsakiris và cộng sự,
2004
Tsakiris và cộng sự,
2004
Mallouchos và cộne sự,
2002
Mallouchos và cộng sự,
2003
Mallouchos
và cộng sự,
2003

Qívaitq 17

109
197
196
132
131
134


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut

2.2.3

CỐ định nấm men trong gel alginate

Alginate
Alginate có khá nhiều trong tự nhiên và có thể xuất phát từ 2 nguồn gốc khác
nhau
[186]:
- Là thành phần cấu trúc của tảo nâu biển (Phaeophyceae), chiếm đến 40%
khôi
lượng chất khô.
- Là polysaccharide màng bao trong các loại vi khuẩn đất.
Tuy nhiên tất cả các alginate thương mại hiện nay đều có nguồn gốc từ tảo.
Alginate là một copolymer không phân nhánh, bao gồm các monomer P-Dmannuronic acid (gọi tắt là M) và a-L-guluronic acid (G) liên kết với nhau thông
qua
liên
kết 1,4 - glucoside. Các monomer này phân bố trong mạch alginate theo các

block
(Hình
2.6) [116, 181, 186]:
- Block M: gồm các gốc mannuronic acid nối tiếp nhau
2.2.3.1

-

Block G: gồm các gốc guluronic acid nối tiếp nhau

-

Block MG: gồm các gốc mannuronic acid và guluronic acid luân phiên

nôi vđi nhau.
a)

coo
/—

M-block G-block

/&a'A°H

G-block

MG-block

Hình 2.6: cấu trúc của alginate: (a) các monomer của alginate, (b) chuỗi alginate,
(c) sự phân bố

các block [186]

Qỉninq 18


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut

Cơ cliế' tạo gel
Alginate có khả năng tạo gel khi kết hợp vđi các cation kim loại hóa trị cao
hoặc
khi
phân tử alginate bị acid hóa. Tuy nhiên, phương pháp tạo gel bằng cách acid hóa
phân
tử
alginate ít được dùng vì quy trình thực hiện rất phức tạp [186].
Alginate có khả năng kết hợp nhanh với các cation kim loại hóa trị cao để
tạo
thành
gel đồng thể. Ai lực của alginate đôi với các ion hóa trị 2 khác nhau giảm theo
trình
tự:
Pb2+ > Cu2+ > Cd2+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Co2+, Ni2+ > Zn2+ > Mn2+.
Tùy
thuộc
vào
loại
ion
liên kết và loại alginate mà gel tạo thành có tính chất khác nhau. Thông thường,
người
ta

thường sử dụng calcium để làm ion tạo gel [144, 1811.
Quá trình tạo gel của alginate theo phương pháp kết hợp với cation kim loại
hóa
trị
cao có thể tiến hành theo 2 phương pháp là phương pháp tạo gel từ bên ngoài và
phương
pháp tạo gel từ bên trong [186].
i- Cơ chê' tạo gel theo phương pháp tạo gel từ bên ngoài
Đây là phương pháp tạo gel phổ biến nhất của alginate. Phương pháp này có
Lực đẩy
2.2.3.2

*I
• •
*

Na-Alginate

▲

Ca

'~ĩiraíitf 19


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut

Cơ chế tạo gel theo phương pháp tạo gel từ bên trong
Cho các muối có chứa các cation tạo gel ở dạng vô hoạt (Ví dụ: CaCƠ3,
CaSƠ4,

EDTA-Ca, calcium citrate...) vào dung dịch alginate. Thay đổi pH của dung dịch
về
pH
acid bằng các tác nhân acid hóa (Ví dụ: D-glucono-ô-lactone (GDL)). Khi đó, do
pH
giảm,
mà độ hòa tan của các muôi chứa các cation tạo gel như ở trên lại phụ thuộc vào
pH
nên
các ion Ca2+ sẽ được giải phóng dần và tham gia vào quá trình tạo gel với
alginate
(Hình
2.8). Phương pháp này cho hạt gel có tính đồng thể cao hơn hẳn phương pháp

Hình 2.8: Cơ chế tạo gel của alginate theo phương pháp tạo gel từ bên
trong [ 1861
Theo Anders Johansen và James M. Flink (1986), khi nâm men được cô"
định
theo
phương pháp gel từ bên trong, tốc độ lên men cao hơn và độ bền gel không giảm
trong
suô"t quá trình lên men khi so sánh với nâ"m men được cô" định theo phương
pháp
tạo
gel
từ
bên ngoài [100, 101].
2.2.3.3

Ưu nhược điểm của việc cô" định nấm men trong gel

alginate
ị- Ưu điểm
- Quá trình cô"định dễ thực hiện [10, 35, 102, 103, 115, 176, 192, 194,
209].
— Điều kiện cô định ôn hòa, không phải xử lý nhiệt hay xử lý hóa chất. Do
đó,
các
tê
^Tvunq 20


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut

-

Độ xô"p của mạng gel thuận lợi cho việc khuếch tán cơ chất và sản phẩm
[8, 27].

-

Gel alginate vẫn giữ được độ bền khi nhiệt độ lên men cao [205].

i- Nhược điểm và cách khắc phục
-

Độ bền gel giảm theo thời gian lên men do [1 13, 114, 115, 176, 194, 209,
211]:
• Các tế bào nấm men trên và gần bề mặt có khả năng sinh sôi nảy nở
chiếm

ưu
thế so với các tế bào nằm sau bên trong hạt, do đó có thể làm phá vỡ
bề
mặt
hạt gel và dễ dàng thoát ra khỏi hạt gel, phát triển nhanh chóng trong
môi
trường dưới dạng các nấm men tự do. Điều này làm cản trở việc đánh
giá
động
học phản ứng của nấm men cố định, đồng thời gây khó khăn cho việc
tách
nấm men ra khỏi môi trường lên men. Để khắc phục vân đề này có
nhiều
cách
khác nhau. Cách thứ nhất là sử dụng kỹ thuật tạo màng bao. Trong
phương
pháp này, các tế bào sẽ được nhốt bên trong một nhân lỏng được bao
bọc
bởi
một lớp mỏng gel alginate. Do đó, các tế bào sẽ có khoảng không
nhiều
hơn
để phát triển bên trong nhân lỏng. Vì thế, mật độ tế bào đạt được cao
hơn
mà
không bị thoát bào ra ngoài. Hơn thế nữa, bằng cách này có thể sử
dụng
lượng
alginate ít hơn. Cách thứ hai là áo nấm men cô" định với mạng
polymer,

có
thể
thực hiện một bước (bằng cách sử dụng vòi đôi), hoặc hai bước (bằng
cách
tạo
lđp áo polymer sau khi đã tạo hạt nâ"m men cô" định). Đây là phương
án
râ"t
khả
thi vì nó không làm ảnh hưởng đến tô"c độ sinh tổng hợp cồn cũng
như
tô"c
độ
sử dụng cơ chất.
• Sự giải phóng CƠ2 bên trong gel làm phá vỡ câu trúc của gel. Để
khắc
phục,
có thể làm tăng độ xô"p của gel alginate bằng cách giảm nồng độ
alginate
sử
dụng, tuy nhiên điều này lại đồng nghĩa với việc làm yêu mạng gel.
\7trattạ 21


(UníơtỉíỊ 2: Cĩổng tỊMtut
trong dung dịch điện phân, nhưng rõ ràng là chúng rất phức tạp và tôn
nhiều
thời
gian. Một sô" tác giả đã đưa ra phương pháp khác là dùng các ion Ba2+ và
Sr2+

thay
cho ion Ca2+ truyền thông. Các ion này có ái lực mạnh hơn đôi với
alginate,
vì
thế
hạt gel barium và strontium alginate bền hơn trong dung dịch điện phân so
với
hạt
gel calcium alginate. Tuy nhiên, các ion này vẫn không được ứng dụng
rộng
rãi
vì
độc tính của nó đôi với nấm men và với môi trường [ 144, 183, 192, 193,
1941.
Ảnh hưỏng của thành phần aỉgỉnate và các điều kiện
tạo gel đến độ bền gel và quá trình lên men
2.2.3.4

ị- Ẩnh hưởng của khôi lượng phân tử
Anders Johansen và James M. Flink (1986) đã nghiên cứu ảnh hưởng của
khôi
lượng
phân tử alginate thông qua các thí nghiệm với các loại alginate có độ nhớt khác
nhau.
Kết
quả cho thây rằng khôi lượng phân tử ít có ảnh hưởng đến tô"c độ lên men và sự
tạo
thành
ethanol, mặc dù tốc độ lên men nhìn chung giảm khi tăng khôi lượng phân tử.
Trong

khi
đó, độ bền gel (được đo bằng khả năng chông chịu đôi với lực nén ép) tăng đáng
kể
khi
tăng độ nhớt từ 5 đến 70cP (độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho khôi lượng phân
tử
của
alginate), nhưng khi độ nhớt tăng cao hơn nữa (250 đến 600cP) thì độ bền gel
tăng
rất
ít
[101].
Kazuaki và cộng sự (1995) cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt đến
khả
năng
khuếch tán của glucose và kết quả cho thây rằng khả năng khuếch tán của
glucose
không
phụ thuộc vào độ nhớt. Trong quá trình xử lý nhiệt, độ nhớt của alginate giảm do
giảm
mức độ polymer hóa của các phân tử alginate. Như vậy, việc tiệt trùng alginate
không
ảnh
hưởng bất lợi đến khả năng khuếch tán của glucose [210].
i- Ẩnh hưởng của tỷ lệ G/M

'~ĩvimtỊ 22