MỤC LỤC
Trang
Trang tựa.i
Trang duyệt . ii
Lời cảm tạ . iii
Mục lục .iv
Danh sách bảng .vii
Danh sách hình. viii
Tóm lược.x
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU .1
1.1 Đặt vấn đề .1
1.2 Mục tiêu đềtài.1
1.3 Nội dung nghiên cứu .2
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .3
2.1 Giới thiệu vềgạo nếp.3
2.1.1 Nguồn gốc.3
2.1.2 Thành phần hóa học .3
2.2 Enzyme amylase.3
2.2.1 Đặc tính và cơchếtác dụng của enzyme amylase .3
2.2.1.1 α-amylase.4
2.2.1.2 β-amylase.7
2.2.1.3 γ-amylase (glucoamylase) .8
2.2.1.4 Oligo-1,6-glucosidase.8
2.2.1.5 Pullulanase .9
2.2.1.6 Transglucosidase .9
2.2.2 Hoạt lực của enzyme amylase .9
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme amylase.10
2.2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độenzyme sửdụng .10
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công NghệThực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang v
2.2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độcơchất .11
2.2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ.13
2.2.3.4 Ảnh hưởng của pH .13
2.2.3.5 Ảnh hưởng của chất hoạt hóa .14
2.2.3.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm.14
2.2.3.7 Ảnh hưởng của cơchất.15
2.3 Nấm men .16
2.3.1 Cấu tạo và thành phần của nấm men .16
2.3.2 Sựsinh trưởng và phát triển của nấm men.17
2.3.3 Nấm men sửdụng trong sản xuất rượu vang .17
2.4 Các quá trình chính trong sản xuất rượu vang nếp .19
2.4.1 Quá trình hồhóa tinh bột.20
2.4.2 Quá trình đường hóa .21
2.4.3 Quá trình lên men. 21
2.5 Quy trình sản xuất rượu vang nếp .24
2.5.1 Sơ đồquy trình.24
2.5.2 Thuyết minh quy trình.25
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .26
3.1 Phương tiện thí nghiệm.26
3.1.1 Thời gian và địa điểm.26
3.1.2 Nguyên liệu.26
3.1.3 Hóa chất.26
3.1.4 Dụng cụ- thiết bị .26
3.2 Phương pháp nghiên cứu .26
3.2.1 Phương pháp lấy mẫu.26
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu.27
3.2.3 Phương pháp phân tích.27
3.3 Bốtrí thí nghiệm.27
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công NghệThực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang vi
3.3.1 Thí nghiệm 1.27
3.3.2 Thí nghiệm 2.29
3.3.3 Thí nghiệm 3.30
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢTHẢO LUẬN .31
4.1 Thí nghiệm 1.31
4.2 Thí nghiệm 2.32
4.3 Thí nghiệm 3.36
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỂNGHỊ .40
5.1 Kết luận .40
5.2 Đềnghị .40
5.3 Quy trình đềnghị .42
Tài liệu tham khảo .42
Phụlục.43
57 trang |
Chia sẻ: lynhelie | Lượt xem: 2418 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Ứng dụng Enzyme α-Amylase, Glucoamylase và nấm men thuần chủng trong sản xuất rượu vang nếp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
c với trung tâm hoạt động, làm thay đổi cấu trúc không gian của
phân tử enzyme làm giảm hoạt động xúc tác của nó dẫn đến giảm tốc độ phản ứng.
Kiềm hãm bởi sản phẩm phản ứng: các sản phẩm được tạo thành do các phản
ứng enzyme tham gia có thể tạo thành chất kìm hãm tốc độ của chính phản ứng đó.
Thí dụ: nếu có một phản ứng kiểu
S1 + S2 P1 + P2
Do tính thuận nghịch của phản ứng trên, các enzyme có ái lực với P1 và P2
tương đương với S1 và S2. Trong trường hợp như thế P1 + P2 được coi như chất kìm
hãm với S1 và S2.
Kìm hãm do thừa cơ chất: Trong một số trường hợp cơ chất bị thừa lại trở
thành chất kìm hãm phản ứng. Giả sử ta có phản ứng:
E + S ES E + P
Nếu có cơ chất thứ hai tham gia vào, và nó có khả năng đính vào một vị trí
nào đó trên phức hệ ES (ngoài vùng xúc tác) làm cho chúng không hoạt động, khi đó
phức hệ này coi như chất kìm hãm.
ES + S ESS
Tất cả các enzyme amylase đều bị kìm hãm bởi các ion kim loại như: Cu2+, Ag+.
2.2.3.7 Ảnh hưởng của cơ chất
Cơ chất của enzyme amylase là tinh bột. Tinh bột là nhóm carbohydrate thực
vật có chủ yếu trong các loại ngũ cốc như gạo, nếp, ngô, trong các loại củ như khoai
lang, khoai mì, sắn,Công thức tổng quát của tinh bột là (C6H12O6)n. Tinh bột được
cấu tạo từ hai phân tử amylose và amylopectin. Trong thực vật, tinh bột được xem là
chất dự trữ năng lượng quan trọng. Các loại tinh bột đều có chứa từ 20 ÷ 30%
amylose và 70 ÷ 80% amylosepectin.
Amylose có trọng lượng phân tử từ 50.000 ÷ 160.000, được cấu tạo từ 200 ÷
1000 phân tử D-glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,4 glycoside tạo thành mạch
xoắn dài không phân nhánh.
Amylosepectin có trọng lượng phân tử khoảng 400.000, được cấu tạo từ 600 ÷
6000 phân tử D-glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,4 glycoside và α-1,6
glycoside tạo thành mạch phân nhánh.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 16
Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng sẽ bị hồ hóa khi đun nóng lên 60 ÷
850C. Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do liên kết glycoside
bị phân cắt. Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra ở hai mức độ: dịch hóa
và đường hóa. Kết quả của quá trình dịch hóa là tạo thành các sản phẩm trung gian
dextrin, sau đó dextrin tiếp tục bị phân cắt tạo thành sản phẩm cuối là maltose và
glucose.
Tốc độ thủy phân của tinh bột phụ thuộc rất nhiều vào loại enzyme thủy phân,
thành phần amylose và amylosepectin trong tinh bột và mức độ hồ hóa của hồ tinh
bột. Chính vì vậy để quá trình thủy phân đạt hiệu quả ta cần chọn loại enzyme
amylase và nhiệt độ hồ hóa phù hợp với loại nguyên liệu tinh bột.
2.3 Nấm men
2.3.1 Cấu tạo và thành phần của nấm men
Nấm men có cấu tạo đơn bào. Tế bào nấm men có nhiều hình dạng khác nhau
như hình hình cầu, hình elip, hình trứng,Kích thước của tế bào nấm men vào
khoảng 8 ÷ 15 µm.
Bảng 4. Thành phần hóa học của tế bào nấm men
Thành phần Hàm lượng (%)
Carbon 49,8
CaO 12,4
Nitro 6,7
Hydro 3,54
P2O5 2,34
K2O 0,04
SO3 0,42
MgO 0,38
Fe2O3 0,035
SiO 0,09
(Nguyễn Đức Lượng, 1996)
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 17
2.3.2 Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men
Tế bào nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức nảy chồi, tế bào mẹ nảy sinh
ra một chồi nhỏ rồi lớn dần lên và sẽ tách ra, quá trình này xảy ra sau 2 giờ.
Giai đoạn tiền phát: giai đoạn này tế bào nấm men làm quen với môi trường,
sinh khối chưa tăng nhiều.
Giai đoạn phát triển logarit: đây là giai đoạn phát triển rất nhanh của tế bào
nấm men, tốc độ sinh khối của tế bào nấm men tăng theo cấp số nhân. Trong giai
đoạn này có sự thay đổi mạnh mẽ thành phần của dịch lên men.
Giai đoạn phát triển chậm dần: tốc độ sinh trưởng của tế bào nấm men chậm
dần, thành phần dinh dưỡng trong môi trường dịch lên men còn lại ít, các sản phẩm
lên men được tích tụ nhiều.
Giai đoạn ổn định: số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản
bằng tốc độ chết.
Giai đoạn chết: số lượng tế bào nấm men giảm dần do tốc độ chết tăng nhanh,
tốc độ sinh sản chậm lại.
Hình 11. Quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men
2.3.3 Nấm men sử dụng trong sản xuất rượu vang
Trong sản xuất cồn, rượu vang và bia người ta thường sử dụng chủng nấm
men Saccharomyces, chủng này được phân chia thành các dạng:
Đặc điểm của lên men nổi là trong giai đoạn lên men chính chúng tạo trên
bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này được duy trì cho đến khi lên men
gần kết thúc. Theo cấu trúc thì nấm men nổi thuộc dạng hạt, chúng ít liên kết nhau
thành chuỗi. Đối với lên men nổi thì nhiệt độ lên men thích hợp ở 20 ÷ 280C.
Nấm men chìm chỉ phát triển ở lơ lửng và ở đáy môi trường lên men,
chúng không tạo thành bọt dày trên bề mặt, lắng nhanh khi lên men kết thúc và tạo
thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng. Nhiệt độ thích hợp cho nấm men loại này
là 5 ÷ 100C.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 18
Đặc điểm nổi bật của nấm men chìm là một số chủng có chứa enzyme α-
galactosidase lên men hoàn toàn đường rafinose. Còn nấm men nổi thì chỉ có một số
ít chủng có khả năng chuyển hóa được 1/3 đường rifanose thành rượu và CO2.
Ngoài tính chất chung là nấm men có khả năng chuyển hóa đường thành rượu
và CO2 thì trong mỗi ngành sản xuất đều có những đòi hỏi đặc thù. Ví dụ: nấm men
dùng trong sản xuất bia và rượu vang phải cho sản phẩm mùi đặc trưng thơm ngon;
đồng thời phải lắng tốt và giúp cho dịch lên men nhanh chóng.
Các nòi nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu vang thường có khoảng
nhiệt độ thích hợp 18 ÷ 250C. Ở 350C, sinh sản của chúng bị ức chế, ở 400C sinh sản
bị ngừng hoàn toàn, ở nhiệt độ thấp hơn 160C sinh sản và lên men bị kéo dài. Các
điều kiện lý hóa, thành phần và chất liệu dịch quả cũng như pH môi trường có ảnh
hưởng rất lớn đến quá trình sống của nấm men.
Ngày nay trong công nghệ sản xuất rượu vang, người ta còn sử dụng các
chủng nấm men như: Saccharomyces ellipsodues, Saccharomyces oriformis
(Osterwalder). Các chủng nấm men này có tốc độ lên men mạnh mẽ, tạo ra các sản
phẩm chứa 18 ÷ 20% ethanol. Đặc trưng của nấm men vang là có hình elip hoặc elip
kéo dài. Trong điều kiện thuận lợi, nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi; trong điều
kiện không thuận lợi chúng sinh sản bằng cách tạo bào tử.
Saccharomyces vini: đây là tên dùng phổ biến hiện nay, trước đây người ta
gọi là Saccharomyces vini Meyer hay là Saccharomyces ellipsoideus, theo Lodder là
Saccharomyces cerevisiae Hansen. Trong quá trình lên men nước quả, nấm men này
sử dụng nguồn dinh dưỡng cacbon là đường, cồn và acid hữu cơ; có tác nhân sinh
trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinzit, tiamin và piridoxin; ngoài ra chúng còn
có các đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và
các sản phẩm thứ cấp cho rượu vang có mùi đặc trưng riêng biệt. Nhiều nòi của nấm
men này trong lên men tạo được một lượng rượu chỉ đạt 8 ÷ 10% so với thể tích. Ở
giai đoạn cuối của quá trình lên men Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong
rượu. Sau đó chúng thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết
rất nhanh.
Saccharomyces oviformic: Nấm men này được tách từ nước nho tự lên
men, có khả năng chịu được lượng đường và cồn cao, lên men kiệt đường và tạo ra
lượng cồn tới 18 độ cồn. Giống này lên men được glucose, fructose, manose,
saccarose, maltose và 1/3 rafinose và không lên men được lactose, pectose (Nguyễn
Đức Lượng, 2002).
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 19
Loại nấm men thường được sử dụng trong sản xuất rượu vang nếp là
Saccharomyces cerevisiae. Loại nấm men này có khả năng lên men nhiều loại đường
khác nhau như glucose, fructose, saccharose, maltose, galactose từ nhiều loại nguyên
liệu khác nhau như gạo, nếp, ngô, khoai, sắn. Nấm men này có thể lên men tốt với
lượng đường trong dung dịch từ 12 ÷ 14% có khi từ 16 ÷ 18%, nồng độ rượu trong
dịch lên men từ 10 ÷ 12%. Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 ÷ 320C.
Yêu cầu đối với nấm men rượu vang:
Khả năng lên men cao
Chịu được nhiệt độ thấp
Bền với etanol và nồng độ đường cao.
2.4 Các quá trình chính trong sản xuất rượu vang nếp
2.4.1 Quá trình hồ hóa tinh bột nếp
Hồ hóa tinh bột nhằm mục đích giúp quá trình thủy phân tinh bột bởi enzyme
xảy ra dễ dàng hơn.
Đầu tiên hạt tinh bột sẽ hút nước và trương lên, tăng khối lượng và thể tích.
Khi nấu tinh bột với nước đến nhiệt độ 400C tinh bột bắt đầu trương nở. Nếu tiếp tục
tăng nhiệt độ lên thì hạt tinh bột sẽ tiếp tục trương nở đến khi tạo thành một thể đồng
nhất gọi là sự trương nở vô hạn. Khi nhiệt độ tăng đến giới hạn nhất định, thể tích
của hạt tinh bột tăng 50 ÷ 100 lần. Lực liên kết giữa các phân tử yếu dần đến mức độ
tinh bột tan ra gọi là sự hồ hoá tinh bột . Ở trạng thái này chỉ mới một phần nhỏ tinh
bột bị phá vỡ. Điều này chứng tỏ rằng sự cấu tạo bền vững của tinh bột là do sự kết
hợp giữa các phân tử lớn của các chuỗi tinh bột giữa các mạch chính và nhánh thành
những mạng, giữa các mạng là amylose và amylosepectin .
Các mạch thẳng trong hạt tinh bột liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện và
liên kết hydro. Ngoài các liên kết trên trong tinh bột còn có các liên kết khác chắn
chắn hơn (do sự xoắn mạch của các mạch amylose làm cho chúng siết chặt lấy nhau),
chính hiện tượng này làm cho quá trình hồ hoá muốn phá vỡ chúng cần phải tiêu tốn
một nhiệt lượng cần thiết.
Để quá trình nấu được tốt, khi nấu nguyên liệu hạt, người ta thường bổ sung
một lượng nước cần thiết đảm bảo cho sự hòa tan và đạt được nồng độ chất khô theo
yêu cầu.
Khi làm nguội, dung dịch amylosepectin đông đặc nhanh hơn, ở nhiệt độ 550C
chúng biến thành keo làm cho enzyme amylase không thể tác dụng. Đối với dung
dịch amylose thì rất không bền vững, nhanh chóng liên kết với nhau tạo thành những
hạt nhỏ li ti kết tủa xuống và làm cho enzyme amylase không thể tấn công được.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 20
Do đó làm giảm khả năng đường hoá. Vì vậy, trong sản xuất rượu người ta thường
làm nguội nhanh đến nhiệt độ 60 ÷ 620C và đường hoá. Một biện pháp kĩ thuật
thường dùng là sử dụng enzyme amylase dịch hoá trước hay sau khi nấu nguyên liệu.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004)
2.4.2 Quá trình đường hóa trong sản xuất rượu vang nếp
Nguyên liệu tinh bột của nếp không thể trực tiếp lên men được, mà cần phải
qua giai đoạn đường hoá. Tác nhân xúc tác thường dùng là enzyme amylase. Enzyme
này sẽ thủy phân tinh bột tạo thành đường để nấm men sử dụng trong quá trình lên
men. Quá trình đường hóa chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:
Nhiệt độ
Tốc độ phản ứng thủy phân của enzyme amylase chịu ảnh hưởng rất lớn bởi
nhiệt độ. Tốc độ thủy phân cao nhất ở nhiệt độ tối thích của enzyme. Nếu vượt quá
nhịêt độ này thì chúng sẽ bị biến tính và sẽ trở nên trơ hơn đối với cơ chất.
Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ đường hóa, hiệu suất đường hóa mà
còn ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hóa. Khi đường hóa ở
nhiệt độ cao, dexrtin tạo ra nhiều hơn so với đường khử. Mặt khác, trong nấm men
không có hoặc rất ít α-amylase và glucoamylase nên không thể thủy phân tiếp tục
dextrin thành đường nên giảm hiệu suất thu hồi.
pH
Bản chất của enzyem là protein do vậy tính chất của nó cũng giống như
protein. Những nhóm hoá học cơ bản của enzyem có khả năng ion hoá. Sự hiện diện
của ion H+ làm giảm khả năng ion hoá của các nhóm này. Nếu nhóm này là trung tâm
hoạt động của enzyem thì sẽ kiềm hãm hay kích thích enzyem tuỳ theo nồng độ. pH
tối thích của enzyem amylase trong khoảng 4,5 ÷ 5,5.
Thời gian đường hóa
Thời gian đường hoá có ý nghĩa thực tiễn trong sản xuất, phụ thuộc vào khả
năng làm nguội dịch nấu và phương pháp đường hoá. Thời gian đường hoá quyết
định năng suất của thiết bị, chất lượng của dịch đường hoá và hiệu suất thu hồi.
Thời gian đường hoá có ảnh hưởng đến sự hoà tan tinh bột không đường hoá.
Khi đường hoá khối nấu ở nhiệt độ 55 ÷ 580C trong thời gian 15 ÷ 150 phút hầu như
đường lên men không tăng, nhưng nồng độ chất tan tăng do sự hoà tan tinh bột không
đường hoá.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 21
Nồng độ enzyme
Trong điều kiện không thay đổi về chủng loại enzyme, nồng độ cơ chất, thời
gian thủy phân, nhiệt độ, pH môi trường, nồng độ enzyme tăng thì tốc độ đường hóa
tăng. Trong sản xuất tốc độ của sự phân hủy là một hàm số, là sự tác dụng tổng hợp
của phức hệ enzyme. Phức hệ enzyme, nếu có sự khác nhau về loại, lượng, hoạt tính
khác nhau thì kết quả của sự thủy phân tinh bột cũng khác nhau.
Chất sát khuẩn:
Để ngăn ngừa sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hoá, các nhà máy sản
xuất rượu thường sử dụng Na2SiF6, formol. Nồng độ chất sát trùng cao không gây ức
chế có khi lại kích thích sự hoạt động của enzyem.
2.4.3 Quá trình lên men trong sản xuất rượu vang nếp
Lên men rượu là quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương
ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống
của nấm men). Tùy theo sản phẩm sau quá trình lên men người ta chia làm nhiều
kiểu lên men khác nhau là lên men yếm khí và lên men hiếu khí.
- Lên men yếm khí: là sự phân hủy đường không có sự hiện diện của O2 như
quá trình lên men lactic, lên men rượu, butylic
- Lên men hiếu khí: là sự phân hủy đường có sự hiện của O2 như quá trình lên
men acid accetic, citric
Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men. Nấm
men chuyển hóa đường lên men thành rượu etylic và CO2. Người ta còn gọi quá trình
này là quá trình rượu hóa.
Cơ chế của quá trình lên men
Để lên men, người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất
định. Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau. Thông
thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được lớn hơn 100 triệu tế bào
trong 1ml dung dịch lên men. Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn nên
khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng rất mạnh. Đường khử và các chất dinh dưỡng
khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men và
sau đó khuyếch tán qua màn vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2.
Rượu etylic tạo thành khuyếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào
nấm men. Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuyếch tán rất nhanh vào trong môi
trường. CO2 cũng hòa tan vào môi trường nhưng sự hòa tan không lớn, ở áp suất
800mmHg nhiệt độ 25 ÷ 30 0C là 0,856 ÷ 0,837 lít CO2 trong 1 lít nước. Vì thế CO2
sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuyếch tán vào trong môi trường và nhanh chóng
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 22
đạt được trạng thái bão hòa. Khi bão hòa, CO2 bám vào xung quanh tế bào nấm men
hình thành những bọt khí. Tế bào nấm men thường dính liền nhau, bọt khí sinh ra
ngày càng nhiều và lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch
giữa khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi
đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị phá vỡ ra làm
cho khí CO2 bị phóng thích ra bên ngoài. Lúc này do khối lượng riêng của nấm men
đủ lớn trở lại nên chúng sẽ bị chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên tế bào
nấm men luôn ở trạng thái động, làm gia tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men
và môi trường điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ
hơn, khi đó sẽ tăng nhanh quá trình lên men.
Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm
tăng khả năng lên men của nấm men. Kích thước, vật liệu chế tạo các thiết bị lên
men, các chất hòa tan mang điện tích, các vật lơ lửng khác hiện diện trong dịch lên
men điều ảnh hưởng đến sự thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng quá trình lên men.
(Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004).
Các giai đoạn của quá trình lên men
- Giai đoạn đầu: khoảng 60 giờ kể khi cho nấm men tiếp xúc với dịch men.
Sự lên men xảy ra rất chậm.
- Giai đoạn 2: đây là thời kỳ lên men chính, chiếm khoảng 60 ÷ 120 giờ sau
thời kỳ đầu. Sự phát triển của nấm men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt đến trị
số cực đại.
- Giai đoạn 3: 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.
Giai đoạn lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch
lên men. Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men. Giai đoạn này, trong
điều kiện lên men bình thường, sau mỗi giờ nồng độ đường trong dung dịch lên men
sẽ giảm đi, mức độ giảm tùy theo sản phẩm, dây chuyền sản xuất.
Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng đường tồn tại trong dịch lên men
là 100% thì 4 ÷ 6% là dạng chất không tan, 75 ÷ 77% được chuyển thành maltose và
19% là dextrin.
Trong giai đoạn lên men, sự đường hoá cũng xảy ra nhưng rất chậm và không
hoàn toàn, đặc biệt khó khăn đối với tinh bột không hoà tan. Do đó tốc độ lên men
trong thời kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ
thuộc vào sự thuỷ phân hàm lượng dextrin không lên men còn lại. Tuy vậy, chính
những loại đường không lên men này sẽ tạo thành vị ngọt cho sản phẩm. Như vậy,
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 23
chu kì lên men cuối phụ thuộc vào khả năng đường hoá của phức hệ enzyme . Rất
nhiều thí nghiệm cho thấy rằng, càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng gia tăng
hiệu suất của quá trình lên men.
Tuy vậy, tuỳ theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ đường của dịch đường
hoá, phương pháp lên men, nhà sản xuất sẽ tạo ra một quy trình sản xuất riêng biệt
với chất lượng và thành phần mong muốn của họ.
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của tế bào nấm men, do đó
cũng ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình lên men và chất lượng rượu thành phẩm.
Nấm men phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30 ÷ 330C, nhiệt độ tối đa là 380C, tối thiểu là
50C. Nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu ở 17 ÷ 220C có
năng lực lên men rất lớn. Đối với quá trình lên men thì nấm men sẽ chịu được giới
hạn nhiệt độ khá rộng từ 1 ÷ 450C. Nếu nhiệt độ quá 500C thì nấm men sẽ chết.
- Ảnh hưởng của pH
pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men. Mỗi loại nấm men phát triển tốt
ở một pH nhất định gọi là pH tối thích. Nấm men trong sản xuất rượu vang có thể
phát triển trong môi trường có chỉ số pH từ 2 ÷ 8 nhưng thích hợp nhất là 4 ÷ 4,5. Vi
khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2 và cao hơn, khi pH < 4,2 chỉ có nấm men phát
triển. Vì vậy, trong lên men rượu để ngăn ngừa khả năng nhiễm khuẩn người ta thực
hiện trong giới hạn pH khoảng 3,8 ÷ 4,0. Khi pH = 8 thì nấm men phát triển rất kém,
ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. Ở pH = 3,8 nấm men phát triển mạnh thì hầu
như vi khuẩn chưa phát triển.
Để tạo pH thích hợp trong môi trường lên men người ta thường bổ sung vào
môi trường acid.
- Nồng độ đường
Nấm men chỉ có khả năng lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ
thích hợp từ 10 ÷ 18%, nồng độ đường quá cao sẽ ức nấm men và khả năng lên men
rượu giảm khi nồng độ đường 30 ÷ 35%, nồng độ đường thấp quá cũng làm giảm
năng lực lên men.
- Ảnh hưởng của nồng độ rượu
Nồng độ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm
men. Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ
thuộc vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị cho môi trường nuôi
cấy.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 24
2.6 Quy trình sản xuất rượu vang nếp
2.6.1 Sơ đồ quy trình
2.6.2 Thuyết minh quy trình
Nghiền
Việc nghiền nhỏ nguyên liệu là khâu rất quan trọng quyết định đến hiệu quả của
quá trình hồ hóa tinh bột và quá trình thủy phân của enzyme. Nghiền nhằm tạo điều
kiện để tăng tốc độ quá trình lý học và hóa sinh học trong khi hòa thấm hạt vào nước.
Đồng thời nghiền nhỏ còn có tác dụng làm tăng cường tiếp xúc giữa nước và hạt giúp
các chất hòa tan dễ dàng vào nươc khi nấu.
Việc nghiền nhỏ nguyên liệu được thực hiện bằng máy nghiền búa.
Gạo nếp
Nghiền
Hồ hóa, dịch hóa
Làm nguội (30-350)
Lên men chính Men giống
Hãm cồn
Lên men phụ
Lọc thô
Pha loãng
Nước
Enzyme α-amylase
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 25
Nấu
Mục đích: quá trình nấu nhằm mục đích phá vỡ màng tế bào tinh bột, chuyển
hạt tinh bột từ trạng thái không hòa tan thành trạng thái hòa tan trong nước, nhằm tạo
điều kiện thuận lợi cho enzyme amylase dễ dàng thủy phân tinh bột.
Tiến hành: cho khoảng 10% enzyme vào nếp đã được pha loãng sẵn sau đó
nâng nhiệt độ lên 70 ÷ 720C và giữ ở nhiệt độ đó 15 phút để enzyme thực hiện quá
trình dịch hóa. Tiếp tục đun dịch cháo đến nhiệt độ sôi và giữ ở đó khoảng 10 phút để
quá trình hồ hóa xảy ra hoàn toàn. Làm nguội dịch cháo đến khoảng 65 ÷ 750C và
cho toàn bộ lượng enzyme còn lại vào, iữ nhiệt độ này trong khoảng 30 phút đến khi
quá trình đường hóa kết thúc rồi đem đi lọc.
Làm nguội
Sản phẩm sau khi nấu xong có nhiệt độ khá cao cần làm nguội đến điều kiện
nhiệt độ phòng để nấm men phát triển và lên men.
Lên men
Quá trình lên men được tiến hành ở nhiệt độ phòng. Trong thời gian lên men có
hai quá trình xảy ra song song ở mức độ khác nhau đó là quá trình phát triển của nấm
men và quá trình rượu hóa.
Hãm cồn
Sau khi lên men nồng độ cồn trong dịch lên men khoảng 7 ÷ 10%. Với hàm
lượng cồn này rượu rất khó bảo quản và chất lượng không cao. Vì vậy, ta cần bổ
sung thêm một lượng cồn để tăng hàm lượng cồn trong sản phẩm và tăng khả năng
bảo quản cũng như tăng chất lượng sản phẩm. Tùy theo yêu cầu của từng loại sản
phẩm mà lượng cồn thêm vào khác nhau.
Lên men phụ
Rượu nếp được lên men và không qua chưng cất nên sau khi lên men xong sẽ
còn nhiều sản phẩm phụ có thể ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm và gây độc cho
người tiêu dùng. Vì vậy, cần có thời gian lên men phụ để chuyển hóa và ổn định rượu
làm cho chất lượng rượu tốt hơn. Thời gian lên men phụ thường là 6 tháng.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 26
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 Phương tiện thí nghiệm
3.1.1 Thời gian và địa điểm
Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 07/01/2008 đến 12/04/2008.
Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực
phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD – Trường Đại học Cần Thơ.
3.1.2 Nguyên liệu
Nếp được mua ở chợ, chọn loại không bị lẫn các loại nếp khác, có mùi thơm
đặc trưng.
Các loại enzyme α-amylase, glucoamylase, nấm men Saccharomyces
cerevisiae ở dạng thương mại được mua ở các cửa hàng. Các loại enzyme phải đạt độ
tinh khiết theo yêu cầu.
3.1.3 Hóa chất
Acid citric dùng để chỉnh pH
Dung dịch NaOH 0,05N; 0,1N và 1N
Dung dịch fehling A, fehling B, Na2SO4, Pb(CH3COO)2
Các hóa chất khác.
3.1.4 Dụng cụ trang thiết bị
Máy nghiền búa
Cân
Nồi hấp cách thủy
Bếp điện
Nhiệt kế, pH kế, chiết quang kế
Ống nghiệm, ống đong, phễu, pipet, micropipet, buret và một số thiết bị dụng
cụ cần thiết khác trong phòng thí nghiệm.
3.2 Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Phương pháp lấy mẫu
Mẫu nếp được mua tại chợ Xuân Khánh – TP Cần Thơ. Nếp phải được lựa chọn
thật kĩ, hạt phải đồng đều, không được lẫn gạo hoặc nếp khác, nếp có màu đục, có
hương thơm tự nhiên. Mẫu phải được mua một lần cho tất cả các thí nghiệm để tránh
sai số. Mẫu phải được bảo quản thật tốt trước khi đưa vào thí nghiệm.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm - khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trang 27
Mẫu enzyme α-amylase và glucoamylase được mua tại cửa hàng hóa chất – TP
Cần Thơ.
Men sử dụng là hai loại men Saccharomyces vàng mua tại cửa hàng hóa chất.
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí với 2 hoặc 3 nhân tố với 3 lần lặp lại. Kết quả thí
nghiệm được xử lý bằng phần mềm Statgraphics Plus 4.0.
3.2.3 Phương pháp phân tích
Xác định độ nhớt bằng nhớt kế (Phụ lục A.1)
Phân tích hàm lượng chất khô (Phụ lục A.2)
Phân
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- TP0231.pdf