Nghiên cứu quy trình cố định nấm men saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi và thử nghiệm lên men rượu vang bưởi

Mục lục
Nội dung

Trang

Lời cảm ơn ......................................................................................................................i
Tóm lược ....................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh sách bảng ............................................................................................................vi
Danh sách hình ......................................................................................................... viii
Chương 1 Giới thiệu ..................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 1
1.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 1
Chương 2 Lược khảo tài liệu ....................................................................................... 2
2.1. Giới thiệu về nguyên liệu .................................................................................... 2
2.1.1. Bưởi ...................................................................................................................... 2
2.1.1.1. Giới thiệu ................................................................................................. 2
2.1.1.2. Thành phần hóa học ................................................................................ 3
2.1.1.3. Công dụng của quả bưởi.......................................................................... 5
2.1.2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae.................................................................... 6
2.1.2.1. Hình dạng tế bào nấm men ...................................................................... 6
2.1.2.2. Kích thước tế bào nấm men .................................................................... 6
2.1.2.3. Cấu tạo tế bào nấm men .......................................................................... 6
2.1.2.4. Các hình thức hô hấp của nấm men ........................................................ 7
2.1.2.5. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men .................................. 7
2.1.2.6. Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men ...... 8
2.1.2.7. Sinh dưỡng của tế bào nấm men ............................................................. 8
2.1.2.8. Các hình thức sinh sản của nấm men ...................................................... 9
2.2. Cơ sở khoa học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu ............. 10
2.2.1 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu ........................................................ 10

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men rượu ............................................................. 10
2.3. Kỹ thuật cố định tế bào ..................................................................................... 11
iii


2.3.1. Phương pháp cố định tế bào nấm men trên bề mặt chất mang ........................... 11
2.3.2. Phương pháp nhốt tế bào vào hệ gel................................................................... 12
2.4. Các phụ gia (hóa chất) sử dụng trong nghiên cứu............................................. 13
2.4.1. Đường saccharose ............................................................................................... 13
2.4.2. Acid citric ........................................................................................................... 13
2.3.3. Natri bisulfit (NaHSO3) ...................................................................................... 14
2.5. Các quá trình, nguyên lý chế biến và bảo quản có liên quan ............................ 14
2.5.1. Quá trình chần .................................................................................................... 14
2.5.2. Quá trình ép ........................................................................................................ 14
2.5.3. Quá trình phối chế .............................................................................................. 15
2.6. Các nghiên cứu trước đây.................................................................................. 16
Chương 3 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu .............................................. 16
3.1. Phương tiện nghiên cứu..................................................................................... 16
3.1.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................... 16
3.1.2. Nguyên liệu......................................................................................................... 16
3.1.3. Hóa chất .............................................................................................................. 16
3.1.4. Dụng cụ và thiết bị ............................................................................................. 16
3.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 16
3.2.1. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu ............................................................... 16
3.2.2. Quy trình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi ................ 17
3.2.3. Quy trình lên men rượu bưởi bằng nấm men cố định ........................................ 19
3.2.4. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 20
3.2.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix, pH và tỷ lệ nấm men
Saccharomyces cerevisiae thuần đến quá trình nhân giống nấm men trong
dịch bưởi ............................................................................................................. 20

3.2.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ tế bào nấm men ban
đầu, tỷ lệ vỏ bưởi và chiều dày vỏ bưởi dùng cố định ...................................... 21
3.2.4.3. Thí nghiệm 3: Thử nghiệm lên men rượu vang bưởi bằng nấm men
cố định ................................................................................................................ 22
3.4. Phương pháp phân tích ...................................................................................... 24
Chương 4 Kết quả và thảo luận ................................................................................ 25
4.1. Thành phần của nguyên liệu .............................................................................. 25
iv


4.2. Ảnh hưởng của độ Brix, pH và tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần
đến quá trình nhân giống trong dịch bưởi ................................................................. 26
4.3. Ảnh hưởng của độ mật độ tế bào ban đầu, lượng vỏ bưởi và chiều dày vỏ bưởi
đến quá trình cố định nấm men ................................................................................. 30
4.4. Thử nghiệm lên men rượu vang bưởi bằng nấm men cố định .......................... 34
4.5. Thành phần sản phẩm ........................................................................................ 36
Chương 5 Kết luận và kiến nghị ............................................................................... 37
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 37
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................... 39
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 40
Phụ chương ............................................................................................................... pc_1
Phụ chương A ........................................................................................................... pc_1
Phụ chương B ........................................................................................................... pc_2
Phụ chương C ........................................................................................................... pc_6
Phụ chương D ........................................................................................................... pc_8

v


Danh sách bảng

Bảng 1: Thành phần hóa học của múi bưởi và vỏ bưởi...................................................... 3
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của nấm men ( % ) .......................................................... 7
Bảng 3: Các phương pháp phân tích ................................................................................. 24
Bảng 4: Thành phần nguyên liệu dịch bưởi ...................................................................... 25
Bảng 5: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men trong dịch bưởi theo thời gian nhân giống . 26
Bảng 6: Giá trị mật độ tế bào nấm men cực đại ở các giá trị độ Brix, pH và tỷ lệ nấm men
khác nhau ........................................................................................................................... 29
Bảng 7: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi theo thời gian ............ 30
Bảng 8: Giá trị mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ ở các giá trị mật độ
tế bào nấm men ban đầu, lượng vỏ bưởi và chiều dày vỏ bưởi khác nha ......................... 33
Bảng 9: Sự thay đổi độ Brix theo thời gian lên men ......................................................... 34
Bảng 10: Kết quả phân tích độ cồn sản phẩm ................................................................... 35
Bảng 11: Điểm cảm quan của mẫu lên men bằng nấm men tự do và nấm men cố định .. 35
Bảng 12: Thành phần của sản phẩm .................................................................................. 36
Bảng 13: Bảng tra tỷ lệ đường nghịch đảo .................................................................... pc_4
Bảng 14: Bảng điểm mô tả chỉ tiêu độ trong, màu sắc và mùi vị của sản phẩm rượu vang
bưởi ................................................................................................................................ pc_6
Bảng 15: Bảng điểm mô tả mức độ ưa thích của sản phẩm rượu vang bưởi ................ pc_7
Bảng 16: Bảng ANOVA biểu thị mật độ tế bào cực đại trong dịch bưởi khi nhân giống
theo độ Brix, pH và tỷ lệ nấm men ................................................................................ pc_8
Bảng 17: Sự khác biệt về mật độ tế bào cực đại trong dịch bưởi khi nhân giống giữa các
mẫu ................................................................................................................................ pc_8
Bảng 18: Sự tương tác giữa độ brix, pH và tỷ lệ nấm men đến mật độ tế bào cực đại khi
nhân giống ..................................................................................................................... pc_9
Bảng 19: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cực đại khi nhân giống theo độ Brix
....................................................................................................................................... pc_9
Bảng 20: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cực đại khi nhân giống theo pH ..... pc_9
Bảng 21: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cực đại khi nhân giống theo tỷ lệ nấm
men ................................................................................................................................ pc_9
Bảng 22: Bảng ANOVA biểu thị mật độ tế bào cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ theo mật độ

tế bào ban đầu, lượng vỏ bưởi và chiều dày vỏ bưởi .................................................... pc_9
vi


Bảng 23: Sự khác biệt về mật độ tế bào cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ giữa các mẫupc_10
Bảng 24: Sự tương tác giữa mật độ tế bào nấm men ban đầu, tỷ lệ vỏ bưởi và chiều dày vỏ
bưởi đến mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi ............................................... pc_10
Bảng 25: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ theo mật
độ tế bào ban đầu ......................................................................................................... pc_11
Bảng 26: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ theo
lượng vỏ bưởi bổ sung ................................................................................................. pc_11
Bảng 27: Sự khác biệt về mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi sau 3 giờ theo
chiều dày vỏ bưởi ........................................................................................................ pc_11
Bảng 28: Bảng ANOVA thể hiện điểm cảm quan về độ trong ................................... pc_11
Bảng 29: Sự khác biệt về điểm cảm quan độ trong ..................................................... pc_11
Bảng 30: Bảng ANOVA thể hiện điểm cảm quan về màu sắc.................................... pc_11
Bảng 31: Sự khác biệt về điểm cảm quan màu sắc ..................................................... pc_12
Bảng 32: Bảng ANOVA thể hiện điểm cảm quan về mùi vị ...................................... pc_12
Bảng 33: Sự khác biệt về điểm cảm quan mùi vị ........................................................ pc_12
Bảng 34: Bảng ANOVA thể hiện điểm cảm quan về mức độ ưa thích ...................... pc_12
Bảng 35: Sự khác biệt về điểm cảm quan mức độ ưa thích ........................................ pc_12

vii


Danh sách hình
Hình 1: Bưởi Năm Roi ........................................................................................................ 2
Hình 2: Cấu tạo một đơn vị của chuỗi pectin ...................................................................... 5
Hình 3: Nấm men Saccharomyces cerevisiae ..................................................................... 6
Hình 4: Chu kỳ sinh sản của nấm men Saccharomyces ...................................................... 9

Hình 5: Cấu tạo hóa học của acid citric ............................................................................. 13
Hình 6: Quy trình cố định nấm men S. cerevisiae trên vỏ bưởi dự kiến ........................... 17
Hình 7: Quy trình lên men rượu vang bưởi bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae cố
định trên vỏ bưởi dự kiến .................................................................................................. 19
Hình 8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 ...................................................................................... 20
Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 ...................................................................................... 22
Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 .................................................................................... 23
Hình 11: Nguyên liệu Bưởi Năm Roi ................................................................................ 25
Hình 12: Sự tăng trưởng của tế bào nấm men trong dịch bưởi theo thời gian nhân giống ở
các giá trị độ Brix khác nhau ............................................................................................. 27
Hình 13: Sự tăng trưởng của tế bào nấm men trong dịch bưởi theo thời gianhân giống ở
các giá trị pH khác nhau .................................................................................................... 27
Hình 14: Sự tăng trưởng của tế bào nấm men trong dịch bưởi theo thời gian nhân giống ở
các tỷ lệ nấm men khác nhau ............................................................................................. 28
Hình 15: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi theo thời gian cố định ở
các giá trị mật độ tế bào ban đầu khác nhau ...................................................................... 31
Hình 16: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi theo thời gian cố định ở
các tỷ lệ vỏ bưởi khác nhau ............................................................................................... 32
Hình 17: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trên vỏ bưởi theo thời gian cố định ở
các chiều dày vỏ bưởi khác nhau ....................................................................................... 32
Hình 18: Quy trình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi đề nghị ... 38
Hình 19: Dịch bưởi đang lên men ................................................................................. pc_1
Hình 20: Sản phẩm rượu vang bưởi .............................................................................. pc_1
Hình 21: Cấu tạo buồng đếm tế bào vi sinh vật ............................................................ pc_2
Hình 22: Lưới đếm ........................................................................................................ pc_2

viii


Chương 1

Giới thiệu
1.1. Đặt vấn đề
Rượu vang là một loại thức uống lên men truyền thống có nguồn gốc từ phương Tây.
Hiện nay, các sản phẩm rượu vang đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới vì những tác
động có lợi đến sức khỏe của con người. Khác với rượu trắng và các loại rượu pha chế,
rựơu vang là loại thức uống lên men trực tiếp từ nước quả. Khi quá trình lên men kết
thúc, người ta không chưng cất mà để lắng trong tự nhiên, gạn lọc và hoàn thành sản
phẩm. Chính vì lẽ đó, trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu nhầm nâng cao
hiệu quả kinh tế và chất lượng rượu vangvà một trong những phương pháp có triển
vọng nhất hiện nay là sử dụng nấm men cố định. Rượu vang vốn có nguồn gốc từ quả
nho, nên có tên gọi là “Vin” hoặc “Wine”, ngày nay người ta mở rộng ý nghĩa của
rượu vang là rượu không chưng cất từ các loại nước quả.
Nấm men Saccharomyces cerevisiae là chủng nấm men được sử dụng phổ biến trong
quá trình lên men rượu vang.Trong quá trình sản xuất rượu vang, nấm men thường bị
loại bỏ sau khi kết thúc quá trình lên men. Nấm men sau khi loại bỏ không thể tái sử
dụng gây lãng phí. Hơn thế nữa, nấm men phân tán trong dung dịch, nên không thể
lọc bỏ hết triệt để, trong quá trình bảo quản phần nấm men còn sót lại sẽ lắng xuống
đáy gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm về chỉ tiêu cảm quan.
Do đó, việc nghiên cứu đề tài cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi
sẽ giúp giảm chi phí cho quá trình lên men do nấm men có thể tái sử dụng nhiều lần,
và tạo được sự ổn định về hoạt tính của nấm men cũng như nâng cao chất lượng sản
phẩm rượu vang. Bên cạnh đó, khi cố định nấm men trên vỏ bưởi còn tận dụng được
phế liệu vỏ bưởi góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. Mục tiêu của phương pháp này là
giữ các tế bào nấm men trên một chất mang, nhằm tăng hiệu suất thu hồi và giảm chi
phí tinh sạch. Khi sử dụng nấm men cố định để lên men rượu vang sẽ hạn chế sự phân
tán của nấm men trong dung dịch giúp quá trình lọc được tương đối triệt để nên ít làm
ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm khi bảo quản.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm ra quy trình cố định nấm men trên vỏ bưởi.
- Thử nghiệm khả năng ứng dụng của nấm men cố định trên vỏ bưởi trong lên men

rượu vang bưởi.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix, pH và tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae
thuần trong quá trình nhân giống đến khả năng sinh trưởng và phát triển của nấm men.
- Khảo sát ảnh hưởng của mật độ tế bào nấm men ban đầu, lượng vỏ bưởi và chiều dày
vỏ bưởi đến hiệu suất cố định nấm men trên vỏ bưởi.
- Thử nghiệm lên men rượu vang bưởi bằng nấm men cố định, so sánh với rượu vang
bưởi lên men bằng nấm men tự do về khả năng lên men và tính chất cảm quan.

1


Chương 2
Lược khảo tài liệu
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Bưởi
2.1.1.1. Giới thiệu
Theo tự điển Bách Khoa Nông Nghiệp (1991), bưởi là loại cây ăn quả thuộc họ cam
quýt (Rutaeae), có tên khoa học là Citrus Grandis (L.) Obseek. Quả bưởi là loại có
kích thước lớn nhất trong số các loại quả citrus.
Bưởi xuất hiện từ miền Đông Nam Châu Á, được du nhập vào Trung Quốc khoảng
100 năm trước công nguyên, từ đó bưởi được trồng nhiều ở Trung Quốc và các nước
khác đặc biệt là ở miền Nam Thái Lan, Nhật Bản, Ấn Độ, Indonesia, Hungari,…
Theo Phạm Hoàng Hộ (2000), bưởi có hai loại: Citrus grandis Obseck var.grandis là
bưởi ngọt thông thường như bưởi Năm Roi, Biên Hòa và Citrus grandis Obseck
var.racemosa là bưởi đắng trồng tốt ở Đà Lạt và các nơi có khí hậu tương tự.

Hình 1: Bưởi Năm Roi
Hình 1: Bưởi nguyên liệu
Bưởi Năm Roi là giống bưởi đặc sản của tỉnh Vĩnh Long, được người tiêu dùng đánh

giá cao và có giá trị kinh tế lớn. Tổng diện tích bưởi Năm Roi là 9.200ha, phân bố
chính ở Vĩnh Long (diện tích 4.500 ha, cho sản lượng 31.300 tấn, chiếm 48,06% về
diện tích và 54,03% về sản lượng cả nước), tiếp theo là tỉnh Hậu Giang (1.300ha) và
một số tỉnh miền Đông Nam Bộ.
Theo Nguyễn Minh Châu (2009), cây bưởi Năm Roi 10 năm tuổi có chiều cao khoảng
7 - 8m. Thời gian trồng từ tháng 4 đến tháng 1 năm sau, thời gian ra hoa thu hoạch quả
khoảng 210 - 220 ngày. Đặc điểm của bưởi Năm Roi là có hình quả lê, trọng lượng
trung bình từ 1,0 - 1,4 kg, khi chín vỏ quả có màu vàng xanh, thịt quả màu vàng, mịn,
đồng nhất. Múi và vách múi dễ tách, ăn giòn, hơi ngọt. Tỷ lệ ăn được trên 55%, độ
Brix từ 9 - 12%. Cây bưởi Năm Roi cho năng suất khá cao, khoảng 280-300
kg/cây/năm (cây trên 10 năm tuổi).

2


2.1.1.2. Thành phần hóa học
Bảng 1: Thành phần hóa học của múi bưởi và vỏ bưởi
Thành phần

Múi bưởi

Vỏ bưởi

Nước (%)

88,30

79,32

Fructose (%)

0,56

0,72

Glucose (%)

0,62

3,67

Saccharose (%)

0,83

1,60

Acid (%)

5,60

0,28

Tinh dầu (%)

Vết

2,00

Caroten (mg%)

Vết

0,03

Vitamin C (mg%)

55,00

140,00

Vitamin B1 (mg%)

0,07

0,05

Vitamin B2 (mg%)

0,05

0,02

Vitamin PP (mg%)

0,34

1,27

Pectin (%)

1,12

7,05

Cellulose (%)

0,52

4,44

Chất khoáng (%)

0,46

0,95

“Nguồn: Trần Xuân Hiển, Trần Phương Lan, Nguyễn Duy Tân, 2002”
Nước bưởi chứa nhiều chất bổ dưỡng như các loại đường trái cây, đạm, béo, acid
tannic, bêta-caroten và các chất khoáng như phospho, sắt, canxi, kali, magie. Ngoài ra,
trong nước bưởi còn chứa nhiều vitamin (B1, B2, C), trong đó hàm lượng vitamin C
khá cao, gấp khoảng 10 lần so với quả lê, với 152g múi bưởi có thể cung cấp 130%
nhu cầu vitamin C hàng ngày cho cơ thể.
Pectin
- Cấu tạo, tính chất

Hình 2: Cấu tạo một đơn vị của chuỗi pectin
Pectin tồn tại ở hai dạng là protopectin không tan và pectin hòa tan. Dưới tác dụng của
acid hay enzyme pectinase hoặc khi đun sôi, protopectin chuyển thành pectin hòa tan.
Do đó, thành phần pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả. Khi quả

3


còn xanh và đang phát triển, protopectin phân tán ở thành tế bào với tỉ lệ khá cao làm
cho quả cứng. Khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan
dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase trong quả, quả càng chín
càng mềm, pectin hòa tan tăng cao, protopectin không hòa tan sẽ giảm dần. Khi rau
quả bị nấu chín, các thành phần protopectin không hòa tan trong nước sẽ bị thủy phân
thành pectin hòa tan, kết quả là tạo độ mềm cho rau quả.
Pectin là một polysaccharide mạch thẳng chứa từ 300 đến 1.000 đơn vị
monosaccharide. Acid D-galacturonic là monosaccharide chủ yếu của pectin. Ngoài ra
trong thành phần của pectin còn chứa một số loại đường trung tính. Trọng lượng phân
tử của pectin trong khoảng từ 50.000 đến 150.000 daltons. Nhóm methyl trong phân tử
acid galacturonic của pectin có thể bị methyl hóa, dựa trên mức độ methyl hóa người
ta chia ra hai loại pectin: pectin có nhóm methyl trong phân tử acid galacturonic bị
methyl hóa hơn 50% gọi là pectin có độ methyl hóa cao hay HMP (High Methoxyl
Pectin), ngược lại pectin có độ methyl hóa ở phân tử acid galacturonic nhỏ hơn 50%
gọi là pectin có độ methyl hóa thấp hay LMP (Low Methoxyl Pectin). Pectin có độ
methyl hóa thấp (< 50% độ ester hóa) có thể tạo gel thuận nghịchở pH (3,0 - 4,5) khi
có sự hiện diện của ion canxi, trái lại pectin có độ methyl hóa cao có thể tạo gel nhanh
ở nồng độ đường khoảng 65% (đường sucrose) ở pH thấp (< 3,5) và không cần sự hiện
diện của ion canxi nhưng quá trình tạo gel không thuận nghịch. Pectin có độ methyl
hóa thấp sẽ tạo gel chậm hơn pectin có độ methyl hóa cao hơn.
Pectin là một loại chất xơ, tan trong nước, làm tăng độ nhớt, không tan trong ethanol,
pectin có trong nhiều loại quả, song ở cùi và vỏ hạt bưởi có tỷ lệ cao và dễ chiết xuất
nhất.
Pectin là ester của acid pectic. Dưới tác dụng của enzyme pectinase, pectin bị thủy
phân đến các thành phần đơn giản hơn là đường và acid tetragalacturonic. Pectin hòa
tan dưới tác dụng của enzyme pectinase hay kiềm loãng sẽ giải phóng nhóm methyl
tạo rượu methylic và acid pectic tự do. Acid pectic phản ứng với ion canxi tạo pectat

canxi. Acid pectic tự do không có khả năng tạo gel kể cả khi có đường.
(Trần Xuân Hiển, 2010)
- Tác dụng
+ Kéo dài thời gian tiêu hóa thức ăn trong ruột, tăng hấp thu dưỡng chất.
+ Giảm béo (do tạo cảm giác no bụng kéo dài).
+ Giảm hấp thu lipid, giảm cholesterol toàn phần trong máu.
+ Khống chế tăng đường huyết ở người có bệnh tiểu đường.
+ Chống táo bón, cầm máu và sát trùng
Cellulose
Cellulose thuộc loại polysacharide cao phân tử không có tính chất đường, là thành
phần chính của tế bào thực vật. Cellulose tham gia chủ yếu trong cấu tạo màng, thành
tế bào thực vật làm cho các mô thực vật có tính bền cơ học, tính đàn hồi và tạo thành
bộ xương cho tất cả các loại cây. Cellulose được hình thành trong cây nhờ quá trình
quang hợp.

4


- Cấu tạo, tính chất, vai trò
Cellulose có công thức chung giống tinh bột (C6H10O5)n. Trong phân tử cellulose, Dglucose là đơn vị cơ bản cấu thành và chúng liên kết với nhau bằng liên kết 1,4glucoside. Mỗi phân tử cellulose chứa 1.400 - 15.000 gốc D-glucose (M = 2,5.104 5.104).
Trong phân tử cellulose có nhiều gốc -OH ở dạng tự do, nhưng cũng có vài nhóm -OH
mà hydro của nó được thay thế bằng một số gốc hóa học như gốc methyl (-CH3),
acethyl (CH3CO-) hình thành nên dẫn xuất ete hay ester của cellulose hay gốc có nitơ
tạo dẫn xuất nitơ.
Cellulose trong tự nhiên tồn tại dưới dạng sợi và không hoàn toàn nguyên chất. Nó
thường liên kết chặt chẽ với các thành phần khác như chất béo, hemicellulose,
pentozan, các chất nhựa và các muối vô cơ,…
Cellulose không tan trong nước, không tan trong các dung môi hữu cơ như ete, rượu.
Trong điều kiện thường nó cũng khá bền đối với các dung dịch kiềm loãng, acid loãng
và các chất oxi hóa yếu. Con người không thể tiêu hóa được cellulose trong khẩu phần

vì không có các enzyme cần thiết để phân hủy chúng. Tuy nhiên, một số loại vi khuẩn
có khả năng phân hủy cellulose thành CO2 và H2O.
(Trần Xuân Hiển, 2010)
- Tác dụng
Trong dinh dưỡng, cellulose có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phòng ngừa ung thư
ruột kết - cellulose giữ vai trò nhất định trong điều hòa hệ vi khuẩn có ích ở ruột và tạo
điều kiện tốt nhất cho chức phận tổng hợp của chúng. Cellulose có tác dụng kích thích
nhu động ruột, vì thế chúng điều hoà bài tiết.
Gần đây nhiều nghiên cứu cho thấy cellulose tạo điều kiện bài tiết cholesterol ra khỏi
cơ thể, vì vậy cellulose có vai trò nhất định trong phòng ngừa xơ vữa động mạch.
Cellulose phòng ngừa hình thành sỏi mật, giảm được hàm lượng mỡ trong máu.
Cellulose còn tác động đến mức đường huyết, giảm bớt tác dụng dựa vào insulin của
bệnh nhân tiểu đường, ngăn ngừa sự thừa dinh dưỡng và béo phì.
Các thành phần gây đắng trong vỏ bưởi (naringin và hisperdin)
Nhiều nghiên cứu cho thấy naringin và hisperdin là hai chất chủ yếu gây ra vị đắng
trong vỏ bưởi. Trong màng bao của múi bưởi và gân bưởi có chứa hợp chất narinhin
(C27H32O14). Khi chín thì chất narinhin trong thịt quả dưới tác dụng của enzyme
peroxidase bị thủy phân thành đường (glucose và ramnose) và narinhinen không có vị
đắng (Nguyễn Văn Tiếp và ctv, 2000).
2.1.1.3. Công dụng của quả bưởi
Quả bưởi có nhiều hoạt chất sinh học quý và là một vị thuốc chữa được nhiều chứng
bệnh.
Múi bưởi: Có vị ngọt, chua, tính mát, không độc, có tác dụng trị ho, trị đau đầu, giải
rượu, nước bưởi có chứa thành phần gần giống như insulin, giúp hạ đường huyết, tốt
với bệnh nhân tiểu đường, cao huyết áp, ăn bưởi thường xuyên giúp giảm cân.

5


Cùi bưởi: Vị ngọt đắng, tính ấm, tác động vào tỳ, thận và bàng quang, công dụng hóa

đàm, tiêu thực, hạ khí và làm khoan khoái lồng ngực, trị các bệnh như viêm loét ngoài
da, phụ nữ mang thai nôn nhiều, sán khí, chứng ho hen ở người già, chậm tiêu,…
(Việt Linh, 2004)
2.1.2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae
Giống Saccharomyces quan trọng nhất là loài Saccharomyces cerevisiae, được dùng
nhiều trong công nghiệp thực phẩm. Một số chủng nấm men dùng trong công nghiệp
sản xuất bánh mì, một số khác dùng trong công nghiệp rượu, bia, sản xuất glycerol
hoặc enzyme invertase.
2.1.2.1. Hình dạng tế bào nấm men
Nấm men có nhiều hình dạng khác nhau, thường chúng có hình cầu, hình elip, hình
bầu dục và cả hình dài. Hình dạng tế bào nấm men hình như không ổn định, nó phụ
thuộc vào tuổi của nấm men và phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy.

Hình 3: Nấm men Saccharomyces cerevisiae
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2001)
2.1.2.2. Kích thước tế bào nấm men
Tế bào nấm men thường có kích thước rất lớn, gấp 5 - 10 lần kích thước tế bào vi
khuẩn.
Kích thước trung bình của tế bào nấm men: dài 8 - 10 m, rộng 2 - 7 m. Kích thước
này cũng thay đổi, sự không đồng đều thấy ở các loài khác nhau, ở lứa tuổi khác nhau
và ở điều kiện nuôi cấy khác nhau.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2001)
2.1.2.3. Cấu tạo tế bào nấm men
Tế bào nấm men cũng như nhiều loại tế bào khác được cấu tạo chủ yếu từ các phần cơ
bản sau:
- Thành tế bào: Thành tế bào nấm men được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau.
Trong đó đáng kể nhất là: glucan, manan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác
như kitin.
- Màng nguyên sinh chất: Gồm các hợp chất phức tạp như protein, phospholipid,
enzyme permase.

6


- Nhân: Tế bào nấm men có nhân thật, nhân có hình bầu dục hay hình cầu,chứa protein
và acid nucleic.
Những thành phần khác như: Không bào, volutin, ty lạp thể, ribosom.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2001)
2.1.2.4. Các hình thức hô hấp của nấm men
Ở nấm men, hô hấp là quá trình khá phức tạp, nó xảy ra theo hai chiều hướng khác
nhau. Vì thế, người ta phân ra thành hai loại hô hấp: hiếu khí và yếm khí.
- Giống nhau:
+ Cả hai dạng hô hấp đều sinh ra năng lượng, năng lượng này dùng để cung cấp cho
cơ thể sống hoạt động và một phần thải ra bên ngoài.
+ Sản phẩm trung gian ban đầu đều giống nhau, nghĩa là tạo ra acid pyruvic.
+ Quá trình chuyển hóa của hai kiểu hô hấp đều có sự tham gia của những hệ enzyme
oxy hóa gần giống nhau.
- Khác nhau:
+ Hô hấp yếm khí là dạng hô hấp không có sự tham gia của oxy, còn hô hấp hiếu khí
thì ngược lại.
+ Sản phẩm của quá trình hô hấp hiếu khí là CO2 và H2O, còn sản phẩm của quá trình
hô hấp yếm khí là C2H5OH và CO2.
(Trần Thị Thùy Trang, 2003)
2.1.2.5. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men
Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi
trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy. Men ép chứa 75% nước và 25%
chất khô. Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau:
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của nấm men (%)
Thành phần

Lớn nhất

Trung bình

Nhỏ nhất

Protein

75

55

30

Glucid

40

32

24

Lipid

-

4

-

Tro (Khoáng)

11

9

5

“Nguồn: Lương Đức Phẩm, 1998”
- Protein chứa trong nấm men rượu thường có đủ các acid amin không thay thế được.
Về giá trị dinh dưỡng thì protein nấm men tương đương protein động vật nhưng giá trị
hơn protein thực vật. Ở nhiệt độ cao và bình thường, dưới tác dụng của protease có sẵn
trong nấm men, protein sẽ biến thành pepton, peptid và acid amin.
- Gluxit của nấm men chủ yếu là glycogen (C6H10O5)n, đây là chất dự trữ của tế bào,
theo thành phần cấu tạo thì glycogen giống như amylopectin nhưng khác là khối lượng
phân tử lớn hơn. Hàm lượng của nó trong tế bào nấm men tùy thuộc trước hết vào môi
trường dinh dưỡng. Trong môi trường dư đường, lượng glycogen tăng đáng kể. Trong
7


giai đoạn đầu lên men, nồng độ đường còn cao nên nấm men chứa nhiều glycogen.
Khi lượng đường giảm, nấm men sẽ sử dụng glycogen để duy trì sự sống. Dưới tác
dụng của α-amylase, glycogen sẽ biến thành maltose và dextrin.
- Chất béo là thức ăn dự trữ của nấm men và chứa chủ yếu trong nguyên sinh chất.
Trong nấm men còn chứa các chất tương tự chất béo như leucithin.
2.1.2.6. Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men
Nấm men hoàn toàn không có cơ quan dinh dưỡng riêng biệt, các chất dinh dưỡng mà
chúng sử dụng chủ yếu được vận chuyển qua thành tế bào theo hai con đường cơ bản
sau:
- Con đường thứ nhất là thẩm thấu bị động: Trên thành tế bào nấm men có những lỗ
nhỏ, những lỗ này có tác dụng làm cho các chất dinh dưỡng vận chuyển vào trong tế

bào từ môi trường bên ngoài nhờ áp suất thẩm thấu. Ngược lại, chất thải trong quá
trình trao đổi chất cũng được thải qua những lỗ này.
- Con đường thứ hai là hấp thu thức ăn một cách chủ động: Các thành phần dinh
dưỡng không có khả năng xâm nhập vào tế bào thì lập tức có hệ permease hoạt hóa.
Permease là một protein hoạt động, chất này sẽ liên kết với chất dinh dưỡng hình
thành hợp chất và hợp chất này chui qua thành tế bào vào trong, tại đây chúng tách ra
và permease lại tiếp tục làm công việc vận chuyển.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2001)
2.1.2.7. Sinh dưỡng của tế bào nấm men
Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thu chọn lọc trên bề mặt của tế bào
và sau đó khuếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào
trong trường hợp này đóng vai trò là lớp màng bán thấm ngăn cách, điều khiển các
chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm của
hoạt động sống. Để cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có
phân tử lượng thấp và hòa tan vào trong nước, một phần các chất dinh dưỡng chuyển
hóa thành các hợp chất cao phân tử như: protein, glucid, lipid,… trong tế bào và xây
dựng thành tế bào mới.
Nấm men cũng giống như các cơ thể thực vật khác cần các nhu cầu dinh dưỡng như:
oxy, carbon, nitơ, kali, magie.
- Oxy, hydro, cacbon: Oxy, hydro cung cấp cho tế bào nấm men từ môi trường. Nguồn
cung cấp carbon là các loại đường khác nhau. Ở những giai đoạn nhất định, nấm men
còn sử dụng nguồn carbon của acid amin.
- Nitơ: Nấm men không có enzyme ngoại phân giải protein, cho nên không thể phân
tách albumin của môi trường thành chất có khả năng hấp thụ và phải cung cấp ở dạng
hòa tan, có thể là dạng vô cơ hoặc hữu cơ. Dạng hữu cơ thường được sử dụng là acid
amin, pepton amid, ure. Dạng vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat.
- Các vitamin: Để đảm bảo cho sự sống, nấm men cần các vitamin như B1 có trong
thành phần của coenzyme cacboxylase, B2 ở dạng ester phosphoric, acid nicotic có
trong cozymase,… Biotin và acid paraamino benzoic là những chất kích thích cho sinh
trưởng của nấm men (Nguyễn Đình Thưởng, 2000).

- Chất khoáng: Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của tế bào nấm
men. Trước hết là phospho, có trong thành phần của nucleoprotein polyphosphate của
8


nhiều enzyme và của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu. Chúng tạo
thành mối liên kết có năng lượng hơn. Lưu huỳnh tham gia vào thành phần của một số
acid amin, albumin, sinh tố và một số nguyên tố vi lượng như magie, sắt có ảnh hưởng
đến quá trình sinh lý, sinh hóa của nấm men. Magie tham gia vào nhiều phản ứng
trung gian của sự lên men. Sắt tham gia vào thành phần enzyme của sự hô hấp và các
quá trình khác. Nấm men cần nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men tham
gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện hồi phục phosphoric hóa của acid pyruvic.
Mangan đóng vai trò tương tự magie.
2.1.2.8. Các hình thức sinh sản của nấm men
Khi nghiên cứu đặc tính di truyền của nấm men tại Đan Mạch (1935), ông Carlsberg
phát hiện, các loài thuộc giống Saccharomyces có thể biến đổi giữa hai dạng đơn bội
và nhị bội.
Tế bào nấm men có hai giới tính α và a. Các tế bào đơn bội sinh ra α và a được hình
thành qua nguyên phân bằng cách nẩy chồi. Chúng kết hợp với nhau thành bào tử
luỡng bội aα. Khi gặp điều kiện dinh dưỡng kém, chúng giảm phân tạo nang chứa 4
bào tử: 2α và 2a. Sau đó, tế bào sinh sản theo kiểu vô tính hoặc hữu tính.

Hình 4: Chu kỳ sinh sản của nấm men Saccharomyces
(1): Quá trình sinh sản vô tính (nẩy chồi)
(2): Quá trình sinh sản hữu tính (giao hợp)
(3): Quá trình tạo nang chứa 4 bào tử

Quá trình sinh sản của nấm men liên quan chặt chẽ đến sự nẩy chồi. Chồi tách khỏi tế
bào mẹ khi có kích thước bằng tế bào mẹ và bắt đầu sinh sản. Thời gian thế hệ là chu
kỳ sinh sản được tính là khoảng thời gian giữa hai lần phân chia. Thời gian thế hệ của

nấm men Saccharomyces cerevisiae là 2 giờ. Quá trình nẩy chồi diễn ra đồng thời với
sự bắt đầu tổng hợp ADN. Quá trình này liên quan đến hiện tượng làm mềm vỏ tế bào
bằng enzyme lytic, enzyme này tác dụng lên polysaccaride của thành vỏ tế bào. Từ
chồi mới hình thành các vật liệu mới của tế bào lớn dần lên, hình thành vách ngăn
chitin, mannan, glucan. Chồi tách ra và để lại sẹo.
(Lương Đức phẩm, 2006)

9


2.2. Cơ sở khoa học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
2.2.1. Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu
Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là
chất xúc tác sinh học. Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta
chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau. Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính là
lên men yếm khí (kị khí) và lên men hiếu khí.
Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ
chuyển hóa đường thành ethanol và CO2.
Quá trình lên men rượu được chia làm hai thời kỳ chính:
- Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm men
phát triển sinh khối.
- Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ
các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh
học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO2.
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
2.2.2.1. Oxy
Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc giống Saccharomyces.
Chúng là nhóm vi sinh vật kị khí tùy tiện. Khi trong môi trường có đủ lượng oxy, nấm
men phân hủy đường để dùng làm nguồn năng lượng và tham gia cấu tạo tế bào tăng
sinh khối.

Trường hợp thiếu oxy (kị khí), nấm men sử dụng phần oxy hòa tan trong môi trường
để sinh trưởng và chủ yếu là lên men.
Trong quá trình lên men giai đoạn đầu, yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản,
phát triển tăng sinh khối. Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy
bằng cách lắc hoặc sục khí.
2.2.2.2. Nhiệt độ
Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến đời sống của nấm men, đến quá trình lên men và
chất lượng của sản phẩm.
Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác định được khoảng nhiệt độ
lên men rượu vang trắng thích hợp là 15 - 30oC, nếu lên men ở những thang độ thấp
hơn thì càng tốt. Còn lên men rượu vang đỏ (nước quả lẫn với xác quả) phải chiết xuất
các chất thơm và polyphenol từ vỏ quả nên cần thang độ cao hơn, thường là 25oC.
Nhiệt độ lên men cao, thời gian của quá trình lên men ngắn, độ cồn có thể thấp, đường
sót còn nhiều và hương vị của sản phẩm có khi không tốt.
2.2.2.3. Hàm lượng đường
Đường là nguồn dinh dưỡng quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm
men và quá trình lên men. Đường cung cấp năng lượng và carbon cho nấm men hoạt
động, dạng glucose là thích hợp nhất vì tất cả các loài men đều đồng hóa được. Tỉ lệ
đường càng cao thì tạo thành nhiều ethanol, cho nên thêm đường vào nước quả là một
biện pháp rất phổ biến.

10


Môi trường có nồng độ đường từ 10 - 25% thuận lợi cho sự lên men. Khi nồng độ
đường từ 25% trở lên thì sự lên men khó khăn và chậm. Dung dịch đường có nồng độ
rất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của
nấm men, thời gian lên men sẽ kéo dài, sử dụng đường không triệt để, hiệu suất tạo
thành rượu giảm, lượng rượu tạo ra không nhiều. Ngược lại, môi trường lên men có
nồng độ đường quá thấp sẽ không đủ cơ chất cho nấm men họat động.

2.2.2.4. pH của môi trường
Trong thực tế, khi lên men những dịch quả chua thường được rượu vang ngon. Đối với
dịch quả thường có độ pH từ 2,8 - 3,8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được.
Vùng pH tối thích của nấm men là 4 - 6.
Trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị môi trường nước quả có độ pH
bằng 3,0 - 3,5.
2.2.2.5. Ảnh hưởng của CO2
Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản
của nấm men vang. Theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi:
- Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 0,25% trọng lượng CO2 thì việc sinh sản
của nấm men bị đình trệ.
- Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 1,5% trọng lượng CO2 thì nấm men không
còn sinh sản được nữa.
- Với hàm lượng CO2 1,5% ở nhiệt độ 150C sẽ có áp suất là 7,7 atm, nấm men vẫn
sống và tiếp tục lên men kị khí.
2.2.2.6. Ảnh hưởng của ethanol
Sản phẩm của quá trình lên men kị khí là ethanol. Ethanol kìm hãm hoạt động sống
của tế bào nấm men, tuy nhiên mức độ kìm hãm khác nhau đối với các chủng, nòi nấm
men khác nhau. Ví dụ, đối với S.ellipsoideus có thể chịu đựng được 18%V ethanol
nhưng đối với Kl.apiculata chỉ chịu đựng được từ 4 - 6%V ethanol. Khả năng chịu
đựng ethanol của nấm mốc, vi khuẩn kém hơn nhiều so với nấm men. Điều này thực
sự có ý nghĩa lớn trong sản xuất, bởi vì khi quá trình lên men kị khí bắt đầu xảy ra thì
những sản phẩm ethanol hình thành trong môi trường có tác dụng kìm hãm mạnh mẽ
nấm mốc, vi khuẩn (luôn có đi kèm trong dịch nho) và sau đó là ức chế những nấm
men dại đi lẫn với S.ellipsoideus, để rồi phải nhường môi trường cho nấm men vang
hoạt động.
(Lê Ngọc Tú và ctv, 2002)
2.3. Kỹ thuật cố định tế bào
2.3.1. Phương pháp cố định tế bào trên bề mặt chất mang
Phương pháp gắn tế bào lên bề mặt chất mang

- Vật liệu: Thủy tinh xốp, cellulose, than, các oxide kim loại, cao lanh,…
- Nguyên tắc thực hiện: Thông qua các liên kết cộng hóa trị, liên kết tĩnh điện, lực
Vandewalls. Các phương pháp gắn này cụ thể dựa trên những nguyên tắc sau:
+ Gắn tế bào bằng liên kết ion: dựa vào sự tích điện trái dấu giữa tế bào và chất mang.
+ Gắn tế bào bằng liên kết cộng hóa trị: có thể xảy ra hai trường hợp:
11


* Trường hợp 1: Chất mang có chứa các nhóm có thể tham gia trực tiếp với nhóm
amin của protein vi sinh vật.
* Trường hợp 2: Phải hoạt hóa chất mang bằng cách gắn lên chất mang những chất có
khả năng phản ứng . Tiếp theo đó, là tạo liên kết giữa các nhóm trên chất mang với tế
bào vi sinhvật.
- Ưu và nhược điểm: Phương pháp này có thể tạo được những liên kết hóa học mạnh
giữa tế bào và chất mang. Tuy nhiên, để tạo ra các mối nối đồng hóa trị này thường tốn
công và đắc tiền.
Phương pháp hấp phụ
- Vật liệu: Sử dụng các chất có hoạt tính bề mặt mạnh như: cellulose, agarose,
polyacrylamide, chitin, nylon, thủy tinh…
- Nguyên tắc thực hiện: Dựa vào cơ chế hấp phụ. Có thể xảy ra các trường hợp sau:
+ Thứ nhất, chất mang có nhiều lỗ xốp, tế bào vi sinh vật bám vào các lỗ xốp và toàn
bộ bề mặt chất mang.
+ Thứ hai, đối với chất mang không có lỗ xốp (thủy tinh), tế bào sẽ bám trên bề mặt
chất mang.
+ Thứ ba, khi chất mang tích điện (nhựa trao đổi ion), chúng sẽ tạo liên kết ion.
- Phương pháp thực hiện: tế bào vi sinh vật được phối trộn với chất mang trong môi
trường lỏng, khuấy trộn trong điều kiện thích hợp, sau đó rửa bã để loại bỏ phần tế bào
vi sinh vật dư.
- Ưu và nhược điểm: Phương pháp này dễ thực hiện, đơn giản. Tuy nhiên, liên kết vật
lý rất yếu nên vi sinh vật dễ tuột khỏi chất mang.

2.3.2. Phương pháp nhốt tế bào vào hệ gel
- Vật liệu: Có thể sử dụng các loại sau:
+ Ion gel: các polymer mà tế bào gắn kết với nhau tạo thành mạng lưới bằng liên kết
ion.
+ Covalent gel: polymer gắn với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành mạng lưới.
+ Non-covalent gel: polymer gắn với nhau thường bằng liên kết hydro.
+ Cryogel: là cấu trúc gel polymer mới được tạo bởi phương pháp lạnh đông các tiểu
phần polymer có phân tử lượng cao hay thấp.
+ Aginate là vật liệu lấy từ rong biển, có khả năng tạo gel tốt, rất tốt để bao gói
enzyme hay tế bào.
- Nguyên tắc thực hiện: Trong hệ gel, các polymer sẽ tạo thành mạng lưới bao bọc tế
bào. Mạng lưới có lỗ nhỏ đến mức tế bào không thể ra ngoài, nhưng đủ lớn để cơ chất
và sản phẩm chui vào.
+ Đối với chất mang tạo liên kết ion, trộn chung huyền phù tế bào và hỗn hợp chất
mang đa điện tích và dung dịch đa điện tích trái dấu.
+ Với chất mang polymer như covalent: trộn huyền phù tế bào vi sinh vật với các
monomer rồi đem trùng hợp, hoặc trộn chung với polymer để tạo liên kết giữa các sợi
polymer.
12


+ Đối với gel aginate: Đầu tiên gel alginate được đun sôi và để nguội đến 30oC. Sau
đó, khuấy trộn alginate và huyền phù tế bào với tỷ lệ 1:1, khuấy nhẹ 30 vòng / phút,
trong 5 - 10 phút. Tạo hình, cố định trong dung dịch CaCl2. Tiếp theo, rửa nước vô
trùng. Cuối cùng bảo quản lạnh.
- Ưu & nhược điểm: Phương pháp này có hiệu suất cao, tế bào ít bị rửa trôi. Tuy
nhiên, vì nằm trong khuôn gel nên không chịu được khuấy trộn. Các tế bào trong
khuôn gel phân bố không đồng đều, các tế bào nằm trên bề mặt sẽ tham gia lên men.
Đồng thời sản phẩm trao đổi chất làm trương nở hạt gel, gây bể vỡ.
2.4. Các phụ gia (hóa chất) sử dụng trong nghiên cứu

2.4.1. Đường saccharose
2.4.1.1. Cấu tạo và tính chất
Saccharose có công thức cấu tạo là C12H22O11,ở dạng tinh thể trắng, được cấu tạo từ
hai phân tử đường đơn là glucose và fructose. Saccharose rất phổ biến trong giới thực
vật, đặc biệt chiếm tỉ lệ cao trong cây mía (14 - 20%), trong củ cải đường (16 - 20%).
Saccharose dễ tan trong nước, kết tinh từ dung dịch nước sẽ cho những tinh thể lớn.
Nồng độ saccharose trong dung dịch nước có thể xác định bằng phân cực kế hay
đường kế.
Saccharose dễ bị thủy phân trong môi trường acid hay ngay cả với acid yếu nhất như
H2O + CO2 tạo thành D-glucose và D-fructose. Hiện tượng này gọi là sự nghịch đảo
đường. Saccharose cũng dễ bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme saccharase.
2.3.1.2. Tác dụng của đường
- Tạo vị ngọt cho sản phẩm, làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm.
- Kìm hãm sự phát triển của một số loại vi sinh vật có hại.
- Cung cấp cơ chất cho nấm men lên men rượu.
(Trần Xuân Hiển, 2010)
2.4.2. Acid citric (E330)
- Nguồn gốc: tồn tại trong rau quả, trái cây nhưng nhiều nhất trong các loại trái cây
thuộc họ cam, quít. Trong công nghiệp, acid citric được sản xuất từ rỉ đường bằng
phương pháp lên men acid citric.
- Cấu tạo hóa học:

Hình 5: Cấu tạo hóa học của acid citric
- Đặc tính: Acid citric là một acid hữu cơ yếu, không màu hay màu vàng, không mùi,
vị chua, dễ bị thủy phân bởi nhiệt độ, hòa tan tốt trong nước và ethanol.
(Trần Xuân Hiển, 2010)

13

2.4.3. Natri bisulfit (NaHSO3)
Natri bisufit là một hợp chất hóa học với công thức là NaHSO3, nó là một chất phụ gia
với chỉ số E222.
Theo Lương Đức Phẩm (2006), lượng SO2 cho phép trong dịch quả là từ 30 - 120 mg/l
có tác dụng chống oxy hóa, diệt tạp khuẩn, men dại, khi lên men tạo điều kiện cho
nấm men sinh ra một ít glycerin làm hoàn thiện vị cho rượu vang.
(Trần Xuân Hiển, 2010)
2.5. Các quá trình, nguyên lý chế biến và bảo quản có liên quan
2.5.1. Quá trình chần
Mục đích của quá trình chần:
- Vô hoạt enzyme và tiêu diệt một số vi sinh vật, giúp màu sắc nguyên liệu không bị
xấu đi, chần làm cho hệ thống các enzyme peroxidase, polyphenoloxidase trong các
nguyên liệu rau quả bị đình chỉ, không tạo thành các chất màu.
- Thủy phân protopectin thành pectin, giúp các quá trình xử lý sau đó được dễ dàng
hơn.
- Làm thay đổi thể tích, khối lượng nguyên liệu để các quá trình chế biến sau thuận lợi.
- Loại trừ các chất không thích hợp như các chất gây ra vị đắng và các chất có vị
không thích hợp.
- Tăng độ thẩm thấu của chất nguyên sinh, làm cho dịch bào thoát ra dễ dàng, hoặc
dung dịch dễ ngấm vào tế bào.
- Tiêu diệt các vi sinh vật bám bên ngoài nguyên liệu.
(Đào Văn Thanh, 2005)
2.5.2. Quá trình ép
Tác dụng của quá trình ép là phân chia pha lỏng rắn trong vật liệu (tách chất lỏng đã
được giải phóng ra khỏi tế bào còn nằm trong vật liệu ra ngoài). Chất lỏng là sản phẩm
cần thu.
Dịch ép là một hệ keo phức tạp gồm thành phần chủ yếu là một số chất hòa tan kể cả
một ít chất không tan. Yêu cầu dung dịch có độ tinh khiết cao. Độ tinh khiết là tỉ lệ
giữa hàm lượng chất tan chủ yếu và tổng các chất tan trong dung dịch được tính bằng
% chất rắn thu được là sản phẩm đặc còn ít nước.

Quá trình ép là một quá trình cơ học, chủ yếu là biến đổi về vật lý như biến đổi về cấu
trúc, trạng thái liên kết, tỉ lệ hai pha lỏng - rắn, hoặc lỏng - đặc, sự giảm độ xốp, tăng
sự kết dính giữa các phân tử.
Không có sự thay đổi đáng kể về hóa học, sinh hóa, tuy nhiên có thể có sự tổn thất
vitamin, các hoạt chất được giải phóng ra khỏi tế bào, các enzyme cũng có khả năng
giải phóng ra khỏi tế bào, có khả năng oxy hóa mạnh hơn, khả năng bảo quản lâu dài
và tốt hơn do không còn có độ hỏng không khí, khi bảo quản ít bị biến đổi.
(Đào Văn Thanh, 2005)

14


2.5.3. Quá trình phối chế
Nhằm điều chỉnh độ Brix và pH đến mức thích hợp để nấm men có thể phát triển tốt
trong dung dịch.
2.6. Các nghiên cứu trước đây
- Đỗ Dương Phương Thảo (2005) khi “nghiên cứu chế biến sản phẩm vỏ bưởi tẩm
đường” đã rút ra kết luận: Đối với công đoạn xử lý the và đắng, vỏ bưởi được chần
trong thời gian 5 phút, xả 2 lần sẽ có vị the và đắng thấp nhất (tỷ lệ nước chần : vỏ
bưởi là 3:1, nhiệt độ chần 95 - 100oC, tỷ lệ nước xả : vỏ bưởi là 4:1).
- Nguyễn Thị Huyền Trang (2011) khi “nghiên cứu chế biến rượu vang bưởi” đã rút ra
kết luận:
+ Với lượng đường ban đầu của dịch lên men là 22obrix, tỷ lệ nấm men bổ sung là
0,3%, kết hợp với điều chỉnh pH bằng 4,0 thì sản phẩm lên men tốt nhất, độ cồn sinh
ra cao nhất.
+ Dịch quả sau khi lên men được tiến hành lọc trong với hàm lượng agar xử lý là
0,5g/l thì sản phẩm có màu sắc và độ trong tốt nhất.
+ Nhằm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm thì tỷ lệ đường bổ sung là 0,3% và pH
được điều chỉnh về giá trị là 4,5 giúp sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, hậu vị lưu lại
tốt nhất và đạt giá trị cảm quan cao.

- Phan Ngọc Mỹ Hòa (2010) khi “nghiên cứu cố định nấm men Saccharomyces
cerevisiae trên bã mía để sản xuất rượu dâu tằm” đã rút ra kết luận:
+ Mật độ nấm men của dung dịch là 15.107để cố định đem lại kết quả tốt.
+ Chiều dài bã mía dùng để cố định là 2 cm.
- Nguyễn Minh Dũng (2009) khi “ khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố pH và SO 2 đến
động học quá trình lên men chính rượu vang nho sử dụng nấm men cố định trên chất
mang Bacterial cellulose” đã rút ra kết luận:
+ Mật độ tế bào nấm men sử dụng để lên men rượu vang nho là 5.106 tb/ml.
+ Thời gian lên men sản phẩm rượu vang nho là 14 ngày đem lại kết quả tốt.

15


Chương 3
Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.1. Phương tiện nghiên cứu
3.1.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Nông
Nghiệp & TNTN, Trường Đại Học An Giang.
Thời gian nghiên cứu: tháng 12/2012 đến tháng 6/2013
3.1.2. Nguyên liệu
- Bưởi Năm Roi được mua tại chợ Long Xuyên.
- Đường saccharose tinh luyện (RE) được mua tại chợ Long Xuyên.
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae.
3.1.3. Hóa chất
- Acid citric
- Na2CO3
- Natri bisulfit (NaHSO3)
Và các hóa chất khác dùng để phân tích đường, acid tổng, vitamin C.
3.1.4. Dụng cụ và thiết bị

- Tủ đông
- Máy ép trái cây
- pH kế
- Brix kế
- Cân điện tử, cân phân tích
- Kính hiển vi và buồng đếm nấm men
Và một số dụng cụ thông thường khác.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
Các thí nghiệm được tiến hành với ba lần lặp lại. Khi khảo sát công đoạn đầu, cố định
các thông số kỹ thuật của công đoạn sau dựa trên số liệu tham khảo. Chọn các thông
số kỹ thuật tối ưu của thí nghiệm trước sử dụng cho các thí nghiệm ở công đoạn sau.
Các số liệu thu thập sẽ được vẽ đồ thị bằng chương trình Microsoft Excel và xử lý
thống kê bằng phương pháp phân tích ANOVA sử dụng phần mềm Portable
Statgraphics Centurion 15.2.11.0 với sự kiểm tra mức độ ý nghĩa của các nghiệm thức
qua LSD ở độ tin cậy 95% (P = 0,05).

16


3.2.2. Quy trình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi
Bưởi

Rửa

Tách vỏ

Vỏ bưởi

Múi bưởi

Gọt vỏ xanh, cắt nhỏ

Ép

Chần - Xả

Phối chế

Ép

Thanh trùng

Sấy (70oC)

Nhân giống

Nấm men

Tiệt trùng (121oC, 20 phút)

Pha loãng

Dịch bưởi

Đường
Acid citric / Na2CO3
NaHSO3 (0,01%, 30 phút)

Phối trộn - Cố định

Rửa chất mang

Nước vô khuẩn

Nấm men cố định trên vỏ bưởi
bbuobưởi
Hình 6: Quy trình cố định nấm men S. cerevisiae trên vỏ bưởi dự kiến
17


Thuyết minh quy trình:
- Nguyên liệu bưởi: Chọn loại bưởi Năm Roi tươi tốt, không bầm dập, sâu thối, độ
chín vừa phải.
- Rửa: Bưởi sau khi mua về được đem rửa sạch bề mặt vỏ bên ngoài nhằm giảm tỷ lệ
nhiễm bẩn và nhiễm khuẩn trước khi đưa vào sử dụng.
- Tách vỏ: Sau đó, bưởi được đưa vào công đoạn tách vỏ.
- Ép: Phần thịt múi bưởi được ép lấy dịch quả.
- Phối chế: Dịch bưởi được pha loãng với tỷ lệ dịch bưởi : nước là 1:1, sau đó điều
chỉnh độ brix bằng cách bổ sung đường, điều chỉnh pH bằng cách bổ sung acid citric
hoặc Na2CO3 để tạo điều kiện thích hợp cho nấm men phát triển.
- Thanh trùng: Cần thanh trùng dịch bưởi bằng NaHSO3 0,01% trong 30 phút để tiêu
diệt các vi sinh vật tạp.
- Nhân giống: Bổ sung nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần vào dịch bưởi và
tiến hành nhân giống ở điều kiện nhiệt độ thường.
- Pha loãng: Dùng dịch bưởi đã điều chỉnh độ Brix, pH và thanh trùng để pha loãng
dịch huyền phù nấm men đạt mật độ theo yêu cầu.
- Gọt vỏ xanh, cắt nhỏ: Phần vỏ quả được gọt bỏ phần xanh, giữ lại phần thịt trắng, cắt
nhỏ thành từng miếng vuông có kích thước dài x rộng là 1cm x 1cm.
- Chần - Xả: Vỏ bưởi được chần ở nhiệt độ 95 - 100oC trong 5 phút và xả hai lần bằng

nước sạch để loại bỏ vị the đắng, sau đó vắt ráo.
- Sấy: Vỏ bưởi sau khi vắt ráo được sấy ở 70oC đến khối lượng ban đầu để độ ẩm luôn
cố định.
- Tiệt trùng: Tiến hành tiệt trùng vỏ bưởi ở 121oC trong 20 phút để tiêu diệt các vi sinh
vật tạp.
- Phối trộn - Cố định: Trộn vỏ bưởi vào dịch huyền phù nấm men, nấm men sẽ phát
triển ở trên và cả bên trong vỏ bưởi.
- Rửa chất mang: Sau khi cố định, vớt vỏ bưởi ra khỏi dịch huyền phù nấm men và rửa
bằng nước vô khuẩn.

18


3.2.3. Quy trình lên men rượu bưởi bằng nấm men cố định
Bưởi

Rửa

Tách vỏ

Ép

Phối chế

Thanh trùng

Bổ sung nấm men cố định

Đường
Acid citric / Na2CO3

NaHSO3 (0,01%, 30 phút)

Nấm men cố định

Lên men

Lọc

Thành phẩm

Hình 7: Quy trình lên men rượu vang bưởi bằng nấm men Saccharomyces
cerevisiae cố định trên vỏ bưởi dự kiến
Thuyết minh quy trình:
Bưởi sau khi mua về đem rửa sạch, tách vỏ, múi bưởi ép lấy nước. Nước bưởi được
pha loãng theo tỷ lệ dịch bưởi : nước là 1:1, phối chế với đường và acid citric hoặc
Na2CO3 để dung dịch đạt độ Brix và pH theo yêu cầu. Sau đó, dịch bưởi được thanh
trùng bằng NaHSO3 0,01% trong 30 phút. Bổ sung nấm men cố định với mật độ theo
yêu cầu để tiến hành lên men. Sau khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành lọc thu
thành phẩm.
19