TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU SVTH NHÓM 15 ĐOÀN NH[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI: SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG Q TRÌNH LÊN MEN RƯỢU SVTH: NHĨM 15 ĐOÀN NHƯ TỐ UYÊN MSSV: 2005208284 LỚP: 11DHTP14 TRẦN VĨ ĐAN MSSV: 2005208150 LỚP: 11DHTP14 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI: SỰ CHUYỂN HĨA TINH BỘT TRONG Q TRÌNH LÊN MEN RƯỢU SVTH: NHĨM 15 ĐỒN NHƯ TỐ UN MSSV: 2005208284 LỚP: 11DHTP14 TRẦN VĨ ĐAN MSSV: 2005208150 LỚP: 11DHTP14 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan ―Bài tập cuối kỳ học phần Hóa sinh học thực phẩm‖ chúng tơi thực Các nội dung trình bày tập trung thực, khơng chép Các tài liệu tham khảo sử dụng trích dẫn nguồn thích rõ ràng TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN Đồn Như Tố Un i TĨM TẮT Thơng qua chủ đề ― Sự chuyển hóa tinh bột q trình lên men rượu ― , nhóm chúng em làm rõ nội dung sau: - Khái quát Glucid đưa khái niệm phân loại -Xát định thành phần nguyên liệu sản xuất rượu nguồn tinh bột ( gạo nếp, lúa gạo, bắp, ), vi sinh vật tham gia trình lên men -Để lên men sản xuất rượu cần trãi qua nhiều giai đoạn: Q trình đường hóa- q trình lên men rượu hóa- q trình chưng cắt tinh chế -Tinh bột chuyển hóa qua nhiều giai đoạn q trình len men rượu: đường hóa từ tinh bột thành Glucose - lên men chuyển từ Glucose thành acid Pyruvate – giai đoạn từ acid Pyruvate thành rượu Hầu hết loại rượu sản xuất chủ yếu từ trình lên men rượu từ tinh bột: Rựu gạo, rượu cần, rượu sake, rượu whisky… Tinh bột q trình sản xuất rượu ngun liệu vơ quan trọng, cách chuyển hóa qua nhiều giai đoạn phức tạp để cuối cho sản phẩm rượu mà hay dụng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG Khái quát chung 1.1 Glucid 1.2 Lên men rượu Một số ứng dụng tinh bột công nghiệp chế biến thực phẩm 2.1 Tạo độ giòn xốp sản xuất bánh 2.2 Làm chất ổn định sữa chua 2.3 Làm nguyên liệu công nghiệp sản xuất rượu Quy trình cơng nghệ lên men rượu từ tinh bột 3.1 Sơ đồ tổng quát quy trình 3.2 Q trình đường hóa 3.3 Quá trình lên men (Rượu hóa) 10 3.4 Quá trình chưng cất tinh chế 12 Sự chuyển hóa tinh bột trình lên men rượu 12 4.1 Q trình đường hóa tinh bột thành Glucose 13 4.2 Giai đoạn lên men chuyển từ Glucose thành acid Pyruvate 14 4.3 Giai đoạn từ acid Pyruvate thành rượu 19 Một số loại rượu lên men từ tinh bột 19 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cấu tạo 3D Glucid Hình Nấm men Sacchromyces cerevisiae Hình Sơ đồ quy trình lên men Hình Sơ đồ cơng nghệ lên men rượu từ tinh bột Hình Quy trình lên men 10 Hình Sơ đồ công nghệ lên men bán liên tục 11 Hình Sơ đồ công nghệ lên men rượu liên tục 12 Hình Tinh bột Hình Q trình đường hóa 13 Hình 10 Quá trình chuyển từ Glucose thành ethanol 14 Hình 11 Quá trình đường phân 15 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thành phần hóa học gạo nếp thường Bảng Thành phần hóa học gạo nếp than Bảng Thành phần hóa học lúa gạo Bảng Thành phần hóa học bắp Bảng Các loại nấm mốc Bảng Các phương pháp đường hóa 10 v MỞ ĐẦU Tinh bột chất quen thuộc đời sống, nguồn cung cấp dinh dưỡng người động vật, polysaccarit có chủ yếu hạt, củ, thân Tinh bột có vai trị dinh dưỡng đặt biệt lớn q trình tiêu hóa chúng thủy phân thành đường glucozơ chất tạo nên nguồn calo thực phẩm cho người Ngồi ra, chúng ứng dụng rộng rãi ngành thực phẩm, làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực phẩm dạng lỏng, làm tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, tạo độ cứng độ bền cho thực phẩm, tạo độ giòn xốp cho bánh kẹo,… Đặc biệt tinh bột nguyên liệu sản xuất rượu Trong trình lên men rượu tinh bột với vi sinh vật tham gia nhiều trình biến đổi, chuyển hóa nhiều giai đoạn để cuối tạo thành sản phẩm cuối rượu Qua mơn hóa Sinh học thực phẩm, nhóm chúng em muốn làm rõ trình chuyển hóa tinh bột q trình sản xuất lên men rượu, thông qua đề tài chọn ― Sự chuyển hóa tinh bột trình lên men rượu‖ Nội dung tiểu luận gồm mục lớn sau : - Khái quát chung Một số ứng dụng tinh bột công nghiệp thực phẩm Quy trình cơng nghệ lên men rượu từ tinh bột Sự chuyển hóa tinh bột q trình lên men rượu Một số loại rượu lên men từ tinh bột NỘI DUNG Khái quát chung 1.1 Glucid 1.1.1 Khái niệm vai trị Hình Cấu tạo 3D Glucid Khái niệm: Glucid hợp chất hữu mang lượng, có chứa nguyên tố C, H, O, phân tử có chứa hay nhiều saccarid Có cơng thức chung (CH2O)n Vai trị: Ở thực vật, glucid chiếm khoảng 80% trọng lượng khô, thành phân mơ nâng đỡ (cellulose) hay dạng tích trữ với lượng lớn (tinh bột) Ở động vật, hàm lượng glucid thấp, thường không 2% Glucid thành phần quan trọng sinh vật Trong thể, glucid vừa có vai trị cấu tạo vừa có vai trị chuyển hóa lượng Nó tổng hợp từ lượng nhỏ lipid protein, song phần lớn dược cung cấp từ thực vật 1.1.2 Phân loại Monosaccarid: (ose, đường đơn) đơn vị cấu tạo glucid không bị thủy phân thành chất đơn giản hơn, chất có chứa nhiều nhóm rượu nhóm khử oxy (aldehyd hay ceton) Oligosaccarid: gồm 2-10 ose nối liên kết glycosid Tùy theo số monosaccarid mà gọi tên khác Đơn giản quan trọng disaccarid Disaccarid: saccarose (đường mía), lactose (đường sữa), maltose Trisaccarid: maltosetriose, rafinose Oligosaccarid glycoprotein chứa tới 14 monosaccarid Polysaccarid: glucid thủy phân cho nhiều đơn vị monosaccarid => Tùy vào chất thành phần tạo thủy phân mà có tên gọi khác 1.1.3 Tinh bột Đây nguồn glucid quan trọng phần thức ăn người động vật Tinh bột polysaccarid dự trữ thực vật, có nhiều loại củ, hạt ngũ cốc có hình dạng, kích thước cấu tạo khác tùy nguồn gốc Tinh bột khơng tan nước, đun nóng hạt tinh bột phồng lên nhanh tạo thành dung dịch keo gọi hồ tinh bột Phản ứng đặc trưng để nhận biết tinh bột tác dụng với iod, cho màu xanh tím Tinh bột có cấu tạo hai phần: amylose amylopectin, ngồi có khoảng 2% phospho dạng ester Tỷ lệ amylopectin/amylose đối tượng khác khác Amylose amylopectin khác cấu tạo tính chất 1.2 Lên men rượu 1.2.1 Khái niệm Lên men rượu ethanol trình sinh hóa phức tạp, chuyển đường thành rượu ethanol, CO2 số sản phẩm phụ khác có tham gia nấm men số loại vi sinh vật khác Trong q trình lên men, ngồi sản phẩm cịn giải phóng lượng (113,4 Kj/glucose) Trong tất q trình chuyển hóa glucid vi sinh vật gây ra, lên men rượu ứng dụng rộng rãi công nghiệp, ứng dụng có xưa sơ để sản xuất rượu vang, bia nước giả khát lên men khác Phương trình tổng quát: C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 +2ATP + 2H2O Tác nhân lên men: Ethanol sản phẩm lên men đường phổ biến nhiều nhóm vi sinh vật Trong đó, tác nhân chủ yếu nấm men, đặt biệt nịi lồi Saccharomyces cerevisiae Nhiều lồi vi khuẩn kỵ khí hiếu khí tùy tiện có khả tạo thành rượu sản phẩm chủ yếu hay sản phẩm phụ trình lên men hexose pentose 3.1 Sơ đồ tổng quát quy trình Nguyên liệu tinh bột Nấm mốc Nấu nguyên liệu Nhân giống Đường hóa nguyên liệu Nấm men Lên men dịch đường Nhân giống Chưng cất tinh chế Rượu Hình Sơ đồ quy trình lên men Hình Sơ đồ cơng nghệ lên men rượu từ tinh bột Phương trình tổng quát trình lên men: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 3.2 Q trình đường hóa Khái niệm: Đường hóa q trình dùng enzyme amylase để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men Quá trình định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu Nấm men khơng lên men tinh bột Vì vậy, nguồn nguyên liệu tinh bột gạo, ngô (đã tách phôi), sắn, khoai tây, đại mạch, yến mạch, cao lương… cần phải qua xử lý (nghiền nhỏ vỡ mảnh, nấu chín) đưa vào khâu đường hóa Khâu quan trọng, biến bột thành đường, nấm men đồng hóa để lên men biến đường thành rượu Người ta đường hóa bột acid sunlfuric acid clohydride, hệ enzyme amylaza hạt ngũ cốc nảy mầm chế phẩm enzyme nấm mốc Ngày với công nghệ rượu người ta thường sử dụng chế phẩm nấm mốc với hệ enzyme amylaza (∝,β γ-amylaza) để đường háo tinh bột Phương pháp phổ biến nhiều nhà máy sản xuất rượu Ngồi ra, người ta cịn dùng chế phẩm amylaza từ vi khuẩn (∝-amylaza), chế phẩm γ-amylaza (glucoamylaza) từ giả nấm men Endomycopsis Đường hóa enzyme hạt mầm hay enzyme nấm mốc, tinh bột chuyển thành đường maltose dextrin Hệ enzyme đường hố có enzyme: ∝, β γ—amylaza Hạt nảy mầm thưịng có ∝ β-amylaza, chế phẩm nấm mốc có loại β-amylaza vượt trội ∝amylaza; có chủng mơc sinh nhiều β-amylaza γ-amylaza (glucoamylaza), riêng với số chủng Endomycopsis sinh chủ yếu γ-amylaza loại enzyme có tác dụng đến tinh bột: ∝—amylaza có tác dụng lên tinh bột làm cắt mạch phân tử thành đoạn dài, β-amylaza có tác dụng thành đường đôi maltozơ dextrin cuối; γ-amylaza chuyến tinh bột thành glucozơ Bảng Các phương pháp đường hóa Bằng acid Tác nhân đường hóa Men thuốc bắc -HCl (8-10%) Nấm mốc -H2SO4 (2- tự nhiên 5%) thuốc bắc Maltase Amylo Myco-malt -Malt -Các loại thóc nảy mầm Amylomyces rouxii, Mucor hay Rhizopus cấy trực tiếp Enzymeamylase -Asp Oryzae -Asp Niger -Asp.Awamori 3.3 Q trình lên men (Rượu hóa) Glucose + chất dinh dưỡng Hấp thụ qua bề mặt tế bào nấm men thẩm thấu qua màng bán thấm vào tế bào Rượu, CO2 Qua màng tế bào chất, khuếch tán tan vào mơi trường xung quanh Hình Quy trình lên men 10 Đường hóa xong dịch đường làm lạnh từ 28oC đến 32oC đưa vào thùng lên men (hay gọi thùng ủ) với 10% men giống Ở nấm men phát triển tác dụng nấm men, đường biến thành rượu khí cacbonic nhiều sản phẩm trung gian khác Đồng thời tác dụng amylase, dextrin tiếp tục biến thành đường lên men glucoza maltoza Sau lên men xong ta thu hỗn hợp gồm rượu-nước-bã gọi giấm chín Q trình lên men dịch đường điều kiếm yếm khí thực phương pháp lên men gián đoạn lên men liên tục: Phương pháp lên men gián đoạn: Là trình lên men từ đầu đến cuối thực thiết bị, thời gian lên men khoảng 68-80 nhiệt độ 36-37oC Đặc điểm phương pháp lên men bán liên tục giai đoạn lên men thực liên tục xảy nhiều thùng lên men (thường thùng) thời gian kéo dài 60-62 giờ, giai đoạn cuối gián đoạn Hình Sơ đồ công nghệ lên men bán liên tục Phương pháp lên men liên tục: Là rải giai đoạn lên men mà giai đoạn thực nhiều thiết bị lên men có liên hệ với Hệ thống lên men liên tục thường có 11-12 thùng nối với chảy chuyền van điều chỉnh Kết thúc q trình lên men ta thu dấm chín với nồng độ rượu khoảng 7-9% 11 Hình Sơ đồ cơng nghệ lên men rượu liên tục 3.4 Q trình chưng cất tinh chế Mục đích giai đoạn để ta thu rượu có nồng độ cồn cao loại bỏ số tạp chất không mong muốn Để thu cồn tinh chế, người ta thực hai trình chưng cất tinh chế Hai trình thực tháp chưng cất tháp tinh chế Quá trình chưng cất trình tách cồn với tạp chất dễ bay khỏi dấm chín; kết thúc q trình cất tinh chế cịn gọi q trình chưng luyện, chưng cất ta cồn thơ Q trình tinh chế q trình tách tạp chất khỏi cồn thơ cuối ta nhận cồn tinh chế Sự chuyển hóa tinh bột q trình lên men rượu Trong q trình lên men tinh bột có biến đổi giai đoạn khác nhau, giai đoạn lên men tinh bột biến đổi mặt hóa sinh rõ ràng 12 4.1 Quá trình đường hóa tinh bột thành Glucose Hình Q trình đường hóa Hình Tinh bột *Q trình: Tinh bột Enzyme amylase Glucose *Hồ hóa tinh bột: Sự hịa tan tinh bột vào nước nâng nhiệt để tạo điều kiện hồ hóa tinh bột, enzyme đường hóa dễ dàng hoạt động thủy phân tinh bột *Sự thủy phân tinh bột: Đưa tinh bột hồ hóa vào thiết bị thủy phân tạo thành đường lên men Quá trình thực nhờ enzyme chủ yếu nêu Quá trình thủy phân gồm giai đoạn: Giai đoạn hóa lỏng làm lỗng tinh bột: Tinh bột hồ hóa bị bẻ gãy phân tử thành phân tử ngắn mạch dextrin enzyme Termamyl hay Fungamyl Độ nhớt dung dịch giảm xuống nhanh chóng Giai đoạn đường hóa: Các dextrin thủy phân tiếp tục thành đường khử glucoza enzyme Spiritamylase Novo 13 ... số ứng dụng tinh bột công nghiệp thực phẩm Quy trình cơng nghệ lên men rượu từ tinh bột Sự chuyển hóa tinh bột q trình lên men rượu Một số loại rượu lên men từ tinh bột NỘI DUNG Khái quát chung...TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI: SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG Q TRÌNH LÊN MEN RƯỢU SVTH: NHĨM... muốn làm rõ q trình chuyển hóa tinh bột q trình sản xuất lên men rượu, thông qua đề tài chọn ― Sự chuyển hóa tinh bột q trình lên men rượu? ?? Nội dung tiểu luận gồm mục lớn sau : - Khái quát chung