LÊN MEN rượu GỪNG từ bã NGUYÊN LIỆU của QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT TINH dầu

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LÊN MEN RƯỢU GỪNG TỪ BÃ NGUYÊN
LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT
TINH DẦU
Người hướng dẫn : ThS. TRẦN BỘI AN
ThS. TRẦN THỊ TƯỞNG AN
Người thực hiện:
Lớp

:

Khoá

: 18

NGUYỄN THỊ HỒNG PHÚC

14060301

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019.


2
2

LỜI CẢM ƠN

Tôi rất vui và tự hào vì mình là sinh viên của ngành Công Nghệ Sinh Học -Trường
Đại học Tôn Đức Thắng. Ở dưới mái trường tôi được sự dạy dỗ của các thầy, cô các anh
chị, những người luôn chia sẻ những kinh nghiệm học tập và kinh nghiệm trong cuộc
sống cho tôi. Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Con cảm ơn đến công nuôi dưỡng sinh thành của cha, mẹ - người đã luôn động 6h
thần và truyền đạt kinh nghiệm sống cho con trong suốt quá trình học tập của con.
Em xin cảm ơn Cô – ThS. Trần Thị Tưởng An – người đã dõi theo em, đã tận tình
chỉ bảo với tất cả tình thương và trách nhiệm, truyền đạt cho em những kiến thức và kinh
nghiệm vô cùng quý báu trong suốt thời gian em thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn các anh chị cán bộ Phòng thí ghiệm Nhiên liệu sinh
học và Biomass trường Đại học Bách Khoa – đã tạo mọi điềukiện thuận lợi về trang thiết
bị thí nghiệm và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm việc tại phòng thí nghiệm.
Tôi xin cảm ơn bạn bè của tôi – tập thể lớp Công nghệ Sinh Học 14060301 khóa
18, những người bạn đã cùng nhau chia sẻ niềm vui nỗi buồn, cùng nhau học tập với tôi.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 1 năm 2019.
Nguyễn Thị Hồng Phúc


3
3

LỜI CAM ĐOAN
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐHQG TP. HỒ CHÍ MINH
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn
khoa học của Ths. Trần Bội An và Ths. Trần Thị Tưởng An. Các nội dung nghiên cứu, kết
quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây.
Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được

chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu
của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về
nội dung luận văn của mình. Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến
những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có).
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Phúc


4
4

TÓM TẮT
Tinh dầu hiện nay đang là sản phẩm được sử dụng phổ biến, trong đó có tinh dầu gừng
- sản phẩm có nhiều công dụng chữa bệnh và được ưa chuộng. Quá trình sản xuất tinh dầu
sẽ thải ra môi trường một lượng bã lớn. Để tận dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn này
và kết hợp cùng giống nấm men S.Cerevisiae sẽ tạo ra được sản phẩm rượu vang. Sản
phẩm này vừa mang lại lợi ích kinh tế và thân thiện với môi trường.
Để có thể sản xuất loại rượu này cần trải qua giai đoạn tiền xử lý bằng acid citric và
thủy phân bằng enzyme để thu được hàm lượng đường ban đầu cung cấp dinh dưỡng cho
nấm men phát triển. Sau đó tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên
men rượu như: thời gian lên men (3 ngày đến 7 ngày), tỉ lệ giống (1% đến 9%), hàm
lượng đường (16-240Bx), pH (3.5-5), nhiệt độ (27-330C). Qua các khảo sát đó chọn ra
được điều kiện tối ưu nhất để lên men rượu.
Sản phẩm rượu thu được có độ cồn 8.6%, lượng đường 13.5Bx, vị ngọt dịu, có mùi
thơm đặc trưng của rượu, hậu vị đắng. Sản phẩm này rất phù hợp với phụ nữ và các buổi
tiệc nhẹ.

5
5
MỤC LỤC


6
6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
S.Cerevisiae: Saccharomyces Cerevisiae
HPLC: High Performance Liquid Chromatography
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TXL: Tiền xử lý


7
7

DANH MỤC BẢNG


8
8

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Cây gừng
Hình 2.2 Các giống gừng ở Việt Nam
Hình 2.3 Tinh dầu gừng

Hình 2.4 Phân loại rượu vang theo màu sắc
Hình 2.5 Nấm men………………………………………………………………………9
Hình 2.6 Cơ chế quá trình lên men ethanol…………………………………….……...12
HÌnh 2.7 Rượu vang quả mơ……………………………………………………….…..15
Hình 2.8 Rượu táo mèo rơm vàng……………………………………………….……..15
Hình 2.9 Rượu vang khóm………………………………………………………….….16
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm……………………………………………….………18
Hình 3.2 Quy trình lên men rượu vang bã gừng…………………………………….….19
Hình 4.1 Bã gừng sau khi ép…………………………………………………….……...29
Hình 4.2 Ảnh hưởng của tiền xử lý đến lượng đường khử và cồn………………….….29
Hình 4.3 Ảnh hưởng của thời gian tiền xử lý…………………………………………...31
Hình 4.4 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến các chỉ tiêu chất lượng của rượu….…33
Hình 4.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống lên men đến các chỉ tiêu chất lượng của rượu…...35
Hình 4.6 Ảnh hưởng của đường lên men đến các chỉ tiêu chất lượng của rượu…….…37
Hình 4.7 Ảnh hưởng của pH lên men đến các chỉ tiêu chất lượng của rượu…………...39
Hình 4.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến các chỉ tiêu chất lượng của rượu……...41
Hình 4.9 Sản phẩm rượu vang bã gừng………………………………………………….42


9
9

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Rượu vang trái cây là loại thức uống rất phổ biến hiện nay. Cùng với năng suất gừng
hiện tại của nước ta đạt gần 60 tấn/ha theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp Việt Nam 2018
đó là chưa kể đến kĩ thuật canh tác và thu hoạch của người dân ngày càng tiến bộ nên
lượng gừng sẽ tăng đáng kể trong những năm gần đây. Trong công nghiệp sản xuất tinh
dầu hiện nay, tinh dầu gừng chứa nhiều hợp chất kháng viêm, kháng khuẩn rất tốt nên
việc sản xuất tinh dầu này cũng phát triển mạnh. Bên cạnh lượng tinh dầu sản xuất ra khá

cao thì phế phẩm của quá trình sản xuất tinh dầu chủ yếu là bã gừng cũng tương đối
nhiều. Nhưng hầu như lượng phế phẩm này thải ra chưa được tái sử dụng hiệu quả. Chúng
ta có thể tận dụng được lượng bã gừng thải ra để sản xuất rượu vang giúp giải quyết tối
ưu lượng phế phẩm thải ra và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, trước khi lên men
rượu vang cần phải tiền xử lý và thủy phân bã gừng để tạo ra được một lượng đường từ
cellulose ban đầu cung cấp cho quá trình lên men rượu.
1.2 Mục tiêu cần đạt
-

Khảo sát khả năng lên men rượu từ bã gừng nguyên liệu của quá trình sản xuất tinh

-

dầu.
Lựa chọn những điều kiện lên men để tối ưu hóa sản phẩm rượu vang bã gừng.

1.3 Nội dung nghiên cứu
-

Khảo sát thành phần hóa học của bã gừng.
Thiết kế quy trình lên men rượu từ bã gừng.
Khảo sát nồng độ acid và thời gian tiền xử thích hợp.
Kiểm tra các chỉ tiêu sau lên men: độ cồn, hàm lượng đường khử, Brix, pH, mật độ
nấm men.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1 Giới thiệu về gừng
2.1.1 Nguồn gốc
Gừng có tên gọi khác trong đông y: Can Khương, Sinh Khương.

10
10
Tên tiếng Anh: Ginger, ginger root hoặc Zingiber.
Tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe 1807 thuộc họ Gừng (Zingiberaceae)
Bảng 2. 1 Phân loại khoa học của gừng
Giới
Ngành
Lớp
Phân lớp
Bộ
Họ
Chi
Loài

Plantae
Angiosperms
Monocots
Commelinids
Zingiberales
Zingiberaceae
Zingiber
Zingiber officinale Roscoe
(Nguồn: Hệ thống phân loại APG III (2009))

Hình 2. 1 Cây gừng

(Nguyễn Thanh

Vân, 2011)

Gừng

được

trồng

nhiều ở khu vực

Đông Nam Á và

được xem là gia vị

phổ biến ở khu vực

Châu Á. Theo một số

thông tin thì gừng

được trồng đầu tiên ở

Trung Quốc hoặc Ấn

Độ. Ở thế kỉ thứ 9,

gừng được du nhập vào Pháp và Đức. Sang thế kỉ thứ 10 gừng được biết đến ở Anh. Sau
đó, người Ả Rập mang rễ cây sang trồng ở Đông Phi vào thế kỉ 13 rồi được lan rộng ra
các nước khác.
2.1.2 Các giống gừng có ở Việt Nam
Theo thống kê ở Việt Nam, chi gừng gồm 11 loài [1], trong đó chỉ có một số loài gừng
được sử dụng phổ biến như:

-

Gừng trâu (Zingiber officinale Roscoe)
Gừng tía (Zingiber montanum)
Gừng đỏ (Zingiber Rubens Roxb)


11
11

(a)

(b)

(c)

Hình 2. 2 Các giống gừng ở Việt Nam (Hồ Thị Nguyệt Linh, 2003)
a) Gừng trâu

b) Gừng tía

c) Gừng đỏ

Năng suất gừng trung bình của Việt Nam năm 2018 theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp
Việt Nam là 60 tấn/ha.
2.1.3 Thành phần hóa học trong gừng.
Củ gừng được xem như là một vị thuốc quý cũng như là gia vị phổ biến của người dân
Việt Nam. Trong gừng có chứa rất nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, chống viêm nhiễm,
…
Gừng chứa các hợp chất chủ yếu như tinh dầu, alkaloid, tannin, acid hữu cơ và các chất

khử. Các hợp chất này hầu như rất có ích trong lĩnh vực y khoa và có hoạt tính sinh học
cao: kháng oxy hóa, kháng ung thư,… [2]
Tinh dầu gừng chiết được bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước có màu vàng, có mùi đặc
trưng, chứa các cấu tử chính là β-Tumerone, α -Citral, Trans -Geraniol, Cis-Citral,
(-)-β-Fenchol, β-Citronellol, (-)-Borneol, α - Tumerone, α-Curcumene, β-Eudesmol,
β-Sesquiphellandrene và Iso aromadendrene epoxide [2].
Bảng 2. 2 Thành phần hóa học có trong 100g củ gừng tười theo phân tích của Bộ
Nông Ngiệp Mỹ
Thành phần
Năng lượng
Carbohydrates
- Đường
- Tinh dầu
- Chất xơ thực phẩm
- Tinh bột
Chất béo

Trong 100g củ gừng tươi
333 kJ (80 kcal)
17,77 g
1,70 g
3%
5,0 g
3,7 %
0,75 g


12
12
Protein

Vitamin A
Vitamin C
Kali
Photpho

1,82 g
0 IU
5,0 mg (6%)
34 mg (5%)
415 mg (9%)
(Nguồn: USDA Cơ sở dữ liệu dinh dưỡng.)

2.1.4 Công dụng của gừng:
-

Gừng tươi được sử dụng như một gia vị trong bữa ăn hàng ngày, dùng để chế biến

-

các sản phẩm gừng mặn, mứt gừng và chè gừng.
Gừng khô dùng để chế biến gia vị (bột Cary), dùng làm chất thơm trong kỹ nghệ

-

thực phẩm và trong kỹ nghệ pha chế đồ uống.
Tinh dầu gừng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm và kỹ nghệ pha chế đồ

-

uống, thường cho vào nhựa dầu gừng để giảm độ cay của nhựa dầu.

Nhựa dầu được dùng làm chất thơm và cay trong kỹ nghệ thực phẩm, pha chế đồ

-

uống.
Trong Y học cổ truyền gừng tươi được gọi là sinh khương là vị thuốc tân ôn giải
biểu, tác dụng vào kinh phế, vị, tỳ, có tác dụng phát tán phong hàn, chữa cảm mạo
phong hàn, làm ấm dạ dày trong trường hợp bụng đầy trướng, không tiêu, khí
huyết ngưng trệ, chân tay lạnh. Ngoài ra còn có tác dụng hoá đờm, chỉ ho, lợi niệu,
giải độc, khử khuẩn.
2.1.5 Tình hình sản xuất tinh dầu gừng.

Chính vì tinh dầu gừng chứa nhiều hợp chất mang lại sức khỏe, kháng viêm, kháng ung
thư,… nên ngày nay nhu cầu sản xuất tinh dầu cũng tăng lên. Ngoài việc sản xuất tinh dầu
gừng thủ công theo từng hộ gia đình thì cũng có hàng loạt các công ty chuyên sản xuất
tinh dầu với các thiết bị chưng cất, tách chiết hiện đại để cho ra sản phẩm tinh dầu nguyên
chất đáp ứng nhu cầu tiêu dùng.


13
13

Hình 2. 3 Tinh dầu gừng (Minh Trang, 2016)
Hàm lượng tinh dầu chiếm 1-3% trọng lượng củ gừng nên với 100kg khối lượng gừng
nguyên liệu thì có thể tách chiết được 250mL tinh dầu gừng nguyên chất. Sau quá trình
chiết kiệt tinh dầu sẽ thải ra một khối lượng bã tương đối lớn khoảng 97kg bã gừng. Bã
gừng thường được nghiền nhỏ và trộn vào thức ăn gia súc, tuy nhiên, cách này không
mang lại được hiệu quả kinh tế cao.
2.2 Rượu vang
2.2.1 Định nghĩa và phân loại.

Rượu vang là loại thức uống có cồn được lên men chủ yếu từ trái cây. Rượu vang thường
được,lên men từ các,loại nấm men. Nấm men,sẽ sử dụng các loại đường có sẵn trong
nguyên liệu ban đầu hoặc được bổ sung thêm để biến đổi thành rượu và CO 2. Các loại
nguyên liệu và giống nấm men khác nhau sẽ cho ra những loại rượu khác nhau. Rượu
vang là sản phẩm,của một,quá trình phức tạp.bao gồm quá trình lên.men của nấm men, tỉ
lệ giống bổ sung, sự tác động từ bên ngoài và can thiệp của con người [3]. Dựa vào từng
tiêu chuẩn mà phân biệt các loại rượu vang.
-

Phân loại rượu vang theo màu:
Bảng 2. 3 Phân loại rượu vang theo màu


14
14
Loại rượu
Vang đỏ

Đặc điểm
Dựa vào thành phần màu sắc và hương vị từ vỏ nho. Rượu
vang đỏ.được làm từ.các giống nho màu tối. Nước ép từ hầu
hết các loại.nho tím thực sự là màu xanh lục; màu đỏ xuất phát
từ sắc tố anthocyan (còn gọi là anthocyanins) có trong vỏ của

Vang trắng

quả nho
Nho mà rượu vang trắng được sản xuất thường có màu xanh lá

Vang hồng

cây hoặc màu vàng.
Gần giống như vang đỏ, tuy nhiên, người ta đã loại bò vỏ nho
ngay sau khi ép, chỉ cho dịch ép nước nho lên men.

Hình 2. 4 Phân loại rượu vang theo màu sắc (Nguyễn Hải Thức, 2017)
2.2.2 Giá trị dinh dưỡng trong rượu vang.
Mùi vị của rượu vang rất đa dạng, nó tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào như: Giống
nguyên liệu, vụ thu hoạch, nhiệt độ, qui trình sản xuất... Ngoài ra, vị của rượu còn bị ảnh
hưởng một số yếu tố : lượng đường, tỉ lệ nấm men.
-

Đường: Sau quá.trình lên men, rượu vẫn sót lại.một lượng đường nhất định. Hỗn
hợp.đường sót sẽ kiềm hãm.sự phát triển của nấm.men nên hàm lượng đường còn
lại sẽ quyết định độ ngọt của rượu. Lượng đường trong rượu.còn lại càng nhiều thì

-

thành.phẩm rượu sau này càng ngọt.
Cồn là sản phẩm của quá trình lên men đường nhờ nấm men. Hàm lượng cồn có
trong rượu.là yếu tố quan trọng quyết định.mùi vị sản phẩm. Cồn có tính sát khuẩn
nên với hàm lượng cồn.không quá cao trong rượu vang có thể làm giảm nguy cơ


15
15
gây viêm loét dạ dày,… Dựa vào hàm lượng cồn người ta có thể phân biệt được
-

các loại rượu vang khác nhau.

Acid cũng là thành phần.quan trọng của rượu vang, lượng acid có trong rượu quyết
định.độ chua của sản phẩm. Rượu vang là thức uống có vị chua có pH nằm trong
khoảng 2,5-4,5. Acid trong rượu chủ yếu là acid hữu cơ như acid citric, acid tartric,
acid malic,… Acid hưu cơ này có tác dụng kháng khuẩn giúp ngăn chặn vi sinh vật
gây hư hỏng rượu. Tuy rượu có vị chua nhưng vẫn có vị ngọt của đường, cồn nên

-

hầu như các loại rượu vang rất dễ uống.
Tannin giúp tạo ra vị chát đặc trưng của rượu, nó quyết định đến thời gian ủ rượu.
Khi lượng tannin đạt đến hàm lượng cân bằng, không lấn át các vị khác lúc đó là

-

thời điểm lý tưởng để sử dụng rượu.
Vitamin: Sản phẩm rượu vang có chứa nhiều loại Vitamin A, C, D, B6,… giúp ngăn

-

ngừa lão hóa, chống oxy hóa,…
Các chất khoáng như Na+, K+, Ca2+, Fe2-, Cu2-,… chiếm hàm lượng thấp tuy nhiên
đóng vai trò rất quan trọng giúp làm tăng hương vị, tăng giá trị dinh dưỡng [4].
Nhờ những thành phần có trong rượu vang như trên mà rượu vang có thể mang đến
nhiều lợi ích cho sức khỏe con người. Sử dụng rượu vang điều độ có những tác

-

dụng tốt như:
Tránh lão hóa.
Có lợi cho tim mạch: tỷ lệ mắc bệnh tim mạch ở những người uống rượu vang điều

độ, thường xuyên thấp hơn so với những người không bao giờ uống rượu vang.
Bởi vì trong rượu vang có các chất chống lão hóa và chất chát. Tuy nhiên, tác dụng

-

tích cực này chỉ có ở rượu vang đỏ mà không có trong rượu mạnh.
Hỗ trợ tiêu hóa, hạn chế viêm loét dạ dày bởi vì trong rượu vang có chứa cồn và
acid nên có tác dụng diệt khuẩn cao.

Tuy nhiên việc lạm dụng rượu vang có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng
hơn: loạn nhịp tim, tăng huyết áp, đột quỵ,…
2.3 Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang.
Nấm men là một vi sinh vật nhân thực, đơn bào. Nấm men.thường có kích thước 3-5 μm.
Hầu hết các loài nấm men.đều sinh sản.vô tính bằng cách phân chia bất đối.xứng hay còn
gọi là nảy chồi. Nấm men là loài sinh vật hóa dị dưỡng.vì chúng chỉ sử dụng các hợp chất


16
16
hóa học.như là nguồn cung cấp.năng lượng chính và không cần sử dụng ánh sáng mặt
trời. Nguồn Carbon làm nguồn dinh dưỡng chính.chủ yếu được thu nhận từ các loại
đường đơn.như glucose và fructose hoặc.đường đôi như saccharose và maltose. Hầu hết
các loại nấm men đều phát triển tốt trong điều kiện pH trung tính hoặc pH acid. Mỗi loại
nấm men sẽ phát triển trong một điều kiện nhiệt độ nhất định. [5]
Nấm men là một trong số những loài vi sinh vật tồn tại rộng rãi trong môi trường. Nấm
men có thể tìm thấy trên vỏ của một số trái cây, trong đất, cũng có mặt trong hệ thực vật
đường ruột của động vật có vú và một số loài côn trùng và thậm chí cả môi trường biển
sâu.
Với tính chất phân bố rộng rãi, sinh sản nhanh và môi trường nuôi cấy đơn giản nên nấm
men có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như được sử dụng để lên men bánh mì, lên men

rượu, nghiên cứu trong di truyền học và sinh học tế bào.
2.3.1 Nấm men Saccharomyces Cerevisiae sử dụng trong lên men rượu vang.
2.3.1.1 Phân loại khoa học của Saccharomyces Cerevisiae.
Saccharomyces Cerevisiae là một trong những loại sinh vật được sử dụng phổ biến trên
thế giới. Nó được sử dụng rộng rãi trong quá trình lên men rượu, bia, bánh mì,…
Bảng 2. 4 Phân loại khoa học Saccharomyces Cerevisiae
Giới
Ngành
Phân ngành
Lớp
Bộ
Họ
Chi
Loài

Fungi
Ascomycota
Saccharomycotina
Saccharomycetes
Saccharomycetales
Saccharomycetaceae
Saccharomyces
S. cerevisiae
(Nguồn: Wikipedia)

2.3.1.2 Đặc điểm của nấm men Saccharomyces Cerevisiae.
-

Saccharomyces cerevisiae có dạng hình ovan, hình cầu, kích.thước 5-14 μm. Sinh
sản bằng cách tạo.chồi hoặc tạo bào tử (Hình 1.4.1.2.). Nguồn dinh.dưỡng chủ yếu

là đường như glucose, fructose, saccharose,…


17
17
-

Điều kiện ngoại cảnh.cũng có ảnh hưởng.rất lớn đến quá trình tăng.sinh khối và lên
men. S.Cerevisiae thường phát triển.tốt nhất ở nhiệt độ 28-30 oC, pH tối ưu là 4.5-

-

5.5.
S.cerevisiae không sử dụng trực tiếp đường saccharose để lên men mà nó sinh ra
enzyme invertase để có thể chuyển hóa saccharose thành glucose và fructose để sử
dụng.

Hình 2. 5 Nấm men (Leslie Ann Cruz, 2015)
-

Lên men bằng S.cerevisiae là quá trình lên men nổi. Trong quá trình sinh trưởng và
sinh sản.nấm men lơ lửng.trên bề mặt dịch lên men là chủ yếu. Khi quá trình lên
men kết thúc, các tế bào nấm men sẽ kết.chùm lại với nhau.tạo thành chuỗi nổi lên
bề mặt làm cho.khả năng tự trong của.rượu diễn ra chậm, khả năng.lắng của rượu

-

cũng yếu hơn.
Giống nấm men có thể tạo ra 12-13o cồn khi kết thúc quá trình lên men.
2.3.1.3 Ưu điểm của giống nấm men Saccharomyces Serevisiae

-

Khả năng lên men nhanh.và triệt để.
Có đặt tính.sinh lý, sinh hoá ổn định.trong thời gian dài.
Chịu đựng được.những yếu tố không.thuận lợi của môi trường. Đặc biệt là các chất

-

sát trùng, độ pH thấp và.nhiệt độ tương đối cao.
Chịu được.áp suất thẩm.thấu lớn, tức là chịu được nồng độ đường cao.
Lên men được nhiều loại đường.
Tạo ra nhiều ethanolvà ít tạo ra sản phẩm trung gian và phụ.


18
18
2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của nấm men
Saccharomyces Serevisiae.
2.3.2.1 Không khí O2
-

Giai đoạn đầu của quá trình lên men cần phải cung cấp một lượng lớn khí O 2 để

-

quá trình tăng sinh khối diễn ra tốt nhất.
Nếu có trải qua giai đoạn nhân giống cũng phải cung cấp đầy đủ O 2 bằng cách sục

-

khí và lắc 24h.
Khi trong môi trường có khí O2 thì nấm men sẽ sử dụng đường để cung cấp năng

-

lượng và tăng sinh khối.
Khi quá trình lên men bắt đầu cần ngừng việc cung cấp không khí để nấm men bắt
đầu phân giải đường tạo cồn.
2.3.2.2 Nhiệt độ

-

Tùy giống nấm men mà có.một nhiệt độ lên men tối ưu. Đối với S.Serevisiae có
giới hạn nhiệt độ.trong khoảng 5oC-50oC, nhiệt độ topt= 28-32 oC. Nhiệt độ có ảnh
hưởng rất lớn đến.quá trình lên men.
2.3.2.3 Đường

-

Trong dịch lên men người.ta thường bổ sung thêm.đường saccharose để.đảm bảo

-

cung cấp.đầy đủ năng lượng.để nấm men lên men, ổn định chất lượng rượu.
Hầu như các loại nấm men có thể phát triển được trong.môi trường có chứa hàm
lượng đường 18-24 oBx.
2.3.2.4 pH

-

Nấm men có thể phát triển trong môi trường pH 2-8 và phát.triển mạnh nhất ở pH
4,5-5. Vi khuẩn cũng bắt.đầu phát triển khi pH lớn hơn 4,2. Do đó khi môi trừờng

-

có pH nhỏ hơn 4,2 thì chỉ.có nấm men phát triển.
Dựa vào điều kiện này, người ta điều.chỉnh pH môi trường về pH = 3,8-4 để nuôi
cấy.hoặc lên men để hạn chế sự phát triển của.vi khuẩn. Có thể điều chỉnh giảm pH

-

môi trường bằng các loại acid hữu cơ như: acid lactic, acid citric,….
Khi pH môi trường tăng lên thì nấm men hoạt động yếu dần và môi trường dễ bị
nhiễm vi khuẩn.


19
19
2.3.2.5 Nguồn Nito
-

Người ta thường sử dụng sulfat amon để bổ sug nguồn nito trong trường hợp thiếu

-

hụt nito trong dịch lên men.
Ngoài ra để tránh dịch quả bị oxi hóa người ta bổ sung thêm SO 2 vừa giúp dịch quả
chống oxi hóa vừa giúp ngăn chặn hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây hại. Nguồn
SO2 phổ biến trong rượu vang thường là Na2SO3.

2.3.3 Cơ chế lên men rượu của nấm men.

Nấm men lên men rượu gồm hai giai đoạn chính là tăng lên men hiếu khí và lên men kị
khí.
2.3.3.1 Lên men hiếu khí
-

Lên men hiếu khí là quá trình nấm men tăng sinh khối với sự có mặt của khí O 2 và
các chất dinh dưỡng.
2.3.3.2 Lên men kị khí

-

Lên men kị khí là quá trình phân đường thành ethanol dưới tác dụng của vi sinh
vật.

Hình 2. 6 Cơ chế quá trình lên men ethanol (Stryer, 1995)
Quá trình lên men ethanol có thể được trình bày tổng quát bằng phương trình
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 2H2O + 2ATP
Khi không có sự hiện diện của O2 không khí, nấm men sử dụng đường và các
chất dinh dưỡng phân giải thành ethanol. Trong tế bào nấm men xảy ra hàng loạt
các phản ứng với sự tham gia của nhiều loại enzyme khác nhau, bước cuối cùng


20
20
của quá trình lên men là sự chuyển hóa acid pyruvic thành ethanol và CO2. Đây là
quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí. Ethanol và CO2
tạo ra trong tế bào sẽ được nấm men tạo ra trong môi trường lên men. Bên cạnh
ethanol và khí CO2, tế bào nấm men còn tổng hợp và cho vào dịch rất nhiều sản

phẩm phụ và sản phẩm trung gian khác trong quá trình lên men. Những hợp chất
này được tìm thấy trong dịch lên men với hàm lượng rất nhỏ, chủ yếu là glycerol
cùng các rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester [6].
2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
2.4.1 Tình hình nghiên cứu lên men cồn ở các nước khác
Ogodo ở Nigeria năm 2017 đã công bố nghiên cứu “Production and Evaluation of
Fruit Wine from Mangifera indica”. Đề tài này được thực hiện bằng cách lên men xoài với
nấm men và hàm lượng cồn thu được từ 8.5%-10.5%.[7]
Ningli Qi ở Trung Quốc năm 2017 đã đưa ra công trình nghiên cứu “Production
and Quality Evaluation of Pineapple Fruit Wine”. Bằng cách bổ sung giống nấm men vào
dịch ép quả dứa và kiểm tra đánh giá các chỉ tiêu sau quá trình lên men rượu. Hàm lượng
cồn thu được là 10.2% và kết quả đánh giá cảm quan khá cao do hàm lượng cồn không
quá cao nên hầu hết mọi người đều có thể sử dụng được.[8]
Anjani DeviChintagunta ở Ấn Độ năm 2017 đã thực hiện nghiên cứu “Sản xuất
ethanol sinh học từ lá dứa”. Với nguồn nguyên liệu là lá dứa và nấm men S.Cerevisiae.
Bằng cách trải qua quá trình đường hóa và lên men đồng thời, sử dụng cellulase và nấm
men. Kết quả thu được nồng độ ethanol đạt 7,12%.[9]
Bharati K. Thosare Khoa Công nghệ sinh học, trường Đại học North Maharashtra,
Ấn Độ năm 2016 đã thực hiện đề tài “Rượu Vodka gừng: sản xuất ethanol sử dụng gừng
như một chất kháng khuẩn”. Với các thí nghiệm bổ sung gừng vào môi trường nuôi cấy
để kiểm tra khả năng kháng khuẩn của gừng với không khí và kháng nấm men. Nguyên
liệu sử dụng là gừng, ngô và nấm men S.Serevisiae. Kết quả cho thấy dịch chiết gừng có
khả năng kháng khuẩn của không khí nhưng không có khả năng ảnh hưởng đến sự phát
triển của nấm men rượu.[10]


21
21
Nhóm nghiên cứu của In Seong Choi ở Hàn Quốc năm 2014 đã thực hiện nghiên
cứu “Cách tiếp cận nguồn năng lượng thấp, hiệu quả về chi phí đối với chất thải từ vỏ trái

cây và cam quýt để chế biến để sản xuất bioethanol”. Với nguồn nguyên liệu ban đầu là
vỏ trái cây ( quýt, cam, bưởi,..), chuối bị bỏ đi,… và giống nấm men S.Serevisiae. Vỏ trái
cây được loại bỏ tinh dầu và thủy phân tạo ra đường cung cấp cho quá trình lên men và
được lên men liên tục. Kết quả nồng độ cồn thu được trong bài nghiên cứu này tường đối
cao, với 1000kg nguyên liệu tươi có thể thu được 44,8-49,5L ethanol > 90%. [11]
Mathiyazhakan Kuttiraja ở Ấn Độ năm 2012 đã thực hiện đề tài “Sản xuất
bioethanol từ quy trình xử lý tre”. Với nguồn nguyên liệu là tre. Tre được thủy phân bằng
kiềm để loại bỏ lignin và đường hóa để tạo đường, sau đó được lên men đồng thời thủy
phân để thu được bioethanol. hiệu suất quá trình tổng thể được tìm thấy là 43%. Quá trình
có khả năng tạo ra 143 L ethanol mỗi tấn chất thải tre khô.[12]
Akin-Osanaiye ở Nigeria năm 2005 đã thực hiện nghiên cứu “Sản xuất ethanol từ
vỏ đu đủ: ảnh hưởng của quá trình đường hóa và các phương pháp khác nâng cao hiệu
suất”. Với nguồn nguyên liệu là vỏ đu đủ sấy kho và giống nấm men bia Sacchromyces
cerevisiae. Vỏ đu đủ được lên men ở 30 oC với các nồng độ đường khác nhau. Kết quả độ
cồn nhận được là 5,19%. [13]
2.4.2 Tình hình nghiên cứu lên men cồn ở Việt Nam
Võ Thị Thu Giang thuộc viện Công nghệ hóa học năm 2018 vừa nghiên cứu đề tài
“Tách loại tanin và lên men chế biến rượu vang từ dịch ép quả điều”. Với nguồn nguyên
liệu là quả điều và giống nấm men Saccharomyces cerevisae. Qủa điều được ép lấy nước
sau đó bổ sung pectinase rồi tiến hành lên men rượu. Kết qủa thu được dịch ép quả điều
sau xử lí tiến hành lên men rượu vang điều trong thời gian 12 ngày có độ cồn đạt 13.6%,
hàm lượng chất khô và đường sót còn lại là 40 Brix và 0.035g/l, rượu vang điều thành
phẩm kết quả phân tích các chỉ tiêu pH, Brix, độ cồn, axit tổng đều đạt tiêu chuẩn đồ uống
có cồn theo TCVN 7045:2013.[14]
Nhóm nghiên cứu Phạm Thị Mỹ Trân thuộc trường Đại học Thủ Dầu Một năm
2016 đã thực hiện đề tài “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng lên quá trình thủy phân tinh
bột hạt mít thành nguyên liệu sản xuất ethanol”. Với nguồn nguyên liệulà hạt mít và bánh


22

22
men. Hạt mít được thủy phân bằng α-amylase, hồ hóa và dịch hóa rồi lên men thu nhận
ethanol. Nồng độ cồn trong rượu đạt được là 11%.[15]
Đinh Thị Kim Nhung trường Đại học Sư Phạm 2, Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2006
đã nghiên cứu “Ảnh hưởng của một số yếu tố tới quá trình lên men vang táo mèo”. Với
nguồn nguyên liệu là quả táo mèo và chủng nấm men được phân lập từ quả táo. Hàm
lượng cồn của vang táo mèo đạt được là 13,5%.[16]
2.5 Một số loại rượu vang trái cây.
Phương pháp sản xuất rượu vang mơ nguyên quả của tác giả Đặng Hồng Ánh và
Takumi Takayama (người Nhật) được cấp bằng sáng chế số 2-0000814, năm 2010 đề xuất
quy trình sản xuất rượu vang mơ nguyên quả bằng sự kết hợp giữa đồ uống umeshu của
Nhật Bản và rượu vang mơ qua quá trình lên men nhằm phối hợp hương vị của đồ uống
lên men với hương vị của quả tươi. Một loại đồ uống truyền thống của Nhật Bản có tên là
umeshu (rượu mơ), trong đó quả mơ được ngâm trong rượu trắng có tên là shochu (loại
rượu nồng độ cao, thường khoảng 30-35% độ cồn, tương tự rượu trắng của Việt Nam) và
được bổ sung đường, thời gian ngâm kéo dài vài tháng. Umeshu thường được pha với
nước nóng hoặc nước lạnh trước khi uống.

Hình 2. 7 Rượu vang quả mơ


23
23
Rượu táo mèo rơm vàng là sản phẩm của công ty rượu Vodka Cá Sấu, được tạo ra
bằng cách ngâm rượu Vodka tinh khiết với tinh chất táo mèo tạo ra sản phẩm rượu có
nồng độ cồn 30%. Táo mèo là loại trái cây mọc hoang trên các dãy núi Hoàng Liên Sơn.

Hình 2. 8 Rượu táo mèo rơm vàng

Rượu vang khóm được sản xuất tại cơ sở sản xuất rượu vang Vallenstina ( Lâm Vũ

- Bạc Liêu). Với sự kết hợp giữa khóm, đường và nấm men cho ra sản phẩm rượu hương
vị khóm đặc trưng có độ cồn 16%.

Hình 2. 9 Rượu vang khóm


24
24

2.6 Bã gừng – nguồn nguyên liệu dồi dào chứa cellulose.
Trong bã gừng được thải ra sau quá trình tách chiết tinh dầu tại các nhà máy sản xuất
tinh dầu có thành phần chủ yếu là cellulose nên để có thể tận dụng được khối lượng lớn
bã gừng đó để phục vụ quá trình lên men rượu cần thủy phân các mạch cellulose thành
các phân tử đường. Bên cạnh đó, hàm lượng khoáng Na +, K+, Ca2+, Fe2-, Cu2-,… và các
vitamin A, C, D, B6,… có trong bã gừng có thể được tận dụng như là các chất vi lượng để
cung cấp cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men.
Tuy thành phần dinh dưỡng có trong củ gừng tươi cao hơn so với trong bã gừng nhưng
nếu sử dụng gừng tươi để lên men thì sẽ có một số bất lợi như:
-

Trong củ gừng tươi có chứa nhiều tinh dầu, mà tinh dầu là chất ức chế nấm men
phát triển. Nấm men sẽ không thể tận dụng được tối đa nguồn dinh dưỡng có trong

-

củ gừng nên hàm lượng cồn sau lên men sẽ không cao.
Hiệu suất kinh tế không cao vì tinh dầu gừng có giá thành sản phẩm cao hơn so với
rượu.

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG

PHÁP
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện:
Địa điểm: Phòng thí nghiệm Nhiên liệu sinh học và Biomass Đại học Bách Khoa –
ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh.
Thời gian: 1/10/2018 – 20/1/2019.
3.2 Giống vi sinh vật, nguyên liệu, môi trường,hóa chất, dụng cụ
3.2.1 Giống vi sinh vật và nguyên liệu
Giống S. Serevisiae được cung cấp từ phòng thí nghiệm Nhiên liệu sinh học và
biomass trường Đại học Bách Khoa và được bảo quản ở nhiệt độ 4 oC trong tủ lạnh. Trước
khi sử dụng sẽ được hoạt hóa trong nước muối sinh lý 0,9%.
Gừng, được thu mua ở khu vực chợ Hưng Long, huyện Bình Chánh, TP.HCM.
Gừng chọn những củ còn cứng, không dập nát, không bị sâu đục lỗ.


25
25
Đường saccharose tinh luyện, dạng đường cát trắng tinh khiết của công ty đường
Biên Hòa. Hàm lượng saccharose>99.5%, hàm lượng ẩm <0.05%, lượng đường khử
<0.1%.
3.2.2 Môi trường và hóa chất dùng trong thí nghiệm
Nước cất

Acid Citric

Cồn

NaHSO3

NaCl

Phenolphtalein

D-Glucose

NaOH

KH2PO4

DNS

MgSO4.7H2O

H2SO4

Peptone
Agar
3.2.3 Máy móc thiết bị
Tủ sấy Sanyo MCV – 710 ATS Nhật

Máy lắc

Tủ ấm

Bể điều nhiệt

Tủ hút

Brix kế

Tủ cấy

Bình hút ẩm

Tủ lạnh

Máy ép

Lò nung Naberthem – Đức

Cân phân tích Ohaus PA214 – Myõ)

Nồi hấp tiệt trùng Tommy – ES315 Nhật

Máy đo HPLC (Sắc kí lỏng hiệu năng

Kính hiển vi quang học

cao)

Máy đo pH MP 200R – Thụy Sĩ
3.3 Nội dung thí nghiệm
Tiến trình thí nghiệm được mô tả trong hình 2.1
Bã gừng

Xác định thành phần
hóa học của nguyên

Khảo sát
-

Độ ẩm
Cellulose
Đường khử
Hàm lượng tro
Hàm lượng chất
rắn hòa tan