Lược khảo tài liệu nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản rượu nếp than sản xuất bằng công nghệ enzyme và nấm men thuần chủng

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

2

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Nguyên liệu
2.1.1 Gạo nếp than
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng nhiều
ở Nam Bộ. Vì thế rượu nếp than được sản xuất chủ yếu
ở vùng Nam Bộ.
Gạo nếp than gồm 4 loại:
- Nếp cẩm Đức Hòa.


- Nếp đen Khánh Vĩnh .
- Nếp than Long Đất.
- Lúa lức nếp cẩm.
Các loại lúa này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2,8 – 3,3 tấn/ha.
Hiện nay dân vùng Đồng bằng Nam bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo.
Theo cách này nếp than được chia thành 2 loại:
- Nếp than đen huyền.
- Nếp than hồng đỏ.
Màu của nếp than là màu của anthocyanin. Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể
hoặc vô định hình là hợp ch
ất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực.
Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và
nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc
vào pH môi trường.
pH thấp anthocyanin thường có màu đỏ, trở thành không màu ở pH cao rồi thành
xanh ở pH cao hơn nữa.

Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng thành phần hoá học của các loại nếp
than không khác nhiều.
Bảng 1: Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần Hàm lượng
Nước
Protein
Lipid
Glucid
Acid hữu cơ
Tro
14
8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
Nguyễn Đức Lượng,2003
Hình 1: Gạo nếp than
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

3

2.1.2 Enzyme
Hệ enzyme thủy phân tinh bột thành đường là hệ enzyme amylase. Hệ này tồn tại
trong nước bọt, trong dịch tiêu hoá, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm mem … Có
nhiều loại enzyme amylase: α-amylase, β-amylase, γ-amylase và một số mới tìm ra
từ nguồn gốc vi sinh vật là: pullutanase, isoamylase …
Có nhiều nguồn cung cấp amylase khác nhau, cho nên tuỳ thuộc vào nguồn ra mà
enzyme sẽ có điều kiện phát triển riêng. Đề tài này sẽ đề cập đến việc sử

dụng
enzyme amylase thương mại để thực hiện quá trình đường hoá.

α
-amylase
α
-amylase bị kìm hãm bởi các ion kim loại nặng như Cu
2+
, Hg
2+
.
α
-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt.
Nhiệt độ tối thích của
α
amylase là 72 – 76
0
C, pH hoạt động tối thích là 5,3 – 5,8.
α
-amylase bị vô hoạt ở 80
0
C.
α
-amylase có khả năng phân cắt liên kết
α
- 1,4 Glucozit ở bất kỳ vị trí nào trên
mạch tinh bột đã được hồ hóa. Do đó được gọi là enzyme nội phân (endoenzyme).
Amylose bị phân cắt khá nhanh tạo thành oligoshaccaride gồm 6 -7 gốc glucose, sau
này các mạch này bị phân cắt và bị phân giải chậm thành maltose. Sản phẩm thủy
phân amylose bao gồm: 87% maltose, 13% glucose.

Amylosepectin bị phân giải khá nhanh nhưng
α
-amylase không phân cắt liên kết
α
-
1,6 glucozit nên sản phẩm thủy phân có khoảng 72% maltose, 19% glucose, dextrin
phân tử thấp và 8% izomaltose.

β
-amylase
β
-amylase rất bền khi không có ion Ca
2+
, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như:
Cu
2+
, Hg
2+
, urê, iodo, acetanic, iod, ozon.
pH tối thích trong dung dịch nấu là 5-5.6.
Nhiệt độ tối thích trong dung dịch nấu là 60-65
o
C và bị vô hoạt ở 70
o
C.
β
-amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết α-1,4 glucozid trong tinh bột, glycogen,
polysaccharide đồng loại. Phân cắt tuần tự từng gốc maltose một ở đầu không khử.
β
-amylase được gọi là enzyme ngoại phân (exo-enzyme).

β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose.
Phân giải 54-58% amylopectin thành maltose, phần còn lại là dextrin.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

4


γ
-amylase
Hoạt động tốt ở 50
o
C, hoạt lực tối đa trong vùng pH = 3,5-5,5.
γ
-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết
α
-1,4; 1,6 glucozid trong tinh
bột, glycogen, polysaccharide kiểu maltose. Là enzyme ngoại phân exo-enzyme. Nó
thủy phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một, không
thủy phân các dextrin vòng.
Sản phẩm tạo thành: Glucose và dextrin vòng.
2.1.3 Nấm men
Cấu tạo và sinh sản của nấm men
Nấm men có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản bằng cách nẩy chồi và phân cắt.
Tế bào nấm men có thể có hình trứng (men
bia), hình elip (men rượu vang), hình cầu
(Torulopsis), hình gậy (Candida), hình quả
chanh. Kích thước của tế bào nấ
m men khoảng
8 - 15µm.

Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức nảy
chồi. Tế bào mẹ nảy sinh ra thành một chồi nhỏ
rồi lớn dần lên và sẽ tách ra. Quá trình này xảy
ra khoảng 2 giờ. Ở một số giống nấm men, tế
bào con không tách rời mà kết thành chuỗi. Đặc
tính này có ở các nấm men tạo màng.
Hình 2: Saccharomyces cerevisiae
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

5

Thành phần hóa học của nấm men
Thành phần hóa học của tế bào nấm men được thể hiện trong bảng sau
:
Bảng 2: Thành phần hóa học của nấm men
Thành phần Hàm lượng (% chất khô)
Cacbon
CaO
Nitro
Hydro
P
2
O
5

K
2
O

SO
3

MgO
Fe
2
O
3

SiO
49,8
12,4
6,7
3,54
2,34
0,04
0,42
0,38
0,035
0,09
“Nguyễn Đức Lượng, 1996”
 Nấm men trong sản xuất rượu từ tinh bột
Saccharomyces Cerevisiae Rasse II:
Chủng này sinh sản trong môi trường nước đường, thường tụ lại thành đám, sau thời
gian ngắn lắng xuống. Đặc điểm của loài này trong tế bào có nhiều hạt glycogen,
không bào lớn hình thành bào tử nội sinh ít và chậm, sinh bọt nhiều và thích nghi
với độ acid thấp, có sức kháng cồn cao, không lên men được lactose, kích thước tế
bào từ 5-7
μ
m.

Saccharomyces Cerevisiae Rasse XII:
Phân lập được ở Đức năm 1902. Tốc độ phát triển nhanh, sau 24 giờ từ một tế bào
có thể phát triển thành 55 tế bào mới. ở loài này không bào nhỏ, ít sinh bọt, tế bào
hình trứng hoặc hình tròn, kích thước vào khoảng 5-8
μ
m, lên men ở nhiệt độ cao
và lên men được đường glucose, fructose, galactose, sucrose, maltose và 1/3 đường
rafinose, không lên men đường lactose, có thể lên men đến 13% rượu. Nấm men
Saccharomyces Cerevisiae Rasse XII thuộc loại men nổi, phân bố rất đều trong dịch
lên men không tạo thành đám trắng.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

6

R211
Loại nấm men này được phân lập từ men thuốc bắc ở nhà máy rượu Hà Nội. Tế bào
hình ovan có kích thước (3-5) x (5-8)
μ
m, nó có thể lên men được ở đường
glucose, fructose, galactose, sucrose, maltose. Được dùng trong sản xuất rượu từ
nguyên liệu chứa tinh bột như: gạo, ngô, khoai, sắn. Sinh sản nhanh sau khi cấy từ
12 đến 16 giờ, lên men tốt trong dịch đường 120-140g/l và ở 160-180g/l vẫn có thể
lên men được nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp. Nồng độ rượu tạo thành trong môi
trường lên men là 10- 12 %. Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 đến 30
0
C, nhưng đến
38
0
C thì vẫn có thể lên men được. Chúng có khả năng chịu được chất sát trùng

Na
2
SiF
6
, nồng độ 0,02% (nồng độ này vi khuẩn bị ức chế).
“Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2002”
2.1.4 Nước dùng trong sản xuất rượu nếp than
Độ cứng không quá 7 mg đương lượng / lit phải trong suốt không màu không mùi,
hàm lượng muối không được quá giới hạn
Bảng 3: Hàm lượng muối của nước sử dụng trong sản xuất rượu bia
Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l)
Cl
-

SO
4
2-

As
Pb
NO
3

0,5
80
0,05
0,1
40
F
Zn

Cu
Fe
3
3
5
0,3
(Bùi Thị Quỳnh Hoa , 2002)
Khả năng oxy hóa một lit nước không quá 2ml dd KMnO
4
(0,01N).
Chất cặn không vượt quá 1000ml/l.
Hàm lượng các chất hữu cơ không vượt quá 4mg/l. Vi sinh vật hầu như không có.
pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu, có khả năng tạo điều kiện
thuận lợi cho vi sinh vật phát triển và thúc đẩy quá trình tạo thành glyceryl trong
quá trình lên men.
Ecoli < 20 tế bào/ lit.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

7

2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men
2.2.1 Quy trình sản xuất rượu vang nếp than
- Sơ đồ quy trình

Nấm men
(1%)
Enzyme
amylase
Gạo nếp than
Nghiền
Nấu
Lọc
Làm nguội (33

o
C)
Lên men (4 ngày)
Sản phẩm
Chiết
Thanh trùng
Hãm cồn (20%V)
Lên men phụ (6 tháng)
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng

8

- Thuyết minh một số công đoạn của qui trình
Nghiền


Gạo nếp than sau khi được làm sạch sẽ đem đi nghiền mịn
nhằm giúp cho tinh bột và một số chất khô khác dễ hòa tan
hơn trong quá trình nấu.
Nấu
Mục đích của quá trình nấu là phá vỡ màng tế bào tinh bột, chuyển hạt tinh bột từ
trạng thái không tan thành trạng thái hoà tan trong nước nhằm tạo điều kiện cho
enzyme amylase dễ dàng tấn công vào hạt tinh bột.
Cho khoảng 10% enzyme vào nếp than đã được nghiền và pha loãng s
ẵn, sau đó
nâng nhiệt lên đến 72
o
C thì giữ ở nhiệt độ này 15 phút để cho enzyme dịch hoá.
Tiếp tục đun cho dịch cháo đến sôi và giữ ở nhiệt độ sôi 10 phút cho tinh bột hồ hoá

hoàn toàn. Làm nguội dịch cháo đến nhiệt độ cần khảo sát (65 – 75
o
C) rồi cho hết
lượng enzyme vào. Giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút cho đến khi quá trình đường
hóa kết thúc rồi đem lọc.
Nấu còn có tác dụng tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật gây hại cho quá trình lên men
về sau.
Thanh trùng
Tiêu diệt các vi sinh vật không mong muốn phát triển cạnh tranh với nấm men.
Làm nguội
Hỗn hợp sau khi thủy phân tinh bột có nhiệt độ là khá cao. Trong khi nấm men phát
triển tốt ở nhiệt độ khoảng 30 – 33
o
C. Vì vậy ta phải làm nguội hỗn hợp xuống để
tạo môi trường thuận lợi cho nấm men phát triển.
Lên men
Tiến hành lên men ở nhiệt độ thường, thời gian này có hai quá trình xảy ra song
song với các mức độ khác nhau, đó là quá trình tăng sinh khối của nấm men và quá
trình rượu hóa.
Ổn định
Rượu vang nếp than được lên men ở nhiệt độ cao lại không qua chưng cất, nên sau
khi lên men xong sẽ còn nhiều rượu bậc cao và các aldehyde gây độc cho cơ thể

người. Vì vậy, cần có thời gian dài để cho các sản phẩm phụ này chuyển hóa và ổn
định rượu, làm cho chất lượng rượu được tốt hơn.
Hình 3: Bột nếp than