Đánh giá chất lượng sản phẩm rượu nếp than trong suốt thời gian lên men

èm tên đề tài “ðánh giá chất lượng sản phẩm rượu nếp than trong suốt thời gian lên men” do CHÂU TỐ VI thực hiện đã được thơng qua hội đồng báo cáo luận văn. Giáo viên huớng dẫn Giáo viên phản biện NGUYỄN CƠNG HÀ BÙI THỊ QUỲNH HOA NGUYỄN BẢO LỘC Cần Thơ, 28 tháng 6 năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG LÝ NGUYỄN BÌNH Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng ii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cám ơn thầy NGUYỄN CƠNG HÀ, thầy NGUYỄN BẢO LỘC đã tận tình hướng dẫn truyền đạt những kinh nghiệm quí báu giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp. Chân thành cám ơn ban giám hiệu trường ðại Học Cần Thơ, ban chủ nhiệm khoa Nơng Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng cùng qúi thầy cơ bộ mơn cơng nghệ thực phẩm đã trang bị kiến thức cho em trong những năm vừa qua. Cám ơn tập thể cán bộ phịng thí nghiệm bộ mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm và các bạn sinh viên lớp cơng nghệ thực phẩm khố 28 giúp đỡ, đĩng gĩp ý kiến và tạo điều kiện tốt cho tơi thực hiện luận văn này đúng thời gian cho phép. Chân thành cám ơn! Cần Thơ, ngày 15 tháng 6 năm 2006 Sinh Viên Thực Hiện CHÂU TỐ VI Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng iii MỤC LỤC Lời cảm tạ ........................................................................................................................... i Mục lục ............................................................................................................................... ii Tĩm tắt ................................................................................................................................ iv Danh sách bảng................................................................................................................... v Danh sách hình.................................................................................................................... vi Chương 1: Giới thiệu .......................................................................................................... 1 1.1 ðặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2 mục tiêu thí nghiệm .............................................................................................. 1 Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................. 2 2.1 Nguyên liệu sản xuất rượu nếp than ..................................................................... 2 2.1.1 Gạo nếp than ................................................................................................ 2 2.1.2 Bánh men thuốc bắc..................................................................................... 3 2.1.3 Nước dùng trong sản xuất rượu nếp than..................................................... 6 2.2 Kỹ thuật lên men rượu ......................................................................................... 7 2.2.1 Khái quát quá trình lên men rượu ................................................................ 7 2.2.2 ðộng học của quá trình lên men .................................................................. 8 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .............................................. 9 2.3 Các quá trình sinh hố trong lên men rượu nếp than ............................................ 10 Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................. 15 3.1 Phương tiện nghiên cứu ........................................................................................ 15 3.1.1 Thời gian và địa điểm .................................................................................. 15 3.1.2 Nguyên vật liệu............................................................................................ 15 3.1.3 Thiết bị và dụng cụ ...................................................................................... 16 3.1.4 Hố chất ....................................................................................................... 17 3.2 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 17 3.2.1 Phương pháp lấy mẫu ................................................................................... 17 Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng iv 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 18 3.2.3 Phương pháp phân tích ................................................................................. 18 3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm................................................................................ 19 3.3.1 Sơ đồ thí nghiệm tham khảo .......................................................................... 19 3.3.2 Nội dung thí nghiệm ...................................................................................... 19 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................... 21 4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đế khả năng lên men....................................... 21 4.2 Khảo sát ảnh hưởng của hai loại bánh men đến chất lượng rượu ở nhiệt độ phịng thí nghiệm................................................................................................................................. 23 4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men chính ............................................... 26 4.4 Theo dõi thành phần aldehyt, methanol theo thời gian sau khi phối cồn ............ 31 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ .............................................................................. 33 5.1 Kết luận................................................................................................................. 33 5.2 ðề nghị.................................................................................................................. 33 Tài liệu tham khảo .............................................................................................................. 34 Phụ lục ................................................................................................................................ 35 Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng v TĨM TẮT Nội dung đề tài “ðánh giá chất lượng rượu nếp than trong suốt thời gian lên men” với mục đích khảo sát các yếu ảnh hưởng chất lượng sản phẩm thơng qua việc phân tích các chỉ tiêu như acid tổng số, aldehyt, ethanol, methanol trong quá trình lên men chính và theo dõi hàm lượng aldehyt, methanol sau khi phối cồn. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến khả năng lên men của nấm men, tiến hành khảo sát ở nhiệt độ 140C và nhiệt độ phịng thí nghiệm (28 – 350C) đối với hai loại bánh men thuốc bắc HẢI ANH QUANG và loại men LÀNG VÂN – HÀ BẮC. Khảo sát ảnh hưởng của hai loại bánh men trên ở nhiệt độ phịng thí nghiệm. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng lên men thơng qua việc phân tích các chỉ tiêu aldehyt, methanol, ethanol, acid tổng số từ ngày một đến ngày năm sau khi chan nước, tiến hành thí nghiệm trên cả hai loại bánh men đã giới thiệu . Theo dõi sự thay đổi của aldehyt, methanol sau khi phối cồn vào ngày thứ năm của của quá trình lên men chính, cũng tiến hành khảo sát trên hai loại bánh men đã giới thiệu ở thời gian 1, 2 tuần sau khi phối cồn. Qua quá trình khảo sát thu được một kết quả sau: Nhiệt độ 140C nấm men khơng lên men được, nhiệt độ phịng nấm men hoạt động bình thường.Do đĩ các thí nghiệm về sau chúng tơi khảo sát ở nhiệt độ phịng. Ở hai loại nấm men khảo sát thơng qua các chỉ tiêu phân tích nấm men khác nhau nên hàm lượng các chất tạo thành cũng khác nhau. Thời gian kết thúc quá trình lên chính thích hợp nhất là ngày thứ ba sau khi chan nước. Lượng aldehyt giảm trong quá trình lên men chính và cũng giảm trong quá trình lên men phụ. Metanol dao động ở khoảng cho phép từ 0,002 – 0,04 % cả trong lên men chính và phụ. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 1 Chương 1. GIỚI THIỆU 1.1 ðặt vấn đề Nghề nấu rượu thủ cơng đã cĩ từ xa xưa nhưng chưa cĩ tài liệu nào cho biết điểm khởi đầu. Ngày nay nghề nấu rượu rất phổ biến, mỗi vùng cĩ cách sản xuất khác nhau, các lọai rượu ngày càng đa dạng hơn, cĩ loại chưng cất cĩ loại khơng qua chưng cất, đồng bào dân tộc cịn dùng các loại lá rừng để đưa vào sản xuất rượu cần. Ở nước ta hiện nay cĩ một số loại rượu tương đối ngon được người tiêu dùng trong và ngịai nước ưa chuộng như rượu nàng hương ở bình tây, lúa mới, rượu nếp, rượu nho, rượu nếp than,.. Gần đây rượu nếp than rất được quan tâm, nĩ là một loại đồ uống cĩ cồn được sản xuất hịan tồn thủ cơng từ một lọai gạo đặt biệt, khơng qua chưng cất. Một mặt nào đĩ thì qui trình mang nội dung của cơng nghệ sản xuất cồn theo phương pháp amiloza, măt khác lại mang nội dung của cơng nghệ sản xuất rượu vang và cũng mang nội dung cơng nghệ sản xuất nước giải khát lên men, lại gần giống với rượu cần của đồng bào dân tộc. Rượu nếp than cĩ thể sử dụng riêng dịch lên men cũng cĩ thể sử dụng cả hỗn hợp dịch và bã được xay nhuyễn. Nếu thực hiện đúng theo phương pháp cổ truyền thì rượu cĩ chất lượng rất tốt vị đậm đà và êm dịu, say mà khơng cảm thấy sốc hoặc đau đầu, chất lượng của rượu cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố. ðể làm rõ về vấn đề này thì chúng tơi khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, loại bánh men và thời gian lên men đến chất lượng của rượu. 1.2 Mục tiêu thí nghiệm ðề tài “ðánh giá chất lượng sản phẩm rượu nếp than trong suốt thời gian lên men”. Nhằm theo dõi sự thay đổi của nồng độ sản phẩm trong thời gian lên men ở nhiệt độ và thời gian lên men khác nhau. Khảo sát sự thay đổi các thành phần ethanol, methanol, aldehyt, acid tổng số trong quá trình lên men chính trên hai loại bánh men thuốc bắc. Theo dõi lượng aldehyt, methanol sau khi phối cồn. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 2 Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu sản xuất rượu nếp than 2.1.1 Gạo nếp than Hình 1: Gạo nếp than Gạo nếp than là một lọai gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ, vì thế loại rượu này là đặc sản ở vùng Nam Bộ. Gạo nếp than gồm 4 loại: Nếp cẩm ðức Hịa Nếp đen Khánh Vinh Nếp than Long ðất Lúa lức nếp cẩm Hiện nay vùng đồng bằng Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo cách này nếp than được phân thành 2 loại: Nếp than đen tuyền Nếp than hồng Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm rượu mang màu đặc trưng của loại gạo nguyên liệu Tuy khác nhau về màu sắc bên ngịai, nhưng các loại nếp than cĩ thành phần hĩa học khơng khác nhau nhiều. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 3 Bảng 1: Thành phần hĩa 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 Thị Hiền, NXBKH&KT) 2.1.2 Bánh men thuốc bắc Bánh men thuốc bắc là một lọai men rượu được sản xuất thủ cơng. Nguyên liệu chính để sản xuất bánh men thuốc bắc là: bột gạo men giống, các vị thuốc bắc. Bánh men thuốc bắc chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men, nấm mốc (nấm sợi).
Nấm men Saccharomyces cerevisiae Hình 2: Nấm men Tế bào nấm men cĩ hình thái và kích thước khác nhau. Tùy loại, tùy giống, chúng cĩ thể cĩ hình bầu dục, hình cầu, hình trứng, hình quả chanh. Các loại nấm men thường dùng trong sản xuất rượu bia cĩ kích thước khoảng 4 – 7 µm. Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức nảy chồi, khi gặp điều kiện khơng thuận lợi chúng cĩ thể sinh sản theo phương pháp tạo bào tử, bào tử khi ra ngồi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế bào nấm men mới. Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thu chọn lọc trên bề mặt của tế bào và sau đĩ khuyếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên chất của tế bào trong Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 4 trường hợp này đĩng vai trị là màng bán thấm, ngăn cách điều khiển các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra mơi trường xung quanh những sản phẩm của hoạt động sống. Những chất dinh dưỡng cần thiết cho nấm men: oxy, hydro, cacbon, nitơ, các sinh tố, chất khống. Trong mỗi gam bánh men cĩ từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men. Chúng gồm hai loại khác nhau: Endomycopsis (chủ yếu là Endo.Fibuligenes) và Saccharomyces (chủ yếu là S.cerevisiae). - Endo.Fibuligenes: Là loại nấm men rất giàu enzim amylaza, glucoamilaza, do đĩ chúng vừa cĩ khả năng đường hĩa vừa cĩ khả năng rượu hĩa. - Saccharomyces cerevisiae: Cĩ khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như: glucoza, sacaroza, maltoza, fructoza, maltoza, fructoza, galactoza. Chúng cĩ khả năng lên men nhiệt độ cao (36-400C), chúng cĩ khả năng chịu được độ acid. ðặc biệt chúng cĩ khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02 – 0,0025%. ðặc điểm quan trọng hơn cĩ khả năng lên men nhiều loại nguyên liệu khác nhau như ngơ, gạo, khoai sắn, với lượng đường trong dung dịch từ 12 – 14% cĩ khi 16 – 18%. Nồng độ rượu trong dung dịch lên men 10 – 12%. Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 – 32%. Ngồi hai nấm men cơ bản trên, trong bánh men thuốc bắc cịn cĩ nhiều nấm men dại khác, chúng vừa cĩ khả năng thủy phân tinh bột, vừa cĩ khả năng chuyển hĩa đường thành rượu, tuy sự chuyển hĩa này thấp. ðiều đặc biệt là loại nấm men dại này chịu được nhiệt độ rất cao, cĩ khi tới 60 – 650C và chịu được chất sát trùng nồng độ 0,05 – 1%. Vai trị của nấm men chuyển hĩa đường thành rượu, trong suốt qúa trình lên men ngồi ethanol cịn cĩ CO2 và các sản phẩm phụ khác như: glycerol, dầu fusel, ester, acid hữu cơ, aldehyde. Sự hiện diện này tùy thuộc vào dịng nấm men và điều kiện lên men, chúng gĩp phần tạo hương vị đặc trưng cho rượu.
Nấm mốc Nấm mốc cĩ cấu tạo hình sợi, thuộc lọai thực vật hạ đẳng cĩ bào tử, khơng cĩ diệp lục tố, khơng cĩ khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ khí cacbonic mà sử dụng hữu cơ cĩ sẵn để sinh sống. Mốc mọc tốt trong mơi trường cĩ nhiều khơng khí, vì vậy chúng thường phát triển trên bề mặt cơ chất dưới dạng các nhĩm hình sợi lún phún, lớp mạng nhện hay khố bơng. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 5 Mucor Aspergillus Rhizopus Hình 3: Một số nấm mốc thường gặp Trong bánh men thuốc bắc thấy nhiều loại nấm mốc phát triển thuộc dạng Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus phát triển nhiều hơn cả. Lồi Mucor, đặt biệt là Mucor rouxii cĩ nhiều đặc tính quí như khả năng chịu nhiệt độ cao 32 – 350C, chúng vừa cĩ khả năng đường hĩa vừa cĩ khả năng rượu hĩa. Vì một số chủng Mucor trong mơi trường lỏng sẽ phân ly thành những tế bào riêng rẽ giống như nấm men nên cĩ khả năng lên men rượu. Aspergillus, Mucor thuộc loại vi sinh vật háo khí, chúng phát triển chủ yếu trên bề mặt của mơi trường rắn hoặc lỏng, cũng cĩ thể tạo thành mixen trong canh trường rắn hoặc lỏng.
Vai trị của nấm mốc Nấm mốc cĩ khả năng sinh ra enzym amilaza và glucoamilaza thủy phân tinh bột thành đường. Nguồn tinh bột ban đầu được hồ hĩa bằng cách nấu. Glucoamilaza khơng chỉ cĩ khả năng phân cắt nối α-1,4 mà cịn phân cắt nối α – 1,6 glucozit và biến 100% tinh bột thành đường glucose. Amilaza sản phẩm glucose, dextrin, maltose.
Vi khuẩn Trong bánh men thuốc bắc cĩ nhiều loại vi khuẩn phát triển, trong đĩ chủ yếu là các loại vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Thời gian đầu của quá trình lên men, quá trình này xảy ra cĩ lợi tạo pH thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Tuy nhiên nếu pH quá thấp sẽ ảnh xấu tới quá trình lên men. Mặt khác trong dịch lên men cĩ oxy thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hĩa rượu thành acid acetic, quá trình này làm tổn hao lượng ethanol tạo thành. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 6
Các vị thuốc bắc Thành phần hĩa học: Một số vị thuốc bắc thường dùng trong các men làm rượu cĩ chứa hàm lượng thuốc kháng sinh thực vật khá cao như quế tinh dầu chứa 95% cinnamic aldehyde, đinh hương tinh dầu chứa 85% eugenol, bạc hà tinh dầu chứa 50% methol, tiểu hồi tinh dầu chứa 70% anathol. Một số vị khác hàm lượng chất dinh dưỡng đáng kể như nhục đậu khấu chứa 40% chất béo, cam thảo chứa 8% glucose, 6% saccharose, 30% tinh bột,…(Hà Thị Cẩm Tú, 2005). Vai trị: Trong cách làm viên men rượu thủ cơng đều cĩ sử dụng các vị thuốc bắc. Vai trị của các vị thuốc bắc trong viên men rượu được quan tâm tập trung ở hai tác dụng: tác dụng kháng khuẩn và tác dụng tạo hương vị cho rượu, tuy nhiên vấn đề này chưa được nghiên cứu nhiều. 2.1.3 Nước dùng trong sản xuất rượu nếp than ðộ cứng khơng quá 7 mg đương lượng / lit phải trong suốt khơng màu khơng mùi, hàm lượng muối khơng được quá giới hạn Bảng 2: Hàm lượng muối của nước sử dụng trong sản xuất rượu bia Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l) Cl- SO42- As Pb No3 0,5 80 0,05 0,1 40 F Zn Cu Fe 3 3 5 0,3 (Bùi Thị Quỳnh Hoa – Cơng nghệ sản xuất rượu bia và nước giải khát) Khả năng oxy hĩa một lit nước khơng quá 2ml dd KMnO4 (0,01N) Chất cặn khơng vượt quá 1000ml/l Hàm lượng các chất hữu cơ khơng vượt quá 4mg/l. Vi sinh vật hầu như khơng cĩ. pH kiềm khơng thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu, cĩ 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 khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 7 2.2 Kỹ thuật lên men rượu 2.2.1 Khái quát quá trình lên men rượu Lên men rượu là một quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của enzym tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của tế bào nấm men). Tùy theo sản phẩm tích tụ của quá trình lên men người ta chia nhiều kiểu lên men khác nhau. Tuy nhiên cĩ hai hình thức lên men chính lên men yếm khí và lên men hiếu khí. - Lên men yếm khí: là sự phân hủy đường khơng cĩ sự hiện diện của oxy như quá trình lên men lactic, lên men rượu, butylic,… - Lên men hiếu khí: là sự phân hủy đường cĩ sự hiện diện của oxy như quá trình lên men acid acetic, citric,… - Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự cĩ mặt của nấm men, chuyển hĩa đường thành rượu và CO2. Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm hai thời kỳ chính: - Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự cĩ mặt của O2 tế bào nấm men phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng) - Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzym sẵn cĩ của mình để thực hiện xúc tác sinh hĩa trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và CO2. 2.2.2 ðộng học của quá trình lên men Tốc độ của quá trình lên men cĩ thể quan sát được bằng cách theo dõi sự thay đổi của hàm đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi lượng rượu và CO2 tạo thành cũng như cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịch lên men. Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính: - Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ kể từ khi cho dịch lên men tiếp xúc với nấm men. Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men khơng đáng kể. - Thời kỳ 2: đây là thời kỳ lên men chính. Chiếm khỏang 60 – 120 giờ sau thời kỳ đầu. Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt đến trị số cực đại. - Thời kỳ cuối: đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời kỳ ổn định tạo mùi cho sản phẩm. Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau. Thời kỳ lên men chính là thời biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men, chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men. Trong giai đọan này, trong điều kiện lên Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 8 men bình thường sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men sẽ giảm đi khoảng 1 độ (Brix, balling, %). Sự tồn tại của thời kỳ lên men cuối là đặt trưng đối với quá trình lên men dịch đường hĩa từ nguyên liệu chứa tinh bột. Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng đường tồn tại trong dịch lên men là 100% thì 4 – 6% là dạng chất khơ khơng tan, 75 – 77% được chuyển thành maltose và 19% là dextrin. Trong giai đoạn lên men sự đường hĩa cũng xảy ra nhưng rất chậm và khơng hồn tồn, đặc biệt khĩ khăn đối với tinh bột khơng hịa tan. Do đĩ tốc độ lên men khơng phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ thuộc vào sự thủy phân hàm lượng dextrin khơng lên men cịn lại. Tuy vậy, chính những lọai đường khơng lên men này sẽ tạo thành vị ngọt cho sản phẩm. Như vậy chu kỳ lên men dịch đường hĩa tinh bột phụ thuộc vào thời gian lên men cuối hay phụ thuộc vào khả năng đường hĩa của phức hệ enzym amilaza. Rất nhiều thí nghiệm cho thấy càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng gia tăng hiệu suất của quá trình lên men. Tuy vậy tùy theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ đường của dịch đường hĩa, phương pháp lên men, nhà sản xuất sẽ tạo ra một qui trình sản xuất riêng biệt với chất lượng và thành phần mong muốn của họ. 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Mỗi hoạt động sống của vi sinh vật nĩi chung, của nấm men nĩi riêng liên hệ mật thiết với ngoại cảnh. Cĩ 3 mức độ ảnh hưởng ảnh hưởng khác nhau đến hoạt động sống của tế bào nấm men. - ðiểm cực tiểu: là điều kiện tối thiểu để nấm men tồn tại, ở điều kiện này bắt đầu xuất hiện các hoạt động sống. - ðiểm cực thích: là điều kiện tốt nhất cho hoạt động sống. nấm men cĩ cường độ hoạt động mạnh nhất. - ðiểm cực đại: là điều kiện tối đa và là giới hạn trên tồn tại của hoạt động sống, quá giới hạn này nấm men sẽ chết. Vì vậy vấn đề quan trọng trong quá trình nuơi cấy nấm men là điều chỉnh điều kiện ngoại cảnh sau cho đạt được giới hạn tối ưu. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 9
Nồng độ đường Nấm men cĩ khả năng lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ đường thích hợp từ 10 – 18%, nồng đường quá cao sẽ ức chế nấm men và năng lực lên men rượu giảm khi nồng độ đường 30 – 35%, nồng độ đường thấp quá cũng làm giảm năng lực lên men.
Nhiệt độ ðể thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sống của tế bào nấm men cụ thể là nấm men Saccharomyces cerevisiea rasse XII trong quá trình lên men rượu. Nấm men chủng VII này phát triển tốt ở nhiệt độ 30 – 330C , nhiệt độ tối đa là 380C, tối thiểu là 50C. Nấm men được nuơi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu ở 17 – 220C cĩ năng lực lên men rất lớn. ðối với quá trình lên men thì nấm men chịu được giới hạn nhiệt độ khá rộng từ 1 – 450C. Nếu nhiệt độ quá 500C thì nấm men sẽ chết.
pH Nấm men cĩ thể phát triển trong mơi trường pH= 2 – 8 nhưng thích hợp nhất là 4 – 4,5. Vì vậy trong lên men rượu người ta thực hiện ở pH = 3,8 – 4,0 để ngăn ngừa khả năng nhiễm khuẩn, vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2. Tuy nhiên trong thực tế cĩ những lồi vi khuẩn quen dần với pH thấp nên ngồi việc ứng dụng điều chỉnh pH thích hợp cịn phải kết hợp với việc sử dụng thuốc sát trùng. Khi pH = 8 thì nấm men phát triển rất kém ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. ðể tạo pH thích hợp trong mơi trường nuơi cấy nấm men ( kể cả lên men) người ta cĩ thể bổ xung vào mơi trường bất cứ loại acid nào, miễn là anion của acid khơng gây ảnh mạnh đến trung tâm hoạt động của nấm men.
Nồng độ rượu Nồng độ rượu sinh ra ảnh hưởng tới tốc độ và khả năng phát triển của nấm men. Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men cịn phụ thuộc vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị cho mơi trường nuơi cấy.
Oxy Trong điều kiện khơng cĩ oxy nấm men sẽ lên men đường tạo thành rượu và CO2, cịn trong điều kiện cĩ đầy đủ oxy nấm men cĩ khả năng oxy hố đường thành CO2 và H2O và tăng sinh khối. “Hiệu ứng Pasteur” kìm hãm sự lên men rượu bằng O2. Oxy là thành phần khơng thể thiếu trong quá trình tăng sinh khối. Tuy nhiên nĩ là nguyên nhân gây hư hỏng cho rượu trong giai đoạn chế biến cịn lại. Với sự cĩ mặt của oxy nấm men sẽ lên men khơng hồn tồn vì chúng sẽ phát triển sinh khối.Trong giai đoạn bảo Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 10 quản thì chúng sẽ làm cho sản phẩm cĩ nhiều aldehyde, sản phẩm rất dễ bị biến màu do phản ứng oxy hố, phản ứng hố nâu gây tối màu cho sản phẩm, làm chua sản phẩm do sự hình thành acid hữu cơ, gây thối cho sản phẩm phụ theo thời gian bảo quản. Cịn thiếu oxy trong giai đoạn đầu quá trình lên men diễn ra chậm do khơng đủ oxy cho quá trình tăng sinh khối làm cho khơng đủ tế bào lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và dây chuyền sản xuất. 2.3 Các quá trình sinh hố trong lên men rượu nếp than Lên men rượu nếp than là một quá trình hết sức phức tạp, xảy ra các quá trình hố học, sinh học và các quá trình vi sinh vật.
Các quá trình vi sinh vật Thực chất của quá trình này là quá trình sinh sản và sinh trưởng của vi sinh vật, xảy ra rất nhanh ở giai đoạn đầu lên men khi cho bánh men thuốc bắc vào nguyên liệu. Sự phát triển mạnh của vi khuẩn giai đoạn này kéo theo sự tạo thành một số acid hữu cơ làm pH của mơi trường giảm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho các lồi nấm phát triển, giai đoạn này nấm men cũng phát triển nhưng với tốc độ yếu. Nấm mốc phát triển thuỷ phân tinh bột thành đường, lúc này mới tạo điều kiện cho các lối nấm men phát triển mạnh. Việc phân rõ ràng các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc rất khĩ vì thực tế việc phát triển của các lồi vi sinh vật trong khối lên men diễn ra đồng thời. Chỉ cĩ điều khẳng định là khơng cùng một mức độ. Sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc địi hỏi phải cĩ sự cĩ mặt của oxy nhất định trong mơi trường, chính vì thế các lịai vi sinh vật này phát triển mạnh ở giai đoạn đầu. Nấm men cũng cần sự cĩ mặt của oxy để tăng sinh khối, tuy nhiên mức độ khơng cao như nấm mốc. Mặt khác nấm men phát triển thì cần đường, do đĩ cần cĩ thời gian để nấm mốc chuyển hĩa đường từ tinh bột.
Các quá trình sinh hĩa Quá trình chuyển hĩa đường và các thành phần khác thành các acid hữu cơ trong đĩ cĩ hai quá trình tạo acid hữu cơ cơ bản: quá trình tạo acid acetic và acid lactic, quá trình tạo acid lactic mạnh hơn, cả hai quá trình này xảy ra với cường độ khơng mạnh vì giai đoạn đầu lượng đường tạo thành trong khối lên men chưa cao. Quá trình chuyển hĩa tinh bột thành đường: do sự phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột được chuyển hĩa thành đường các lồi nấm mốc, nấm men trong quá trình phát triển tạo ra các enzym amilaza, glucoamilaza, bản chất của các enzym này là enzym cảm ứng, do đĩ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột kích thích mạnh mẽ quá trình sinh tổng hợp. Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 11 ðiểm quan trọng thứ hai cần đề cập đến các enzym này chịu sự điều khiển bởi sản phẩm cuối cùng là glucose. Bình thường thì glucose sẽ ức chế phản ứng thủy phân tinh bột, nhưng các lịai nấm mốc Mucor rouxii, Rhizopus delermar, các lồi nấm men Endomycopsis vừa cĩ khả năng tổng hợp enzym vừa cĩ khả năng chuyển hĩa đường thành rượu, mặt khác các lồi nấm men Saccharomyces cũng tích cực chuyển hĩa đường glucose thành rượu. Kết quả lượng glucose tạo thành bao nhiêu thì chuyển hết thành rượu, một phần phục vụ cho sinh trưởng của các lồi vi sinh vật đĩ. Do đĩ trong khối lên men thường khơng xảy ra cơ chế kiềm hãm ngược bởi glucose
Cơ chế của quá trình chuyển hĩa đường thành rượu và các sản phẩm phụ Chuyển hĩa đường thành rượu: Qúa trình này được thực hiện bởi Saccharomyces sp., Mucor, Rhizopus, Endomycopsis sp. Trong đĩ nấm men Saccharomyces đĩng vai trị quan trọng. Sơ đồ chuyển hĩa Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 12 Glucose Glucose-6-phosphat Fructose- 6- phosphat Fructose-1,6- diphosphat 3- phosphoglyceroaldehyde phosphodioxyaceton 1,3 diphosphoglyceric 3-phosphoglyceric 2-phosphoglyceric Acid phosphopyruvic Acid pyruvic Acetaldehyde Rượu etylic Hình 4: Sơ đồ chuyển hĩa đường thành rượu Cũng tương tự như trên, quá trình phosphoryl hĩa fructose, manose cĩ thể xảy ra để tạo thành các este hexose – 6- phosphat tương ứng. Song song với quá trình chuyển hĩa đường thành rượu, các sản phụ khác cũng được tạo thành: aldehyde, rượu bậc cao, este, acid hữu cơ, metanol.
Sự tạo thành metanol Trong thành phần nguyên liệu cĩ chứa các pectin este của acid polygalacturovic, nên khi nấu nguyên liệu thì este này bị thủy phân tạo thành metylic. este của acid polygalacturovic acid pectic + metylic T0 Luận văn tốt nghiệp khĩa 28-2007 Trường đại học cần thơ Chuyên ngành cơng nghệ thực phẩm – Khoa nơng nghiệp và sinh học ứng dụng 13 Tạo thành do hoạt động của nấm mốc: trong chế phẩm amilaza thu nhận từ từ nấm mốc luơn ._.