Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp trường: Hoàn thiện quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ THỦY SẢN
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGUYỄN HOÀNG ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE,
PROTEASE VÀ NẤM MEN THUẦN CHỦNG
TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

TRÀ VINH - 2010


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

LỜI CẢM TẠ
Đề tài nghiên cứu được hoàn thành tại Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch, Khoa
Nông nghiệp và Thủy sản, Trường Đại học Trà Vinh và Bộ môn Công nghệ thực
phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Trà Vinh, Phòng Khoa học công nghệ và đào tạo sau
đại học, Ban lãnh đạo Khoa Nông Nghiệp & Thủy Sản, Trung tâm Thí nghiệm, Trung
tâm Công nghệ sau thu hoạch đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, hỗ trợ tôi hoàn thành
nghiên cứu.
Thầy Nguyễn Công Hà đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp tôi vượt qua mọi khó
khăn để thực hiện và hoàn chỉnh nội dung nghiên cứu.
Qúy Thầy, Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học và các Cán bộ

phòng thí nghiệm Trung tâm Thí nghiệm, bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện đề tài.
Quý Thầy, Cô trong Hội đồng báo cáo nghiệm thu đề tài, đặc biệt là Giáo viên phản
biện đã đọc và đóng góp ý kiến quí báo để nghiên cứu được hoàn chỉnh.
Cảm ơn quý Thầy, Cô Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch đã đóng góp ý kiến, thảo
luận và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn!
Trà vinh, ngày 4 tháng 09 năm 2010

Nguyễn Hoàng Anh

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

i


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

TÓM TẮT
Ở Việt Nam, rượu nếp chủ yếu sản xuất theo lối thủ công với chất lượng sản phẩm
không ổn định. Đến nay, phương pháp truyền thống vẫn là phương pháp chủ yếu để
sản xuất rượu mặc dù vẫn còn giới hạn do thời gian sản xuất kéo dài, khó kiểm soát
chất lượng của sản phẩm cuối. Trong nghiên cứu: “Hoàn thiện quy trình sản xuất
rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng” được thực hiện để
cải thiện công nghệ sản xuất rượu nếp, nâng cao chất lượng sản phẩm, cũng như dễ
dàng để kiểm soát dây chuyền chế biến đặc biệt là trong giai đoạn dịch hóa, đường
hóa, thủy phân protein và lên men. Vì vậy, những ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, nồng
độ enzyme, tỉ lệ cơ chất và thời gian thủy phân đến hoạt tính các loại enzyme αamylase, glucoamylase thủy phân tinh bột để tạo ra đường khử và papain hoặc

bromelain thủy phân protein để tăng thêm acid amin tự do cho nấm men phát triển
sinh khối và chuyển hóa thành rượu làm tăng hiệu suất lên men trong quy trình sản
xuất đã được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã xác định điều kiện tối ưu
cho 4 loại enzyme trên với nguyên liệu nếp trắng khi sử dụng α-amylase 0,3%, 31
phút tại pH 6,5, nhiệt độ 870C để thủy phân tinh bột nếp, nồng độ đường khử thu được
khoảng 6,46% và khi sử dụng tiếp glucoamylase 0,6%, 39 phút ở nhiệt độ 610C, pH
4,0 hàm lượng đường khử sinh ra lên đến 16,10%. Tiếp theo sử dụng papain với nồng
độ 0,35%, thời gian thủy phân 45 phút ở pH 5,9, nhiệt độ 500C thu được hàm lượng
nitơ amin 0,081%, cùng các thông số động học Vmax= 0,1065 ± 0,0036; km= 4,7822 ±
0,7705 hoặc bromelain nồng độ là 0,5%, 55 phút tại pH 5,7, nhiệt độ 550C lượng nitơ
amin thu được 0,054 % cùng các thông số động học Vmax= 0,0622 ± 0,0013; km=
3,5652 ± 0,4280. Dịch nếp sau khi thủy phân được lọc, điều chỉnh pH 4,9 và lên men
với nấm men Saccharomyces cerevisiae 0,2%, sản phẩm rượu vang được so sánh rượu
lên men theo phương pháp truyền thống sử dụng bánh men thuốc bắc. Kết quả chỉ ra
rằng việc ứng dụng các enzyme thủy phân tinh bột, protein và nấm men thuần chủng
trong quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng có thể giảm thời gian lên men chính còn
6 ngày, tăng độ rượu tạo thành đến 12,6% và sẽ đảm bảo các chỉ tiêu hóa lí, vi sinh
theo TCVN 7045: 2009, từng bước cải thiện quy trình sản xuất truyền thống theo
phương pháp cổ truyền, có thể sản xuất công nghiệp tạo ra rượu đạt chất lượng cảm
quan cao và đảm bảo an toàn về mặt vệ sinh thực phẩm.
Từ khóa: rượu vang nếp, α–amylase, glucoamylase, dịch hóa, đường hóa, papain, bromelain,
saccharomyces cerevisiae, bánh men thuốc bắc, lên men rượu.

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

ii


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

ABSTRACT
In Vietnam, glutinous rice wine has mainly manufactured by manual work and the
quality is not settled. Up to now, traditional method is still the main method to
produce rice wine even though they have a limitation due to taking time for
production, difficult to control the quality of final product. In this study: “The
improvement of white glutinous rice wine production using hydrolysis enzymes
and purebred yeast” was used to improving technological production line of
glutinous rice wine, make the quality of product better as well as make easy to control
processing line especially during liquefaction, saccharification, protein hydrolysis and
alcoholic fermentation stage. Therefore, the effect of pH, temperature, enzyme
concentration, substrate ratio and the time of activation on the activity of four kinds of
commercial enzyme α-amylase, glucoamylase hydrolyze starch to make
transformation of glucose and papain or bromelain hydrolyze protein to increases the
content of amin acid for the yeast to develop biomass and transform into wine, to
increase the fermentation performance of glutinous rice wine were done. The results
showed that optimum conditions four kinds of enzyme were studied directly to white
glutinous rice material established. When using α-amylase 0.3%, 31 minutes at pH 6.5
and 870C to hydrolyze raw material glutinous rice starch, transformation of glucose
was established about 6.46%, and when using glucoamylase 0.6%, 39 minutes at pH
4.0 and 610C directly to glutinous rice material, transformation of glucose was
produced upto 16.10 %. Next, using papain to hydrolyze protein of glutinous rice raw
material with 0.35% concentration, hydrolysis time 45 minutes at pH 5.9, temperature
500C, nitrogen amin produced content 0.081%, kinetic parameters of papain on
glutinous rice starch was Vmax= 0.1065 ± 0.0036; km= 4.7822 ± 0.7705 or using
bromelain with 0.5%, 55 minutes at pH 5.7 and 550C, nitrogen amin produced
0.054%, kinetic parameters of bromelain with substrate as protein of glutinous rice
was calculated as Vmax= 0.0622 ± 0.0013; km= 3.5652 ± 0.4280. Finally, glutinous rice
solution after hydrolysis, filter, adjustment of pH 4.9 are fermented with yeast

Saccharomyces cerevisiae 0.2%, wine product fermented compared to product is wine
fermented in a traditional method using alcoholic starter. Results indicated that the
application of α-amylase, glucoamylase, bromelain and purebred yeast of glutinous
rice wine making can reduce the time for alcohol fermentation shorter 6 days, higher
alcohol level up to 12.6% and will ensure iple Range Tests for pH by Loai Ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai Ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
3.71
X
2
2
3.76
X
3
2
3.835
X
4
2
3.845
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 71 Phân tích phương sai sự thay đổi acid các loại rượu nếp sau 2 tháng
ANOVA Table for Acid by Loai Ruou

Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.0765574
3
0.0255191
65.75
0.0007
Within groups
0.0015525
4 0.000388125
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.0781099
7

Bảng 72 Kiểm định LSD thay đổi acid các loại rượu nếp sau 2 tháng
Multiple Range Tests for Acid by Loai Ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai Ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
2.103
X

3
2
2.229
X
2
2
2.3265
X
4
2
2.352
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 73 Phân tích phương sai sự thay đổi ester các loại rượu nếp sau 2 tháng
ANOVA Table for Ester by Loai Ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.0475167
3
0.0158389
935.00
0.0000
Within groups
0.00006776

4
0.00001694
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.0475845
7

Bảng 74 Kiểm định LSD thay đổi ester các loại rượu nếp sau 2 tháng
Multiple Range Tests for Ester by Loai Ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai Ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
0.4642
X
2
2
0.6226
X
3
2
0.6358
X
4
2
0.66
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 75 Phân tích phương sai sự thay đổi độ Brix các loại rượu nếp sau 3 tháng

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

XXX


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

ANOVA Table for Brix by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.7
3
0.233333
Within groups
0.0
4
0.0
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.7
7

Bảng 76 Kiểm định LSD thay đổi độ Brix các loại rượu nếp sau 3 tháng
Multiple Range Tests for Brix by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
4.6
X
3
2
5.0
X
2
2
5.2
X
4
2
5.4
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 77 Phân tích phương sai sự thay đổi đường khử các loại rượu nếp sau 3 tháng
ANOVA Table for DuongKhu by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source

Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.646994
3
0.215665
1684.88
0.0000
Within groups
0.000512
4
0.000128
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.647506
7

Bảng 78 Kiểm định LSD thay đổi đường khử các loại rượu nếp sau 3 tháng
Multiple Range Tests for DuongKhu by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
0.093
X
3

2
0.564
X
4
2
0.58
X
2
2
0.889
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 79 Phân tích phương sai sự thay đổi độ rượu các loại rượu nếp sau 3 tháng
ANOVA Table for Do ruou by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
2.75
3
0.916667
14.67
0.0127
Within groups
0.25
4

0.0625
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
3.0
7

Bảng 80 Kiểm định LSD thay đổi độ rượu các loại rượu nếp sau 3 tháng

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

XXXI


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

Multiple Range Tests for Do ruou by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
10.5
X
3
2
11.75
X

2
2
11.75
X
4
2
12.0
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 81 Phân tích phương sai sự thay đổi pH các loại rượu nếp sau 3 tháng
ANOVA Table for pH by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.0524375
3
0.0174792
3.10
0.1515
Within groups
0.02255
4
0.0056375
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.0749875

7

Bảng 82 Kiểm định LSD thay đổi pH các loại rượu nếp sau 3 tháng
Multiple Range Tests for pH by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
3.655
X
2
2
3.775
X
4
2
3.845
X
3
2
3.86
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 83 Phân tích phương sai sự thay đổi acid các loại rượu nếp sau 3 tháng
ANOVA Table for Acid by Loai ruou
Analysis of Variance

----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.102294
3
0.034098
15.03
0.0121
Within groups
0.009072
4
0.002268
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.111366
7

Bảng 84 Kiểm định LSD thay đổi acid các loại rượu nếp sau 3 tháng
Multiple Range Tests for Acid by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
2.04
X

3
2
2.214
X
2
2
2.304
X
4
2
2.328
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 85 Phân tích phương sai sự thay đổi ester các loại rượu nếp sau 3 tháng

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

XXXII


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

ANOVA Table for Ester by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square

F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.0457162
3
0.0152387
370.41
0.0000
Within groups
0.00016456
4
0.00004114
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.0458808
7

Bảng 86 Kiểm định LSD thay đổi ester các loại rượu nếp sau 3 tháng
Multiple Range Tests for Ester by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
2
0.4708
X
2
2
0.6292

X
3
2
0.638
X
4
2
0.6622
X
--------------------------------------------------------------------------------

4.6.9 Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan các sản phẩm rượu vang nếp
Bảng 87 Phân tích phương sai độ trong và màu sắc của các loại rượu nếp
ANOVA Table for Dotrongvamausac by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
0.2825
3
0.0941667
9.42
0.0053
Within groups
0.08
8
0.01

----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
0.3625
11

Bảng 88 Kiểm định LSD độ trong độ trong và màu sắc của các loại rượu nếp
Multiple Range Tests for Dotrongvamausac by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------1
3
4.26667
X
2
3
4.56667
X
3
3
4.6
X
4
3
4.66667
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 89 Phân tích phương sai về mùi của các loại rượu nếp

ANOVA Table for Mui by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source
Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
1.89583
3
0.631944
15.17
0.0012
Within groups
0.333333
8
0.0416667
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
2.22917
11

Bảng 90 Kiểm định LSD về mùi của các loại rượu nếp

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

XXXIII


Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010

Trường Đại học Trà Vinh

Multiple Range Tests for Mui by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------2
3
2.96667
X
3
3
3.3
X
4
3
3.8
X
1
3
3.96667
X
--------------------------------------------------------------------------------

Bảng 91 Phân tích phương sai về vị của các loại rượu nếp
ANOVA Table for Vi by Loai ruou
Analysis of Variance
----------------------------------------------------------------------------Source

Sum of Squares
Df Mean Square
F-Ratio
P-Value
----------------------------------------------------------------------------Between groups
1.16333
3
0.387778
33.24
0.0001
Within groups
0.0933333
8
0.0116667
----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.)
1.25667
11

Bảng 92 Kiểm định LSD về vị của các loại rượu nếp
Multiple Range Tests for Vi by Loai ruou
-------------------------------------------------------------------------------Method: 95.0 percent LSD
Loai ruou
Count
Mean
Homogeneous Groups
-------------------------------------------------------------------------------2
3
3.1
X
3

3
3.33333
X
1
3
3.8
X
4
3
3.83333
X
--------------------------------------------------------------------------------

Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch

XXXIV