Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

MỤC LỤC
Lời mở đầu
..................................................................................................................................................3
I. NGUYÊN LIỆU
4
1. Thành phần hóa học của tinh bột......................................................................4
2. Vai trị của tinh bột đối với chất lượng gạo........................................................4
3. Tinh bột của các loại ngũ cốc.............................................................................4
a. Lúa gạo .....................................................................................................4
b. Hạt lúa mì ...............................................................................................10
c. Ngơ ...........................................................................................................11
4. Tinh bột của các loại củ ..................................................................................11
a. Khoai tây ................................................................................................11
b. Khoai lang .............................................................................................11
c. Sắn ............................................................................................................11
II. BẢN CHẤT HOÁ SINH CUẢ QUY TRÌNH.............................................................11
III. CƠNG NGHỆ TỔNG QT .....................................................................................12
1. Xử lý nguyên liệu..............................................................................................13
2. Đường hóa và chuẩn bị dung dịch cho q trình lên men ............................13
3. Q trình đường hóa ....................................................................................24
4. Tiến hành lên men ...........................................................................................25
IV.CHỈ TIÊU SẢN PHẨM.................................................................................................26
1.Chỉ tiêu vật lý......................................................................................................26
2.Chỉ tiêu hoá lý....................................................................................................26
3.Chỉ tiêu hoá học.................................................................................................26
V. CHỐNG TẠP NHIỄM CHO LÊN MEN.....................................................................27
VI. CHƯNG CẤT VÀ TINH LUYỆN..............................................................................28

1.Chưng cất gián đoạn.........................................................................................28
2. Sơ đồ hệ thống chưng luyện bán liên tục........................................................29
3.Chưng luyện liên tục..........................................................................................31
4.Tinh luyện để thu nhận cồn tuyệt đối...............................................................31
5. Sản xuất rượu thủ công truyền thống..............................................................32
a. Nguyên liệu..............................................................................................33
b. Cách làm bánh men................................................................................33
c. Hệ vi sinh vật trong bánh men..............................................................35
d. Sản xuất rượu theo phương pháp thủ công
truyền thống.............................................................36
VII. ỨNG DỤNG: MỘT SỐ LOẠI RƯỢU THỦ CÔNG KHÔNG QUA CHƯNG
CẤT TRUYỀN THỐNG.....................................................................................................36
1. Rượu cẩm........................................................................................................36
1


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

2. Rượu cần.........................................................................................................37
a. Nguyên liệu làm rượu:..................................................................................37
b. Giống vi sinh vật lên men:.........................................................................37
c. Những biến đổi sinh hóa quan trọng:.........................................................38
d. Qui trình lên men rượu:..............................................................................39
e.Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu cần:.................................39
3. Rượu vang........................................................................................................39
a. Hệ vi sinh vật trong sản xuất rượu vang...................................................39
b. Quy trình sản xuất rượu vang...................................................................41
Tài liệu tham khảo............................................................................................................43

DANH MỤC BẢNG
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

TIÊU ĐỀ
Thành phần hóa học của 100g gạo
Phân loại theo chiều dài hạt gạo lật
Phân loại theo tỷ số chiều dài/chiều rộng hạt gạo lật
Chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng hạt gạo
Định mức dư lượng thuốc trừ sâu
Lượng các vi sinh vật trên các hạt
Các loại độc tố nấm mốc
Các tính chất của α- amilase ở vi sinh vật
Các tính chất của β- amilase của vi sinh vật
Đặc tính của các amilase tạo ra các oligosaccaride đặc thù
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng của cồn theo TCVN-71
Tạp chất trong cồn thô từ một số

nguyên liệu
Thành phần hóa học của nếp cẩm

TRANG
6
7
7
8
9
9
10
19
21
22
27
28
33

DANH MỤC HÌNH
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

TIÊU ĐỀ
Cây lúa (Oryza sativa)
Các phản ứng sinh hóa trong quá trình lên men

TRANG
5
12
15

Rhizopus oryzae
Mucor sp.

15

Aspergillus niger

16

Aspergillus oryzae

17
2


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

11
12
13

14
15
16

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Aspergillus flavus

17

Aspergillus awamori
Sơ đồ hệ thống chưng luyện bán liên tục
Sơ đồ liên tục hai tháp
Sơ đồ thu nhận cồn khan từ cồn tinh
chế

17
30
31
32

3


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Lời mở đầu
Từ lâu, rượu đã trở thành thức uống không

thể thiếu của chúng ta, rượu như là một nét đẹp của văn
hóa Việt Nam. Ở nước ta, mỗi vùng miền lại có những loại
rượu đặc trưng riêng với những hương vị riêng cùng góp
vào kho tàng rượu dân tộc thêm phong phú.
Đề tài chúng em nghiên cứu là về quá trình lên men
rượu và các sản phẩm thu nhận được như cồn, rượu và
thêm một số sản phẩm rượu phổ biến. Sự đóng góp tích
cực của cơng nghệ lên men với sự tham gia của vi sinh vật
trong việc tạo ra những sản phẩm mới, làm phong phú các
loại mặt hàng trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Để
tạo ra một sản phẩm thực phẩm mang tính tiến bộ cho con
người, chúng em- những kỹ sư công nghệ thực phẩm
tương lai nghĩ rằng cần phải có sự hoàn thiện hơn nữa
những sản phẩm rượu truyền thống bằng những kiến thức
và kinh nghiệm mà chúng em đang được học tập ở trường.
Với những kiến thức mà cô đã dạy trong suốt thời
gian qua kết hợp với những điều chúng em tham khảo từ
sách vở, chúng em hi vọng rằng bài tiểu luận này sẽ nhận
được nhiều lời khen từ cơ. Tuy nhiên, trong q trình thực
hiện có thể khơng tránh khỏi sai sót, chúng em rất mong
nhận được những lời đóng góp và sự chỉ dạy thêm của cô
để rút kinh nghiệm về sau
Chúng em xin chân thành cám ơn cơ.
Tp Hồ Chí Minh, tháng 5, năm 2009.

4


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

I. NGUYÊN LIỆU
Trong sản xuất cồn bằng phương pháp truyền thống ở nước ta, chủ yếu sử dụng ngun
liệu chính là tinh bột, ngồi ra cịn có các nguyên liệu khác như: rỉ đường, cellulose…
1. Thành phần hóa học của tinh bột
Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khác nhau: amilose
và amilopectin. Tỉ lệ amilose/amilopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô
nếp) gần như 100% là amilopectin. Trong tinh bột đậu xanh, dong riềng hàm lượng amilose
chiếm trên dưới 50%.
2. Vai trò của tinh bột đối với chất lượng gạo
Tinh bột là cấu tử chính của gạo (chiếm đến 90% chất khô). Hàm lượng amilose trong gạo
tẻ có thể chiếm từ 7 đến 33% chất khơ. Amilopectin là cấu tử chính của tinh bột và thành phần
duy nhất của gạo nếp. Tinh bột gạo nếp chiếm từ 0,8 đến 1,3% amilose, tập trung chủ yếu ở tâm
hạt tinh bột. Tinh bột lúa nếp bị nhuộm màu đỏ hay nâu với iod cịn gạo tẻ thì nhuộm màu xanh
hay xanh tím. Hàm lượng amilose phụ thuộc vào trị số và hình dạng hạt tinh bột.
Hạt tinh bột lúa nếp và lúa thường có nhiệt độ hồ hóa giống nhau. Nhiệt độ hồ hóa có thể dao
động từ 55 đến 790C phụ thuộc vào giống và điều kiện canh tác. Nhiệt độ hồ hóa của cùng 1 loại
giống có thể khác nhau đến 10 0C . Nhiệt độ hồ hóa có thể chia ra 3 loại: loại thấp 69 0C, loại trung
gian 70-740C, và loại cao 740C. Lúa ở vùng nhiệt đới có nhiệt độ hồ hóa loại trung gian hay loại
thấp. Điều kiện nhiệt độ trong quá trình hình thành hạt có ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hóa của tinh
bột.
Nhiệt độ hồ hóa phản ánh độ bền của hạt tinh bột tới sự tác động của các loại thuốc thử
khác nhau. Đối với tinh bột lúa nếp thì biên độ tổn thất lớn hơn so với lúa thường.
Những sự khác biệt về nhiệt độ hồ hóa phản ánh rõ tới thời gian nấu gạo. Nấu gạo có nhiệt độ hồ
hóa cao sẽ kéo dài thời gian vài phút so với gạo có nhiệt độ hồ hóa thấp. Gạo có nhiệt độ hồ hóa
thấp khi nấu sẽ bắt đầu hút nước và trương nở ở nhiệt độ thấp hơn so với gạo có nhiệt độ hồ hóa
cao.
Nhiệt độ hồ hóa cũng có thể phản ánh độ rỗng tương đối của nội nhũ. Tỉ lệ amilose:
amilopectin xác định các tính chất của cơm. Hàm lượng amilose càng cao, các hạt tinh bột hút

nước cáng mạnh, thể tích các hạt tinh bột tăng nhưng cấu trúc không bị phá hủy nhờ khả năng
của amilose tạo thành các liên kết nước ở mức cao. Độ chắc của cơm và độ bóng bề mặt của nó
được quyết định bởi tỉ số amilose: amilopecin trong tinh bột.
Các nguồn có chứa tinh bột
3. Tinh bột của các loại ngũ cốc
Các hạt cốc bao gồm: lúa, ngơ, kê, lúa mì, đại mạch, kiều mạch, yến mạch, lúa mạch đen.
Thường hàm lượng tinh bột chiếm 50-70% lượng chất khô của hạt.
a. Lúa gạo
Ở nước ta, sản xuất chủ yếu là từ gạo:
Thành Phần Hoá Học Của Tinh Bột Gạo:

5


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Hình 1: cây lúa (Oryza sativa)
-

Hình đa giác, kích thước 2 – 10 µm
Thành phần: amylose mạch thẳng chiếm 15 – 35% và amylopectin mạch
nhánh. Tỉ lệ thành phần amylose và amylopectin cũng có liên quan đến độ dẻo của
hạt: Hàm lượng amylose trong hạt quyết định độ dẻo của hạt. Nếu hạt có 10-18%
amylose thì gạo mềm, dẻo, từ 25-30% thì gạo cứng. Các loại gạo của Việt Nam có
hàm lượng amylose thay đổi từ 18-45%, cá biệt có giống lên đến 54%.

-

Nhiệt độ hồ hố: 70 – 80oC.

Protein:
-

Albumin 5%, globulin 10%, prolamin 5%, glutelin 80%.
Tập trung chủ yếu ở phôi, lớp aleurone và giảm dần khi vào tâm nội nhũ. Do
đó gạo càng xát kỹ thì hàm lượng protein càng giảm.

Các giống lúa Việt Nam có lượng protein thấp nhất là 5,25%, cao nhất 12,84%, phần lớn
trong khoảng 7-8%, lúa nếp có lượng protein cao hơn tẻ, lúa chiêm cũng có lượng protein
cao.

6


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Bảng 1: Thành phần hóa học của 100g gạo
Loại gạo
Tám thơm

Chiêm canh

Mộc tuyền

Nếp cái

Nước (% theo chất khô)

12

11.5

12.2

11.8

Nitơ (% theo chất khơ)

1.13

1.34

1.25

1.29

Nitơ hồ tan (% theo chất khơ)

0.15

0.1

0.1

0.08

Đường chung (% chất khô)

0.71

0.92

0.87

0.71

Đường khử (% theo chất khô)

0.19

0.13

0.16

0.21

Tinh bột (% theo chất khô)

85

83

82.4

84.8

Dextrin (% theo chất khô)

0.7

0.95

0.72

2.2

Cellulose (% theo chất khô)

0.46

0.53

0.45

0.49

Tro (% theo chất khô)

0.72

0.7

0.72

0.61

Vitamin B1 mg%

-

0.05

0.068

-

Vitamin B2 mg%

-

0.012

0.024

-

Các chỉ số

Chỉ tiêu chất lượng:
Cảm quan:
-

Màu sắc: trắng trong, không bị biến màu.

-

Mùi: khơng có mùi lạ.

-

Vị: khơng có vị lạ.

Vật lý:

Bảng 2: Phân loại theo chiều dài hạt gạo lật

7


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Dạng hạt

Chiều dài

Thon dài

Trên 7,50

Dài

Từ 6,61 đến 7,50

Trung bình

Từ 5,51 đến 6,60

Ngắn

Dưới 5,51

Bảng 3: Phân loại theo tỷ số chiều dài/chiều rộng hạt gạo lật

-

Dạng hạt

Tỷ số dài/rộng

Thon dài

Trên 3

Trung bình

Từ 2,1 đến 3

Hơi trịn

Từ 1,1 đến 2

Trịn

Dưới 1,1

Chọn hạt có kích thước lớn, hạt mẩy vì lúc này hàm lượng chất khô trong hạt đã
ổn định, chất lượng hạt tốt.

-

Chọn hạt càng trịn thì truyền nhiệt càng dễ .

Hố lý:

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng gạo
TT

Chỉ tiêu

Hạng chất lượng
1

8

2

3

4


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

1

Độ ẩm (% khối lượng, không lớn hơn)

14

14

14

14

2

Tạp chất (% khối lượng, không lớn hơn)

2

2

2

2

3

Hạt bạc trắng (% khối lượng, không lớn hơn)

7

12

20

40

4

Hạt biến vàng (% khối lượng, khơng lớn hơn)

0.5

1

2

4

5

Hạt khơng hồn thiện (% khối lượng, khơng lớn hơn)

3

4

6

8

6

Hạt bị hư hỏng (% khối lượng, không lớn hơn)

0,5

1

3

5

7

Hạt rạn nứt (% khối lượng, không lớn hơn)

10

15

25

40

8

Hạt lẫn loại (% khối lượng, không lớn hơn)

5

10

15

20

9

Hạt đỏ (% khối lượng, khơng lớn hơn)

1

3

8

15

10

Sâu mọt sống hại thóc (% khối lượng, khơng lớn hơn)

5

5

5

5

Hố học:
Dư lượng hóa chất trừ sâu, tính bằng miligam trong 1kg gạo, khơng được vượt q mức
qui định trong bảng.

Bảng 5: Định mức dư lượng thuốc trừ sâu
Tên hóa chất

Mức

Linđan (666.NHC, HCH)

0,5

Diazinon

0,1

Diclovot ( Dichlovos)

0,3

9


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Malathion

2,0

Wolfatoo Methylparathion

0,7

Dimethoat ( B, 5B, Rogor)

1,0

Sinh học:
-

Côn trùng các loại: khơng được có.

-

Tổng số bào tử nấm mốc trong 1kg gạo, không lớn hơn: 10.000 bào tử.

-

Chọn hạt to, khỏe để hạn chế lượng vi sinh vật trên hạt.

Bảng 6: Lượng các vi sinh vật trên các hạt
Số lượng vi sinh vật tính bằng 1000 khuẩn lạc/1g hạt
Nấm mốc
Kiểu hạt

Số lượng

Non,
lép

nấm men

A. flavus

Asp. oryzae

1

0,3

0,01

0,25

0,7

>2

1

0,05

0,5

6,5

chung
Bình thường

Penicilliu

Vi khuẩn,

m

xanh,

Độc tố vi nấm aflatoxin: không phát hiện thấy bằng kỹ thuật sắc ký lớp mỏng.

Bảng 7: Các loại độc tố nấm mốc
Tên các loại nấm mốc

Độc tố do chúng tiết ra

Asp. flavus
Aflatoxin
Asp. Paraciticus

10


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Asp. ochraceus

Ochratoxin
Penicillium verrucosum
Asp. Terreus

Territrem

Eurotium chevalieri
Echinulin
Eurotium telodami
Fusarium sporotrichiodes

T2 – toxin và trichothecenes

Penicillium citreonigrum

Citreoviridin

Penicillium citrinum

Citrinin

Năng lượng: 100g gạo cung cấp năng lượng là 360 Kcal.
b. Hạt lúa mì
Hạt lúa mì gồm các phần chính sau:
a) Vỏ quả chiếm 4-6% khối lượng hạt.
b) Vỏ hạt chiếm 3-2,5 % khối lượng hạt.
c) Lớp alơrông
d) Nội nhũ chiếm 82% khối lượng hạt.
Nội nhũ được tạo nên từ các tế bào lớn có thành rất mỏng (gần như khơng thể phân biệt được
bằng kính hiển vi) chứa đầy tinh bột và các chất protein. Nội nhũ có màu trắng hoặc vàng nhạt

phụ thuộc vào mức độ chứa đầy protein của tế bào, mức độ liên kết của protein với các hạt tinh
bột cũng như kích thước và hình dạng
của các hạt tinh bột mà màu nội nhũ có thể trắng trong, trắng đục hoặc trắng trong từng phần.
Hạt hoàn toàn trắng trong khi tất cả các tế bào của nội nhũ chứa đầy không cịn khơng gian rỗng
chứa khơng khí. Nếu tế bào nội nhũ xốp có nghĩa là cịn các lỗ và các khe chứa khơng khí thì ánh
sáng tới lại bị khúc xạ nhiều lần nên hạt khơng trong suốt và có màu trắng đục.
c. Ngơ
Hạt ngơ thường có các phần chủ yếu sau đây:
a) Lớp vỏ quả chiếm 5-7% khối lượng hạt
b) Lớp vỏ hạt mỏng chiếm 2 % khối lượng hạt
c) Lớp alơrông chiếm 6-8% khối lượng hạt
d) Cuống chiếm1,5% khối lượng hạt (dính hạt với cùi)
e) Phơi ngơ chiếm 10-19% khối lượng hạt
f) Nội nhũ chiếm 72-75% khối lượng hạt (chứa 77-84% tinh bột).
4. Tinh bột của các loại củ
11


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Khoai tây, khoai lang, sắn, dong riềng, củ mài, sắn dây... cũng là những nguồn để thu tinh
bột rất quan trọng.
a. Khoai tây
Hàm lượng tinh bột trong củ phân bố không đều. Các lớp tế bào nằm ở giữa lớp tế bào
thành mỏng và trung tâm của củ thường chứa nhiều tinh bột nhất. Ở giữa củ ( trung tâm) có
lượng tinh bột thấp.
Hàm lượng tinh bột trong khoai tây dao động từ 8-30%. Kích thước hạt tinh bột khoai tây
khoảng 30-150μm

b. Khoai lang
Cấu tạo củ khoai lang gồm 3 phần:
a)Vỏ bao chiếm 1% khối lượng củ
b)Vỏ cùi chiếm 5-12% khối lượng củ
c)Thịt củ
Lượng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15-31%, kích thước hạt tinh bột từ
15-80 μm
c. Sắn
Củ sắn gồm 4 phần chính:
a) Vỏ gỗ chiếm 0.5-3% khối lượng củ
b) Vỏ cùi chiếm 8-10% khối lượng củ
c) Thịt sắn là phần chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng.
Thành phần vỏ tế bào nhu mô là xenlulozơ, pentozơ, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh
chất.
Lượng tinh bột trong thịt sắn phân bố không đều nhiều nhất ở lớp ngồi rồi giảm dần vào
trong. Kích thước hạt tinh bột sắn khoảng 15-80 μm.
II. BẢN CHẤT HOÁ SINH CUẢ QUY TRÌNH:
1. Giai đoạn 1: giai đoạn đuờng phân tạo acid pyruvic
2. Giai đoạn 2: acid pyruvic
decarboxyl hoá tạo acetaldehyde (pyruvate decarboxylase)
3. Giai đoạn 3: acetaldehyde tiếp nhận hydro tạo etanol (enzyme alcohol dehydrogenase)

12


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

III. CƠNG NGHỆ TỔNG QT

Bất kỳ cơng nghệ sản xuất cồn hay rượu từ nguồn tinh bột nào cũng phải qua những giai đoạn
sau:
- Xử lý nguyên liệu
- Đường hóa nguyên liệu để tạo ra dung dịch lên men
- Lên men để chuyển đường thành cồn
- Tinh chế sản phẩm
13


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

1. Xử lý nguyên liệu
Nguyên liệu là những sản phẩm của sản xuất nông nghiệp. Trước khi đua vào sản xuất
nguyên liệu phải được tiến hành phân loại, làm sạch, loại bỏ những thành phần khơng thích hợp.
Tùy theo nguyên liệu mà ta có những biện pháp xử lý tương ứng.
2. Đường hóa và chuẩn bị dung dịch cho quá trình lên men
Cồn chỉ tạo thành từ đường do nấm men Saccharomyces cerevisiae chuyển hóa. Trong các
dạng nguyên liệu chứa tinh bột thường chứa rất ít đường. Lượng đường này hồn tồn khơng đủ
cho q trình lên men và tạo thành cồn.
Muốn thu nhận được lượng cồn cao phải tiến hành đường hóa tinh bột.
a) Ở các nước châu Âu và châu Mỹ, người ta thường đường hóa tinh bột bằng chế phẩm
enzym thu nhận từ malt. Việc sử dụng malt như một nguồn enzym amilase có xuất xứ địa lý
và phương thức sản xuất nông nghiệp của họ. Các nước châu Âu nằm trong vùng địa lý rất
thuận lợi cho canh tác hóa đại mạch,khi đại mạch nảy mầm tạo ra rất nhiểu enzym amilase.
Người ta đem phơi mầm đại mạch (mầm đại mạch được gọi là malt) và đem nghiền mịn
thành bột. bột này giàu amilase. Người ta sử dụng chúng để đường hóa. Khi tiến hành đường
hóa tinh bột bằng bột malt, người ta thường hịa bột ngun liệu với nước, tiến hành hồ hóa
và tiếp đó làm nguội đến 60-650C rồi cho bột malt vào. người ta duy trì nhiệt độ này trong

điều kiện khuấy liên tục. Quá trình thủy phân sẽ tạo ra đường glucose. Dung dịch được tách
ra khỏi bã (phần không thủy phân được) bằng cách lọc ép hay ly tâm.
Phương pháp này được tóm tắt như sau:
bột malt

tinh bột

hồ hóa

đường hóa

nấm men

lọc ép

dịch

lên men

cồn tinh chế

chưng cất

tinh chế

Phương pháp này chỉ được thực hiện nhiều trước thế kỉ XIX. Từ thế kỷ XIX cho đến nay, các
nước châu Âu đã thay chế phẩm enzym từ bột malt bằng chế phẩm enzym từ vi sinh vật. Tuy
nhiên, việc sử dụng bột malt như nguồn enzym vẫn được sử dụng ở những vùng nông thôn trong
sản xuất rượu theo quy mô gia đình.
Người ta có thể sử dụng acid như tác nhân thủy phân tinh bột, sau đó trung hịa bằng

carbonate. Acid sulfuric và acid chlohydric thường được sử dụng để thủy phân tinh bột; Na 2CO3
thường được sử dụng để trung hòa acid dư.
Phương pháp này thường đòi hỏi các thiết bị chịu được acid hay phải chịu điều kiện. Mặt
khác, các acid thường rất độc hại và hay gây nguy hiểm cho người sản xuất, chính vì thế, hiện
nay ít được sử dụng.
b) Ở các nước châu Á, theo truyền thống, người ta hay sử dụng bánh men để sản xuất rượu,
cồn từ nguồn tinh bột. Công nghệ sản xuất rượu,cồn từ các loại men đã có từ hàng ngàn năm
trước đây ở Trung Quốc,Việt Nam và Nhật Bản. Lúc đầu, người ta sản xuất hoàn toàn dựa
vào khu hệ vi sinh vật tự nhiên được rơi vào khối ủ. Cách làm này thường khơng có kết quả
ổn định. Do đó bằng kinh nghiệm, người ta chọn khối ủ nào tốt nhất để lại một phần để làm
mẻ sau. Cách làm này có tốt hơn cách làm trên nhưng khi thực hiện vẫn không thu được kết
quả ổn định do khơng bảo quản được. sau đó, người ta tiến hành sản xuất bánh men. Lúc đầu
bánh men cũng được tạo ra từ những mẻ ủ tốt bằng cách tạo hình chúng, đem sấy khô và bảo
quản để dùng dần. bằng cách này, người ta đã hoàn toàn chủ động được quá trình sản xuất và
đảm bảo được chất lượng sản phẩm. Từ đó phương pháp sản xuất bánh men được phát triển
14


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

khá hoàn thiện và tạo ra được nhiều loại bánh men khác nhau, tùy theo từng dân tộc và tùy
theo thị hiếu của người tiêu dùng. Chất lượng rượu, cồn phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng
cũng như chủng loại của bánh men, trong các loại bánh men đều chứ các lồi nấm sợi, vi
khuẩn có khả năng đường hóa tinh bột và đều chứa nấm men có thể chuyển hóa đường thành
cồn. Như vậy có thể khẳng định được rằng bánh men dùng trong sản xuất rượu từ nguyên liệu
chứa tinh bột là chế phẩm vi sinh vật rất đặc biệt. Trong đó có sự tồn tại hài hòa nhiều vi sinh
vật khác nhau, tạo được thế cân bằng giữa các q trình chuyển hóa.
c) Trong cơng nghiệp sản xuất cồn và rượu từ nguyên liệu tinh bột, người ta không thể sử

dụng các nguồn enzym như phần trình bày trên vì tính chất kinh tế và tính ổn định của sản
phẩm, vì bản chất sản xuất công nghiệp và sản xuất hàng loạt là các sản phẩm phải có chất
lượng đồng đều và có kiểm sốt, do đó trong sản xuất cơng nghiệp người ta địi hỏi q trình
tạo giống có chất lượng ổn định và có kiểm sốt các loại giống được tạo ra. trong cơng nghệ
vi sinh vật việc kiểm sốt giống chỉ có thể khi ta phân lập được chúng ở dạng thuần khiết
(dạng khơng có sự nhiễm bởi các vi sinh vật khác).
Như vậy, muốn sản phẩm có chất lượng đồng nhất phải có giống thuần khiết. Từ những
bánh men thuốc bắc, thuốc nam của người châu Á, các nhà khoa học Pháp đã phân lập ra rất
nhiều giống vi sinh vật có khả năng đường hóa cao, trong đó những giống điển hình bao gồm
Aspergillus sp.,Rhizopus sp., Mucor sp. Các giống vi sinh vật này lần lượt được ứng dụng
vào công nghệ sản xuất cồn thay cho bột malt. Trong thế kỉ XIX, người Pháp đã ứng dụng
thành công nấm Rhizopus và Mucor vào sản xuất lớn theo qui mô công nghiệp tại các nước
Đông Dương. Phương pháp sản xuất cồn theo công nghệ của người Pháp được gọi là phương
pháp amylose (xuất phát từ tên một loài nấm sợi do người Pháp phân lập ra và ứng dụng
thành công trong sản xuất cồn ở Việt Nam- amylomyces rouxi).
Cũng trong thời gian này, người Nhật đưa loài nấm sợi Aspergillus sang Mỹ. Nấm loại
này nhanh chóng chiếm được sự chú ý của người Mỹ vì họ đã nghiên cứu chúng rất kỹ. Sau
đó người Mỹ đã sử dụng nấm sợi này trong sản xuất cồn thay cho bột malt. Từ đó sản xuất
cồn có thêm một phương pháp mới: phương pháp mycomalt (mầm mốc).
Như vậy, cho đến nay ta có hai phương pháp đường hóa tinh bột trong sản xuất cồn: phương
pháp amylose và phương pháp mycomalt.
+Ở phương pháp amylose: người ta thường sử dụng nấm sợi Rhizopus và Mucor để
đường hóa tinh bột.
+Ở phương pháp mycomalt: người ta thường sử dụng Aspergillus để đường hóa. Tuy
những nấm sợi này có những đặc điểm giống nhau (trong đó có sự giống nhau về quan hệ với
oxy), nhưng giữa các loài nấm sợi có những điểm khác nhau rất rõ.
Rhizopus và Mucor là những lồi nấm sợi phân nhánh và thuộc nhóm nấm sợi có bào tử
hở. Chúng phát triển được trên rất nhiều loại mơi trường. Đặc biệt là chúng có khả năng phát
triển mạnh trong môi trường cháo đặc (môi trường có độ nhớt cao). Chính vì thế khi sử dụng
tấm gạo để sản xuất cồn và rượu, người ta thường sử dụng Rhizopus và Mucor chứ không bao

giờ sử dụng Aspergillus. Aspergillus sp. là loài nấm rất phổ biến trong thiên nhiên. Chúng
được sử dụng nhiều trong lên men các sản phẩm từ đậu nành. Điểm khác với Mucor hay
Rhizopus là chúng khơng có khả năng phát triển hay phát triển rất kém trong mơi trường có
độ nhớt cao phi dịch hồ hóa từ tấm gạo. Chúng thuộc nấm sợi có bào tử khá kín.
Tiêu chuẩn nấm men dùng trong sản xuất cồn:
-

Khả năng lên men các đường nhanh và càng triệt để càng tốt.
15


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

-

Tạo ít sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ.

-

Hoạt tính ổn định và bền với những biến đổi của môi trường.

Một số chủng nấm sợi được ứng dụng trong sản xuất cồn và rượu từ nguồn tinh bột như:
Rhizopus oryzae (Hình 3 và Hình 4)

Hình 3
Mucor sp. ( Hình 5, Hình 6 và Hình 7)

Hình 4

Hình
Hình 6
16

5


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Hình 7
Aspergillus niger (Hình 8 và Hình 9)

Hình 8
Hình 9
Nấm này có màu đen nên thường được gọi là nấm sợi màu đen. Khi mới phát triển, sợi
nấm màu trắng, sau đó sẫm lại nhưng khơng hồn tồn đen. Chỉ có bào tử của chúng là màu
đen tuyền. Từ một sợi đầu tiên, chúng phân nhánh tạo 2-4 nhánh sợi nhỏ. Từ các nhánh này
sẽ phát triển thành những đỉnh bào tử và từ đó sẽ phát triển thành những bào tử màu đen.
Nấm sợi này có khả năng tạo ra rất nhiều enzym khác nhau như: amylase, invertase, maltase,
protease, pectinase, gluamylase, cellulase.
Aspergillus oryzae:( hình 10)
Nấm sợi này thường có màu vàng khi
già nên cịn được gọi là nấm sợi màu
vàng. Khi mới phát triển, hệ sợi có màu
trắng, sau đó chuyển dần sang màu lục
và khi già chuyển hẳn sang màu vàng.
Chúng phát triển trong khoảng nhiệt độ

khá rộng 15-400C, nhiệt độ tối ưu cho
chúng phát triển là 30-320C. Khả năng

17


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

sinh enzym của chúng rất mạnh, trong đó chủ yếu là các loại enzym amylase,protease,
catalase, maltase.
Hình 10

Hình 12
Aspergillus flavus:(hình 11 và 12)

Hình 11
Lồi nấm sợi này mới nhìn rất giống Aspergillus oryzae, nhưng thực ra chúng có kích thước
nhỏ hơn. Màu của sợi nấm là màu lục. Chúng tạo ra nhiều enzym khác nhau, trong đó enzym
protease là mạnh nhất. Chế phẩm enzym của chúng được ứng dụng trong sản xuất để làm ổn
định chất lượng bia. Chúng có khả năng sinh độc tố azlatoxin nên khi sử dụng chúng phải hết
sức thận trọng.
Aspergillus awamori và Aspergillus
usami:

Hai loài nấm sợi này gần giống nhau về hình
thái. Đặc điểm quan trọng của hai nấm sợi
này là chúng tạo ra enzym protease khơng
nhiều nhưng lại có khả năng sinh tổng hợp

dexninase, glueoamylase rất mạnh.
18


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

Aspergillus awamori
+ Ứng dụng enzym amilase
Hiện nay, enzym amilase được thu nhận và ứng dụng rộng rãi. Trong đó đáng chú ý nhất
là α-amilase(3.2.1.1. α-1,4 glucan – 4 – glucanhydrolase)
α-amilase được thu nhận từ nấm mốc (chủ yếu là nấm mốc Aspergillus oryzae, Aspergillus
awamori) và từ trong vi khuẩn (Bacillus subtilis). Hai nguồn enzym này có những đặc tính rất
khác nhau có thể tóm tắt trong bảng sau:
Đặc tính
pH tối ưu
Nhiệt độ tối ưu
Khả năng chịu nhiệt
Khả năng thủy phân

α-amilase của nấm mốc
4.7 – 4.9
55 – 66,198oC
70,198 oC
Khả năng dextrin hóa cao

Lượng canxi trong cấu trúc Ít
enzym

α-amilase của vi khuẩn
5.9 – 6.1
65 – 75,1980C
90,198 oC
khả năng đường hóa cao(80
– 82 % tinh bột được
chuyển hóa thành maltose)
nhiều

+ Cấu tạo và tính chất của α- amilase
- Cấu tạo:
Enzym α- amilase là protein phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50000 đến
60000. Đến nay người ta đã biết rất rõ các chuỗi mạch acid amin của 18 α- amilase. Nhưng chỉ có
hai loại α- amilaza là taka- amilase từ Aspergillus oryzae và α- amilase của tụy lợn, được nghiên
cứu kỹ về hình thể khơng gian của cấu trúc bậc ba. Mới đây, các nhà nghiên cứu cho thấy các
chuỗi mạch axitamin của enzym α- amilase đều có cấu trúc bậc 3 tương tự nhau.
Nói chung, α- amilase đều có cấu trúc từ 3 vùng khác nhau:
-Vùng trung tâm A: có kích thước lớn ở dạng thùng (α−β)8.
-Vùng B nằm giữa tờ giấy xếp b thứ 3 và xoắn ốc a tiếp sau cấu trúc (a-b)8. Vùng này được
tạo nên từ ba tờ giấy xếp b đối song song và một vịng dài có cấu trúc it trật tự. Vùng B này được
gắn chặt với vùng A bởi một cầu disunfua.
19


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

-Vùng C có cấu trúc tờ giấy xếp b, và được liên kết với vùng A, bởi một chuỗi đơn
polypeptide. Tùy theo nguồn gốc enzym, vùng này có thể mang thêm một mạch glucide.

Một số α- amilase đặc biệt là α- amilase từ tụy lợn và từ thực vật có chứa ion Ca2+. Ion này
nằm ở giữa vùng A và vùng B, một mặt có tác dụng làm ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym và mặt
khác có vai trị như chất hoạt hóa dị khơng gian.
Tâm hoạt động của α- amilase nằm trong một rãnh có chiều dài khoảng 3nm. Rãnh này nằm giữa
vùng A ở đầu C của nó và vùng B. Các tâm hoạt động của các α- amilase khác nhau thường được
tạo nên bởi 5 đến 11 tâm phụ (A tới K) tùy theo nguồn gốc của enzym.
Ở tâm hoạt động, cơ chất được giữ trong tư thế một hình thể bị uốn cong nhờ các liên kết Van der
Walls với một số acid amin thơm cũng như các liên kết hydro giữa các mạch bên của các acid
amin có cực và cơ chất. Matsura và cộng sự (1984) cho rằng siêu cấu trúc (a-b)8 tạo ra một
trường tĩnh điện có lực hút mạnh, có thể có ảnh hưởng tới tồn bộ q trình xúc tác, nghĩa là tới
sự gắn cơ chất,trạng thái chuyển cũng như tới sự giải phóng sản phẩm thủy phân.
Nhiều tác giả đã chứng minh được sự tồn tại của một tâm gắn phụ không đặc hiệu nằm trên
bề mặt enzym. Tâm này có vai trị như một cái điều hịa của enzym để chống lại sự kìm hãm cạnh
tranh bởi sản phẩm thủy phân. Nhiều nghiên cứu về năng lượng tương tác của một gốc glucose ở
cơ chất với các tâm phụ khác nhau của enzym, cho thấy các α- amilase đều có đặc tính chung
sau:
1- Năng lượng tương tác của các tâm từ A-E với gốc glucose luôn luôn dương. Tương tác
này thuận lợi cho việc giữ chuỗi mạch ở tâm hoạt động sau khi đứt liên kết.
2- Năng lượng của tâm F (gần với tâm xúc tác) với gốc glucose thì hơi âm cho tới dương
mạnh. Điều này tùy thuộc vào nguồn enzym.
3- Năng lượng tương tác của tâm G là dương. Chính vì vậy nó tạo điều kiện hình thành cho
phức enzym-cơ chất. Phức này sẽ không được tạo ra với các chuỗi mạch ngắn
maltooligosaccaride., chính các chuỗi mạch ngắn này lại là chất kìm hãm cạnh tranh khi ở nồng
độ cao.
- Tâm xúc tác của α- amilase có lẽ chỉ được giới hạn ở hai acidamin acid tính (aspartic hay
glutamic) nằm trong vùng gắn cơ chất. Cơ chế thủy phân bắt đầu bằng sự làm yếu liên kết
glucoside C1-C4 phải thủy phân, do kết quả của việc tạo nên phức enzym-cơ chất. Liên kết này
lại một lần nữa bị yếu đi dưới tác dụng của một trong hai acid amin acid tính đóng vai trò là chất
cho proton tới C4. Khi liên kết glucoside bị đứt sẽ tạo nên một ion oxicarbonium (trạng thái
chuyển). Ion này được ổn định bởi điện tích âm của một acid amin khác.

Cuối cùng, ion oxicarbonium tác dụng với một phân tử nước và hai oligosaccharide được
tạo thành liền rời bỏ tâm hoạt động của enzym.
- Tính chất: pH tối ưu của α- amilase phụ thuộc vào nguồn gốc enzym. Nói chung, pH tối
ưu nằm trong khoảng axit yếu 4,8-6,9. Tuy nhiên có một số α- amilase chịu axit cao như αamilase từ Bacillus acidocaldarious (pH tối ưu 3,5) và chịu kiềm mạnh như α- amilase từ Bacillus
licheniformis ( pH tối ưu 9,0). Sự có mặt của ion Canxi cho phép cải thiện độ ổn định của enzym
đối với sự thay đổi của pH.
- Nhiệt độ hoạt động tối ưu của α- amilase cũng phụ thuộc vào nguồn gốc enzym. Nói
chung nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 40-50 0C, nhưng có thể đạt tới giá trị gần 70-80 0C đối với
α- amilase từ vi khuẩn như B. sterothermophilus, B. subtilis, B. licheniformis.
Nguồn gốc enzym

Bảng 8 . Các tính chất của α- amilase ở vi sinh vật
Khối lượng phân
pH tối ưu
Nhiệt độ tối ưu, 0C
20


Quá trình lên men cồn trong sản xuất truyền thống

B. amilotiquefaciens
B. licheniformis
B. stearothermophilus
B. subtilis
A.oryzae

tử
49000
22500
49000

47000
52600

GVHD: Nguyễn Thúy Hương

5.9
5.0-9.0
5.4-6.1
5.3-6.4
5.5-6.9

21

65
76
70
50
40


Cơ chế tác dụng của α- amilase:
Enzym α- amilase thủy phân liên kết α- 1,4 trên nhiều mạch và tồn tại nhiều vị trí
của cùng một mạch, giải phóng ra glucose và các oligosaccharide có từ 2-7 đơn vị
glucose, trong đó 1 glucose khử tận cùng ở dạng α. Kết quả tác động của α- amilase
thường làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột , do đó cịn gọi là α- amilase dịch
hóa. Cách thức tác dụng của α- amilase phụ thuộc nguồn gốc enzym và bản chất của cơ
chất.
Khi thủy phân amiloe sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltose và maltotriose. Do
maltotriose bền hơn nên việc thủy phân nó thành maltose và glucose được thực hiện sau
đó.

Có hai cơ chế tác dụng lên amilose ở trong dung dịch: cơ chế tấn công nhiều lần và
cơ chế tấn công ưu tiên.
Trong cơ chế tấn công nhiều lần, sự tiếp xúc giữa các enzym và cơ chất xảy ra một
cách ngẫu nhiên và tất cả các liên kết đều có thể bị thủy phân. Sau khi thủy phân, duy
nhất chỉ có một phân tử được giải phóng khỏi enzym, còn phân tử kia được giữ lại trong
lòng của enzym thì trượt dọc theo trung tâm hoạt động để chịu sự thủy phân mới. Sau
nhiều lần lặp lại quá trình này, chuỗi mạch được giải phóng nốt.
Trong cơ chế tấn công ưu tiên, sự tiếp xúc giữa enzym và cơ chất chỉ dẫn tới một
lần thủy phân duy nhất, cả hai phân tử được giải phóng ra sau khi xúc tác. Và không phải
tất cả mọi liên kết đều mẫn cảm như nhau đối với enzym, nhất là các liên kết ở đầu chuỗi
thường bền hơn.
Cơ chế tấn công nhiều lần đã được xác nhận bằng thực nghiệm, thường thấy đối với
enzym α- amilase của dịch tụy lợn. Còn cơ chế tấn công ưu tiên đã được nghiên cứu đối
với các enzym α- amilase của nước bọt, của nấm mốc và vi khuẩn khi phản ứng với dung
dịch amiloza.
Trong trường hợp chuỗi mạch thẳng có mức độ trùng hợp thấp thì cơ chế tấn cơng
nhiều lần có xác xuất rất thấp từ 0,1-0,27 đối với nhiều α- amilase. Trong trường hợp này
hai chuỗi mạch rời khỏi trung tâm hoạt động ngay sau khi thủy phân, nhưng do bị vây bởi
các phân tử dung môi nên xác xuất để cho phần được thủy phân trở lại là lớn.
Khi thủy phân amilopectin trong dung dịch ngồi glucose, maltose và maltotriose
cịn có thêm các dextrin giới hạn có nhánh. Các α−dextrin giới hạn này có chứa các liên
kết α- 1,6 của polime ban đầu cộng với các liên kết α- 1,4 kề bên thường bền với thủy
phân.
1* Các enzym phân cắt liên kết α- 1,4 ở ngoại mạch
- Enzym β-amilase (EC.3.2.1.2)
Cấu trúc và tính chất của β-amilase:
Những hiểu biết về β-amilase cịn rất hạn chế. Chỉ có các enzym có nguồn gốc thực
vật được biết đến nhiều nhất. Các enzym này được tổng hợp nên ở trong các hạt dưới
dạng tìm ẩn, sau đó được hoạt hóa trong q trình nảy mầm nhờ enzym protease. Gần
đây người ta tách chiết được β-amilase từ vi khuẩn như Bacillus pseudomonas, B.

streptomices.
Enzym β-amilaza được tạo ra từ một chuổi mạch polypeptide duy nhất, có khối
lượng phân tử 60000, nhưng người ta mới chỉ biết đến trình tự acid amin của hai trong số
các enzym này. Nghiên cứu các chuỗi acid amin này đã phát hiện thấy có một tỉ lệ giống
nhau khoảng 32%, đặc biệt với hai vùng tham gia vào quá trình thủy phân. Có hai nhóm
tiol, trong đó có một nhóm hoạt động hơn, tham gia trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình


thủy phân, đặc biệt chúng có khả năng gắn chặt các chất kìm hãm hoạt động của enzym
như các dẫn xuất của thủy ngân hay các peptide.
Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-amilase thường có một nhóm carboxyl thể hiện
tính chất ái nhân và một nhóm imidazol thể hiện tính chất ái electron. Sự nghịch đảo hình
thể của carbon anome (C1) được thực hiện nhờ việc tạo thành hợp chất đồng hóa trị trung
gian kiểu ester-acetal giữa carbon anome và nhóm carboxyl của tâm hoạt động. Sau đó
ester này bị phân hủy bởi tác động của một phân tử nước lên nhóm ester để giải phóng ra
α- maltose và hồn ngun nhóm carboxyl của enzym.
Các enzym β-amilase có pH tối ưu nằm trong khoảng 5-6 và nhiệt độ tối ưu khoảng
500C. Tuy nhiên các β-amilase vi khuẩn thường có tính bền nhiệt hơn so với β-amilase có
nguồn gốc thực vật.
Bảng 9 . Các tính chất của β- amilase của vi sinh vật
Nguồn gốc enzym
Khối lượng phân tử
pH tối ưu
Nhiệt độ tối ưu, 0C
B. cerus
58000
7.0
40
B.polymyxa
42000

7.5
40
B. megaterium
58000
6.5
40-65
- Cơ chế tác dụng của β-amilase:
Enzym này xúc tác thủy phân các liên kết α- 1,4 của amilose và amilopectin ở đầu
không khử của mạch và giải phóng ra maltose có dạng β. Tác động của enzym sẽ ngừng
lại ở chổ sát với liên kết α- 1,6. Amilose thường bị thủy phân hoàn tồn trong khi đó,
trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% amilopectin được chuyển thành β-maltose. Phần còn
lại của sự thủy phân amilopectin là một β- dextrin giới hạn có phân tử lượng cao và có
chứa tất cả các liên kết α- 1,6 của phân tử ban đầu.
Các enzym β-amilase tác dụng theo cơ chế tấn cơng bội, có nghĩa là enzym sẽ thủy
phân lần lượt nhiều liên kết glucoside của cùng một chuỗi trước khi được rời ra khỏi môi
trường. Số lần tác động lặp lại của enzym lên cùng một chuỗi mạch α- glucan phụ thuộc
vào kích thước của chuỗi mạch này, thường khoảng bằng 4 đối với chuỗi mạch ngắn và
tăng lên đối với chuỗi mạch dài hơn.
- Các amilase tạo ra các oligosaccharide đặc thù:
Các amilase ngoại mạch này thường tạo ra các oligosaccharide đặc thù, chứa từ 3-6
đơn vị glucose tùy thuộc nguồn gốc enzym. Các enzym này đã được phát hiện ra cách
đây 20 năm trong các canh trường vi khuẩn. Việc phân lập được các enzym này đã tạo ra
thuận lợi lớn hơn cho sản xuất ở qui mô công nghiệp các oligosaccharide đặc thù với mức
độ tinh khiết cao. Đó là:
1+ Amilase từ P.stutzeri giải phóng ra maltotetraose
2+ Amilase từ B. licheniformis giải phóng ra maltopentaose
3+ Amilase từ A. aerogenes giải phóng ra maltohexaose
Cơ chế tác dụng của chúng tương đối gần với cơ chế tác động của β-amilase.
Chúng thường thủy phân các liên kết α- 1,4 glucoside ở đầu không khử của mạch αglucan và giải phóng ra các sản phẩm dạng α. Các mạch thẳng như là amilose sẽ bị thủy
phân hoàn toàn thành những oligosaccharide đặc hiệu của enzym.Với amilopectin thì các

enzym này sẽ dừng lại ở điểm phân nhánh có liên kết α- 1,6 để tạo ra các dextrin giới hạn
có phân tử lượng cao.
Bảng 10. Đặc tính của các amilase tạo ra các oligosaccaride đặc thù


Oligosaccarit tạo ra
Khối lượng phân tử
pH tối ưu
Nhiệt độ tối ưu

Maltotriose
55000
5,6-6,0
45

Maltotetraose
56000
8,0
45

Maltopentaose
22500
5,0-8,0
76

Maltohexanose
65000
7,0
52

+ Nuôi cấy nấm sợi tạo enzym trong sản xuất cồn và rượu từ nguồn tinh bột
Phần trên đã trình bày hai phương pháp sản xuất cồn và rượu: phương pháp
amylose và phương pháp mycomalt. Hai phương pháp này về cơ bản không khác
nhau nhiều.
- Cả hai phương pháp đều dùng nấm sợi cho q trình đường hóa tinh bột.
- Cà hai phương pháp đều sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để chuyển
thành đường cồn. Tuy nhiên, hai phương pháp này cũng có điểm khác nhau nhất
là cách sử dụng nấm sợi cho q trình đường hóa.
Trong phương pháp amylose, nấm sợi được sử dụng để tiến hành đường
hóa là Mucor và Rhizopus. Đặc điểm cơ bản của mốc này là người ta chỉ ni
chúng trong phịng thí nghiệm với dung tích khoảng 5-10 lít, từ lượng nấm sợi
này, người ta chuyển chúng sang thùng lên men hàng chục tấn. Dịch bột đã được
hồ hóa và nấm sợi này phát triển trong đó. Hình thức ni này giống phương pháp
lên men hiếu khí trong mơi trường lỏng, để tạo được lượng nấm sợi cần thiết cho
q trình đường hóa,thời gian đầu người ta thổi khí liên tục. Nấm sợi là lồi vi
sinh vật hiếu khí bắt buộc, trong q trình thổi khí nấm sợi sẽ tăng nhanh sinh
khối và sing tổng hợp ra enzym, trong đó lượng enzym amilase là lớn nhất. Sở dĩ
có hiện tượng này là vì mơi trường được sử dụng là tinh bột, tình bột là cơ chất để
tổng hợp enzym cảm ứng amilase. Như vậy, nếu sản xuất cồn và rượu từ nguyên
liệu chứa tinh bột theo phương pháp amylose, người ta không cần phải thiết kế,
xây dụng một phân xưởng sản xuất nấm sợi (hay chế phẩm enzym) riêng. Trong
trường hợp này, ở giai đoạn này, xảy ra 3 quá trình sinh học cơ bản:
 Quá trình tăng sinh khối nấm sợi
 Quá trình sinh tổng hợp enzym
 Q trình đường hóa tinh bột
Bằng kinh nghiệm thực tế, người ta cho nấm men Saccharomyces cerevisiae vào
dịch này và nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ chuyển hóa đường thành cồn. Như
vậy xuất hiện thêm một quá trình sinh học nữa xảy ra trong cùng một thiết bị, đó là
q trình rượu hóa bởi nấm men.
Các chủng nấm sợi thuộc Mucor và Rhizopus do người Pháp phân lập từ bánh

men thuốc bắc của Việt Nam và qui trình cơng nghệ sản xuất cồn từ tấm gạo do họ
xây dựng đã được áp dụng ở nhiều nhà máy, trong đó có các nhà máy rượu ở
Phnompenh (Campuchia), Sài Gịn, Hà Nội.
Trong cơng nghệ sản xuất cồn và rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột bằng phương
pháp mycomalt, người ta không sử dụng nấm sợi là Mucor hay Rhizopus mà sử dụng
các giống nấm sợi thuộc Aspergillus sp. Các giống được sử dụng nhiều trong phương
pháp này là Asp. oryzae, Asp. niger, Asp. usami, Asp. awamori.
Các giống nấm sợi này được J.Takamine(người Nhật) phân lập từ sản phẩm lên
men truyền thống của người Nhật vào 1884. Sau đó, các giống nấm sợi này được đưa
sang Mỹ và nó được ứng dụng rất nhanh, thay thế hoàn toàn amylase từ malt.Trong


sản xuất cồn và rượu theo phương pháp mycomalt, người ta không phát triển sinh
khối nấm sợi ngay trong dịch cháo như trong phương pháp amylose mà tiến hành
đường hóa bằng chế phẩm nấm sợi Aspergillus sp. có chứa enzym, cịn được gọi là
chế phẩm enzym thơ. Như vậy phương pháp này địi hỏi phải có một phân xưởng
riêng sản xuất chế phẩm vi sinh vật.
Quá trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật theo phương pháp này phải qua bốn giai
đoạn:
-Chuẩn bị giống
-Chuẩn bị môi trường
-Nuôi nấm sợi
-Sử dụng ngay chế phẩm hoặc sấy khô bảo quản dùng dần.
Giống nấm sợi được nuôi cấy trong môi trường thạch – malt và được giữ ở nhiệt
độ 4 - 70C. Mỗi tháng cấy truyền một lần. Mỗi lần cấy truyền lại, người ta thường cấy
vào 3 - 5 ống thạch – malt, trong đó một ống dùng cho sản xuất, một ống dùng để
kiểm tra chất lượng và một ống dùng để giữ giống tiếp.
Ống dùng cho sản xuất được tiến hành nhân giống theo từng bước sau:
o Chuẩn bị một bình cầu có dunh tích 500 ml.
o Cho vào đó 10 gam cám đã được làm ẩm đến độ ẩm là 60-65% W.

o Thanh trùng bằng hơi nóng trong 1 giờ ở 1 at.
o Làm nguội môi trường đến nhiệt độ phịng.
o Trộn giống từ ống thạch nghiêng.
o Ni ở nhiêt độ 28-320C trong thời gian 3 ngày. Khi thấy nấm sợi tạo
nhiều bào tử là thời điểm kết thúc quá trình nhân giống cấp một.
Sau giai đoạn này nấm sợi được chuyển sang nuôi trên các khay. Để thực hiện giai
đoạn nhân giống cấp hai này ta thực hiện các bước sau:
o Chuẩn bị khay.
o Chuẩn bị môi trường cám (cám gạo hay cám mì có hàm lượng tinh bột
>20% ) và trộn nước cho độ ẩm.
o Thanh trùng môi trường cám ở 1 at trong 1 giờ
o Làm nguội môi trường cám.
o Trộn giống vào môi trường cám. Tỷ lệ giống 0.2-0.4%.
o Chuyển chúng vào các khay, trải đều cám sao cho có độ dày 2-3 cm.
o Đưa các khay vào phịng ni, ni ở nhiệt độ 28 – 32 0C trong thời gian
30 – 36 giờ.
Sau khi nấm sợi đã nuôi đến thời gian tạo enzym cao nhất (thông thường người ta
kết thúc giai đoạn này nấm sợi mới bắt đầu tạo bào tử), người ta phải sấy chế phẩm ở
<450C cho đến khi độ ẩm là 10 – 120 C để hoạt tính enzym khơng giảm, đồng thời dễ
bảo quản sau này.
Trong các loại nguyên liệu dùng để sản xuất chế phẩm amylase dùng trong sản
xuất cồn, rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột, người ta cịn sử dụng một số loại mơi
trường có thành phần như sau:
- Môi trường bột ngô:
Bột ngô vàng
75%
Trấu nhỏ
25%
(NH4)2SO4
0.5%

- Môi trường tấm gạo: