Nghiên ứu ải tiến ông nghệ sản xuất rượu ần theo hướng ộng nghệ hoá

kì là y - T l ỉ ệmen giống thích hợp cho lên men rượu cầ à n l 25g/kg so với cơ chất - Thời gian l n men rượu cần là ê 12 ngày - Trong lá câ ây tr m c 3,25% tanin, 4,85 glycoside, 7,35%

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ

CÔNG NGHỆ HÓA

NGÀNH : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ : PHẠM TRỌNG LUYỆN

Ngư ời h ớng dẫn khoa học : ư GS TS HOÀNG ĐÌNH HÒA

Hà Nội 2006

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131698671000000

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ Ồ THỊ Đ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Ý NGHĨA CỦA LÊN MEN CỔ TRUYỀN 3

1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN CỔ TRUYỀN 4

1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ LÊN MEN RƯỢU TRUYỀN THỐNG TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU LÀ TINH BỘT 5

1.3.1 Một số loại rượu truyền thống trên thế giới 5

1.3.2 Các loại rượu truyền thống ở Việt Nam 7

1.4 C Ơ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRUYỀN THỐNG 10

1.4.1 Dạng thức lên men cổ truyền 10

1.4.2 C ơ chế của quá trình lên men 11

1.4.3 C ơ chế chuyển hoá nguồn nguyên liệu tinh bột trong lên men rượu 12

1.4.4 C ơ sở sinh hoá của quá trình lên men 15

1.4.5 Các điều kiện chính của quá trình lên men rượu 24

1.5 VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TRUYỀN THỐNG 25

1.5.1 Những chủng vi sinh vật dùng trong sản xuất rượu 25

1.5.2 Ph ương pháp sử dụng vi sinh vật dùng trong lên men cổ truyền 27

1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT R ỢU CẦN TRUYỀN THỐNGƯ 31

1.6.1 Alcaloide 31

1.6.2 Glycoside 31

1.6.3 Flavonoide 32

1.6.4 Saponin 32

1.6.5 Tanin 33

1.6.6 Tinh dầu 33

1.6.7 Nguyên liệu sản xuất r ợu cầnư 33

1.7 VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU CẦN 36

1.7.1 Nấm men 36

1.7.2 Nấm mốc 37

1.7.3 Vi khuẩn 37

1.8 CƠ CHẾ CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT TRONG LÊN MEN R ỢU CẦNƯ 37

1.8.1 Các quá trình vi sinh vật 37

1.8.2 Các quá trình sinh hoá 38

1.9 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU CẦN 39

1.9.3 Lên men 41

1.9.4 Chất lượng rượu cần 41

1.9.5 Cách sử dụng 42

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43

2.1 NGUYÊN LIỆU 43

2.2 MÔI TRƯỜNG PHÂN LẬP VÀ NUÔI CẤY 43

2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 44

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.4.1 Phân lập hệ vi sinh vật trong bánh men lên men rượu 45

2.4.2 Định l ợng vi sinh vật bằng cách ếm số l ợng khuẩn lạc ư đ ư mọc trên môi trường đặc 45

2.4.3 Định tính và ịnh l ợng một số thành phần hoá học tronđ ư g lá cây trâm 46

2.4.4 Khảo sát vai trò của bột lá trâm lên sự phát triển của hệ vi sinh vật 50

2.4.5 Khảo sát sản phẩm trao ổi chất và sự thay ổi l ợng vi sinh vật đ đ ư trong quá trình lên men rượu cần 51

2.4.6 Phương pháp đánh giá cảm quan chất l ợng ư r ợu 54 ư CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 PHÂN LẬP VI SINH VẬT TỪNG LÁ CÂY TRÂM 58

3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HOÁ HỌC TRONG LÁ TRÂM 61

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT LÁ TRÂM LÊN HỆ VI SINH VẬT 62

3.4 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN R ỢU CẦNĐ Ư 64

3.4.1 Ảnh hưởng của yếu tố thời gian lên quá trình lên men và tỉ lệ men giống64 3.4.2 Ảnh hưởng của l ợng nư ước ngâm vào đến sự lên men r ợu cầnư 69

3.4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ bột lá cây trâm lên quá trình lên men r ợu cần.ư 74

3.5 ĐÁNH GIÁ CẢNH QUAN CHẤT L ỢG R ỢU CẦNƯ Ư 77

3.6 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG R ỢU CẦN Ư Ở NHỮNG MẪU THÍ NGHIỆM KHÁC NHAU 79

3.7 KIỂM TRA SỰ AN TOÀN CỦA RƯỢU 79

3.8 QUI TRÌNH SẢN XUẤT 80

KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Hiện nay việc ứng dụng phương ph p vi sinh vá ật trong chế biến thực phẩm

đang phát triển mạnh m vì â à ẽ đ y l phương pháp ti t ki m nh t Do v y vi c nghiên ế ệ ấ ậ ệ

cứu những dạng l n men cổ truyền được coi lê à một hướng nghi n cứu của c ng ê ônghệ sinh vậ ọt h c tr n thê ế ớ gi i

Theo đ ềi u tra khảo sát của ch ng t i, ở Việt Nam rượu cầ đú ô n ã đư c làợ m từ

lâu đời ở c d n tộc thiểu số miền núi nhưng đều sản xuất thủ ng v ựa v o cá â cô à d ànhững kinh nghiệm cổ truyền mà chưa có công tr nh n o nghiên cứu về ơ ởì à c s khoa

- ã â Đ ph n lập được 10 chủng nấm men, 4 chủng nấm mốc v 5 chủng vi khuẩà n

- Nghi n cứ ảê u nh h ng c a dịch chi t b t lá câưở ủ ế ộ y tr m l n c c chủng vi sinh â ê á

vật ph n lập được ết quả ỉ ệ phẩn trăm chủng nấm men được k ch thích gần â K t l í

bằng tỉ ệ phần trăm chủng nấm men bị ức chế Tương tự như đối với nấm mốc l

còn vi khuẩn bị m hãm chủ ếu kì là y

- T l ỉ ệmen giống thích hợp cho lên men rượu cầ à n l 25g/kg (so với cơ chất)

- Thời gian l n men rượu cần là ê 12 ngày

- Trong lá câ ây tr m c 3,25% tanin, 4,85 glycoside, 7,35% flavon, 6,84% đạm, ó 5,16% đường, 1,03% b o vé à 89,08% tổng chất khô

- Xây dựng qui tr nh sản xuất rượu cần từ nguy n liệu gạo tẻ, sử ụng bánh ì ê dmen không thuốc Bắc kết hợ ới bột lp v á câ ây tr m, bổ sung th m trấu rượu có mùi ê

v ị đặc trưng v ho n to n kh ng chứa độc tốà à à ô

MỞ ĐẦU

Thực phẩm lên men truyền thống nói chung và nước uống lên men điển hình như rượu, bia là một trong những sản phẩm mang đậm nét văn hóa đặc trưng của từng dân tộc trên thế giới như rượu Sake là nước uống truyền thống của Nhật, Kvas

là nứơc uống truyền thống của Nga, rượu Bubod của Philippin…

Ở nước ta có nhiều loại rượu mang đậm nét đặc trưng của từng vùng miền, từng dân tộc như rượu nếp than ở đồng bằng Nam Bộ, rượu đế, rượu “Làng Vân” ở Miền Bắc, rượu cần của đồng bào dân tộc thiểu số miền núi [11] Nói chung những sản phẩm này có lịch sử hàng ngàn năm, được sản xuất thủ công và đều dựa vào những kinh nghiệm về sự lên men vi sinh vật để cuối cùng tạo ra những sản phẩm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người

Hiện nay trên thế giới việc ứng dụng phương pháp vi sinh vật… trong việc bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm đang mở rộng vì đây là phương pháp tiết kiệm nhất Do vậy việc nghiên cứu những dạng lên men cổ truyền được coi như là một hướng nghiên cứu của công nghệ sinh vật học trên thế giới [14]

Một số sản phẩm lên men cổ truyền đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp với một mức độ cao, mang đến lợi ích cho một số nước ở Phương Đông như : Nhật, Triều Tiên, Indonesia…

Trong công cuộc đổi mới của đất nước ta hiện nay nói chung và lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói riêng, việc “Tìm hiểu những phương pháp cổ truyền đầy đủ của dân tộc nhằm xây dựng biện pháp xử lý đúng đắn lương thực, thực phẩm trên quy

mô lớn và phù hợp với điều kiện thiên nhiên của nước ta” là một việc hết sức cần thiết

Theo điều tra khảo sát của chúng tôi, ở Việt Nam rượu cần đã được sản xuất lâu đời ở các dân tộc miền núi nhưng chưa có công trình nghiên cứu nào về cơ sở khoa học của quá trình lên men và áp dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào sản

xuất Chính vì thế chúng tôi tiến hành đề tài : “Nghiên cứu cải tiến công nghệ sản

xuất rượu cần theo hướng công nghiệp hóa”

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Tìm hiểu quy trình sản xuất, vai trò của nguyên liệu và hệ vi sinh vật trong sản xuất rượu cần theo phương pháp truyền thống của các dân tộc Tây nguyên và đưa

ra biện pháp cải tiến công nghệ sản xuất theo hướng công nghiệp hóa

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1 Xác định hệ vi sinh vật trong lá cây lên men rượu cần

2 Xác định một số hoạt chất có trong men lá

3 Xác định điều kiện tăng sinh khối

4 Khảo sát quá trình động học của quá trình lên men

5 Nghiên cứu đề xuất phương án cải tiến quy trình công nghệ; nâng cao chất lượng sản phẩm

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Ý NGHĨA CỦA LÊN MEN RƯỢU CỔ TRUYỀN:

Lên men cổ truyền là một dạng lên men bởi hỗn hợp vi sinh vật để tạo nên nhiều loại thực phẩm ó giá trị dinh dưỡng Từ năm 1878 đến khi bắt đầu thế chiến cthứ nhất đã có nhiều bài báo về thực phẩm và thức uống lên men Nói chung những nghiên cứu từ 1881 1914 chủ yếu là mô tả thực phẩm và tên gọi của chúng, h- oặc chi tiết hơn là nghiên cứu về sự phân loại vi sinh vật hiện diện trong quá trình lên men.[9]

Lên men rượu là một loại men cổ truyền điển hình đã có từ lâu đời và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nhất là công nghiệp thực phẩm Nguyên liệu chính của công nghệ lên men rượu là các sản phẩm nông nghiệp do vậy nó phát sinh

và phát triển cùng với quá trình tiến bộ của nông nghiệp [14]

Ở các nước Phương Đông từ thời thượng cổ, người dân đã biết làm rượu từ nguyên liệu giàu tinh bột, chẳng hạn, cách đây 4000 năm ở Trung Quốc (vào thời chiến quốc) người ta đã biết làm rượu từ ngũ cốc, hoặc ở Nhật, cách đây khoản

1700 năm người ta đã làm rượu Sake từ gạo Ở n Độ, Việt Nam, Indonesia, Triều ẤTiên… cũng biết làm rượu từ lâu đời

Với các nước Phương Tây như Ai Cập, Hy Lạp, Ý … cũng đã có nghề làm rượu vang từ nho vào thời cổ xưa Sau đó là nghề làm rượu từ tinh bột, sản xuất bia, nước giải khát lên men… nhưng chỉ phát triển mạnh vào khoảng thế kỷ XIV Ở các nước Châu Âu, Châu Mỹ người ta đã làm rượu từ tinh bột nhưng tác nhân đường hóa là malt Mãi đến cuối thế kỷ XIX Canlet mới thay malt bằng nấm mốc trong sản xuất rượu ở Châu Âu Còn ở Châu Mỹ, năm 1894 Takamine mới áp dụng thành công kinh nghiệm sử dụng nấm mốc ở các nước Phương Đông để thay malt [1]

Ở Việt Nam, từ lâu cũng có nghề nấu rượu từ gạo nếp Đến năm 1898 Calmette đã phân lập trong men thuốc Bắc ở ta giống nấm mốc Amylomyces rouxi, giống này vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa nên được ứng

dụng tiện lợi để nấu rượu từ những nguyên liệu chứa tinh bột Từ đó nghề nấu rượu thủ công của ta mau chóng trở thành ngành sản xuất rượu công nghiệp [16]

Hiện nay thức uống lên men như các loại rượu truyền thống, nhất là rượu không chưng cất có tầm quan trọng đáng kể Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề này

vì do giá trị dinh dưỡng của nước uống lên men, hàm lượng protein cao, các vitamine được bảo tồn, có tác dụng tốt đến sức khỏe của con người Mặt khác nói lại có giá thành rẻ, công nghệ và thiết bị để sản xuất đơn giản Cần mở rộng thị trường trong nước và xuất khẩu để cung cấp thêm thực phẩm có hương vị thơm ngon đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của đời sống con người

1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU:

Hiện nay, những loại lên men cổ truyền trong bản xứ, được thực hiện có tính cách gia đình hay theo lối thủ công nghiệp đã được triển khai trở thành ngành sản xuất công nghiệp to lớn đóng vai trò quan trọng đối với một số nước như ở Nhật các ứng dụng lên men cổ truyền đưa đến những công nghiệp lên men Shoyu (nước chấm làm từ đậu nành), miso (làm từ đậu nành và gạo tẻ hay gạo nếp tương của Việt Nam), và sake (một loại rượu không chưng cất làm từ gạo tẻ) [9]

Ngoài công dụng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, công nghệ sản xuất cồn ethylic còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp khác như : công nghiệp nhựa, hương liệu, keo dán, sơn, vecni, thuốc sát trùng, dược phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, dung môi hóa chất, cao su… [16]

Ở Việt Nam, những loại thực phẩm lên men cổ truyền cũng rất được ưa chuộng Từ những thức ăn chính yếu thông dụng như chao, tương, các loại nước mắm đến các loại thực phẩm khác như bánh mì, bánh bao, cơm rượu hay các loại rượu như rượu cần, vang gạo, rượu trắng là nhu cầu thiết yếu cho nhân dân trong dịp hội hè, tiệc tùng, lễ tết, cưới hỏi… [7]

Vấn đề chế biến những thực phẩm từ nguyên liệu giàu đạm và bột thành những thực phẩm phổ biến, rẻ tiền, dồi dào protein để xuất khẩu đã trở thành một yêu cầu cấp bách Nước ta là một nước nông nghiệp do đó việc sản xuất ra những

thực phẩm hoặc nước uống lên men có nguồn gốc từ tinh bột lại càng phải được coi trong Nhưng đến nay những mặt hàng do lên men cổ truyền chỉ mới sản xuất ở mức độ gia đình và các đơn vị sản xuất nhà nước hoặc tư nhân với qui mô nhỏ là chính, quá trình sản xuất thủ công, thiết bị đơn giản, sản phẩm không có bao bì thích hợp cho việc tiếp cận thị trường là vấn đề ần đ c ược quan tâm giải quyết Hiện tại nhu cầu của người Việt Nam đối với những sản phẩm này rất lớn, hơn nữa còn

có thể phục vụ khách du lịch đến từ nước ngoài, xuất khẩu cho những người ngoại quốc đang sinh sống ở Việt Nam ưu thích các sản phẩm cổ truyền này [9]

1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ LÊN MEN RƯỢU TRUYỀN THỐNG TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU GIÀU TINH BỘT

Mỗi nước, mỗi dân tộc có một loại rượu truyền thống đặc trưng của mình Cùng với sự giao lưu văn hóa, kinh tế và sự tiến bộ khoa học kỹ thuật mà các sản phẩm này có điều kiện cải tiến, nâng cao chất lượng và được các dân tộc khác biết đến

1.3.1 Các loại rượu truyền thống trên thế giới :

+ Bubod: [11]

 Tên chung : vang gạo

 Tên địa phương của Philipine : Bubod

 Nguyên liệu : gạo 99%, giống vi sinh vật 1%

 Qui trình công nghệ sản xuất

 Gạo → hấp chín làm nguội cho giống vi sinh vật vào → cho vào thùng → →chứa sạch phủ lên một lớp phomai sống → lên men trong bóng tối ở 180C - 300C trong 3-5 ngày → Bubod

 Đặc tính vật lý : dạng đặc hoặc lỏng, màu trắng hay màu đỏ, vị ngọt và có cồn

 Đặc tính hoá học : pH=3.0 5.0

- Vi sinh vật : Endonmycopsis fibuliger, Aspergillus sp, Rhodotorula sp

 Thời gian bảo quản và sử dụng 2 ngày (ở 170C - 300C), 7 ngày (100C -150C)

 Sản xuất thủ công

+ Sake : [11]

Sake là loại nước uống cổ truyền được dùng rộng rãi ở Nhật

Nó là một loại vang gạo chứa từ 10% - 20% rượu

Nước giải khát lên men ở Nhật là Sake và bia Năm 1968, ngành sản xuất bia đạt 640 triệu gallon, Sake 360 triệu gallon.-

Các nghiên cứu cho thấy gạo thuận lợi nhất cho việc sản xuất Sake có thành phần như sau : (%)

Gạo sạch → hấp ở 1000C trong 1 giờ → nấm mốc → Koji (giống)

Nấm men → lên men 100C - 170C → moto (giống)

 Giá trị dinh dưỡng : Đường tổng 4%, đường lên men 3.5%

 Giống vi sinh vật : Aspergillus oryzae, Sacchromyces cerevisiae, Lactobacillus sake, Leuconostoc menseteroider var sake

 Thời gian bảo quản và sử dụng : vài năm

1.3.2 Các loại rượu truyền th ống ở Việt Nam

+ Công nghệ sản xuất rượu nếp than : [11]

Rượu nếp than là một loại thức uống có cồn, được sản xuất hoàn toàn thủ công

từ một loại gạo đặc biệt Loại rượu này không qua chưng cất Người ta sử dụng cả dịch lên men và bã lên men đã được làm nhuyễn

- Nguyên liệu :

Gạo nếp than (chỉ có ở vùng đồng bằng Nam Bộ) gồm 4 loại : Nếp cẩm Đức Hoà, nếp đen Khánh Vĩnh, nếp than Long Đất, lúa lức nếp cẩm Ngoài ra gạo nếp than còn có màu sắc khác nhau, nếp thanh đen huyền hay nếp than hồng đỏ Do vậy sản phẩm sẽ mang màu đặc trưng của loại gạo làm ra nó

Sử dụng bánh men thuốc Bắc trong đó sự hiện diện của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

Cồn tinh khiết : trong quá trình lên men rượu nếp than, lượng cồn tạo được chỉ khoảng 7% 10% Do vậy sau khi lên men xong phải cho thêm một lượng cồn tinh - khiết để nâng cao hàm lượng cồn trong rượu vừa tránh khả năng oxy hoá rượu bởi

vi khuẩn acetic

+ Công nghệ sản xuất rượu “đế”, rượu “Làng Vân” : [11]

Sản phẩm rượu “đế” hay rượu “Làng Vân” là sản phẩm qua chưng cất Nguyên liệu là gạo nếp dẻo

Hai loại rượu này đặc trưng cho từng vùng ở khâu lên men, khâu chưng cất, khâu pha chế mà đặc biệt là nguyên liệu và chất lượng bánh men thuốc

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Nguyên liệu

Xử lý Nấu chín Trộn Men thuốc bắc Lên men

Chưng cất

Rượu “đế” hay rượu “Làng Vân”

Thiết bị chưng cất đơn giản, gồm nồi nấu (chứa khối lên men), bộ phận làm lạnh (dụng cụ chứa nước lạnh phía trên nồi), bộ phận hứng rượu đã ngưng tụ và được lấy ra theo một ống dẫn nhỏ

Chưng cất rượu được chia làm hai đợt Đợt đầu thu được rượu có nồng độ cồn 45% - 65% thể tích Đợt sau rượu có nồng độ cồn 25% 30% thể tích T- ùy theoyêu cầu sử dụng mà người ta pha đấu hai loại rượu này với nhau

+ Sản xuất rượu bằng bánh men thuốc Bắc :

Rượu nếp là sản phẩm thực phẩm lên men đặc sản lưu truyền trong nhân dân

ta từ lâu đời Nó là sản phẩm biểu tượng của ngày tết mồng 5 tháng 5 (âm lịch) của nhiều địa phương các tỉnh phía Bắc Rượu nếp hạ thổ bách nhật (chôn giữ kỹ 100 ngày) trong đó có thêm trứng gà mới đẻ hoặc chuối tiêu là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao để bồi dưỡng sức khoẻ cho người ốm hoặc phụ nữ mới sinh

Quá trình sản xuất rượu nếp truyền thống

Thêm trứng gà, chuối tiêu chín, hạ thổ 100 ngày

Khi ăn rượu nếp ta cảm giác được vị ngọt đậm đà, vị cay the the và mùi thơm của rượu ethylic Hạt cơm rượu căn phồng, mọng nước, cĩ màu vàng rơm trơng rất hấp dẫn [6]

Thực chất quá trình sản xuất rượu nếp là quá trình đường hố sâu sắc tinh bột trong cơm nhờ hệ enzyme amylase của hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc Bắc (chủ yếu ở cơng đoạn lên men ẩm) [19]

1.4 CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRUYỀN THỐNG

1.4.1 Dạng thức lên men cổ truyền [9]

Lên men cổ truyền là một loại lên men bán rắn, trong đĩ cĩ sử dụng hỗn hợp

vi sinh vật và điều này được xem như là một định luật trong thực phẩm lên men Phương Đơng Nhưng điều quan trọng là cần tạo mơi trường thích hợp để các vi sinh vật hữu ích cĩ thể phát triển một cách thuận lợi trong quá trình lên men

Phương pháp lên men ở trạng thái bán rắn rất phổ biến trong các quá trình lên men cổ truyền Nuơi cấy trong mơi trường bán rắn gần gũi hơn đối với sinh thái sinh vật trong tự nhiên Trong điều kiện như vậy, vi sinh vật cĩ khả năng tạo nhiều enzyme và sự biến dưỡng tốt trong mơi trường lên men chìm

Nhưng cĩ sự bất lợi của mơi trường rắn là chống diện tích nhiều, khĩ đạt được độ đồng nhất, kiểm tra nuơi cấy khĩ hơn trong mơi trường lỏng là do đánh giá sinh khối của nấm sợi và sự sinh trưởng của nấm theo các điều kiện nuơi cấy của mơi trường rất khĩ đo đạc

Gạo nếp lật Vo sạch Ngâm nước

Làm nguội, vào men Lên men ẩm

Rượunếp

Rượu nếp

bách nhật

Đồ sôi

Tuy nhiên do thiết bị nghiên cứu đơn giản, giá chi phí thấp, những tiện lợi đáng giá này của lên men cổ truyền cần được nghiên cứu để ứng dụng rộng rãi hơn

để đạt đến lĩnh vực tối ưu trong công nghệ

1.4.2 Cơ chấ của quá trình lên ment

Hiện nay có 3 dạng nguyên liệu chính dùng để lên men rượu : [11]

+ Nguyên liệu chứa tinh bột :

Thường dùng tinh bột của các hạt ngũ cốc, các loại củ hay các h t ạ khác Muốn lên men được nguyên liệu chứa tinh bột thì vi sinh vật phải chuyển chúng thành đường sau đó nấm men sẽ chuyển hoá đường thành cồn

+ Nguyên liệu chứa đường

Thường dùng mật rỉ, dung dịch đường, dịch ép trái cây… Nấm men có thể lên men trực tiếp từ nguyên liệu này mà không cần qua giai đoạn đường hóa

+ Nguyên liệu chứa cellulose :

Các nguyên liệu chứa cellulose như : rơm rạ, gỗ vụn, mạt cưa… đều có khả năng lên men rượu được Nhưng trước tiên phải chuyển chúng thành đường có thể lên men được bằng các tác nhân đường hoá như acid, kiềm, hay enzyme cellulose Việc sử dụng những cơ chất trên để tổng hợp thành phần tế bào và sinh năng lượng cần thiết cho các phản ứng sinh hoá Do đó những thành phần chính yếu của

cơ chất sẽ bị biến đổi bởi các phản ứng sinh hoá phức tạp tạo thành những sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối Trong sản xuất môi trường nuôi cấy vi sinh vật cần sử dụng cơ chất rẻ nhưng bảo đảm cung cấp đủ nguồn năng lượng Một trong những nguồn dinh dưỡng quan trọng nhất là nguồn C Trứơc đây người ta cho rằng chỉ có đường là thích hợp nhất trong khi những chất hữu cơ khác coi như vô hiệu về mặt sinh học Trong những thế kỷ gần đây nhờ những hiểu biết nhiều về về sự biến dưỡng của sinh vật quan niệm này đã đổi m Một trong những nguồn C phổ biến ớinhất đối với sinh vật là tinh bột

Một cách tổng quát, có thể chia tinh bột thực phẩm thành 3 nhóm chủ yếu: [18]

 Nhóm tinh bột của hạt ngũ cốc : bao gồm lúa, ngô, kê, lúa mì, đại mạch

 Nhóm tinh bột của các cây họ đậu như đậu xanh, đậu Hà Lan, đậu đen…

 Nhóm tinh bột của các loại củ như : khoai lang, khoai tây, sắn, củ mài….Ngoài 3 nhóm trên thì lượng tinh bột đáng kể cũng nhận thấy ở các loại quả như chuối và ở nhiều loại rau

Bảng 1.1 : Hàm lượng tinh bột của một số nguyên liệ giàu tinh bột u

Nguyên liệu Lượng tinh bột, %

trọng lượng khô Khoai tây

Bột sắn Lúa mì Lúa Hạt mạch Ngô Hạt đậu (giai đoạn chính) Chuối

1.4.3 Các bước chuyển hoá nguồn nguyên liệu tinh bột trong lên men rượu :

+ Giai đoạn nấu chín

Tinh bột ngô, khoai, sắn… có các màng tế bào bảo vệ, các men đường hoá không tác dụng được, mặt khác tinh bột ở trạng thái không hoà tan nên men đường hoá rất chậm Muốn đường hoá tinh bột d ễdàng nhanh chóng càn phá vỡ các màng bảo vệ và chuyển tinh bột sang dạng hoà tan, phải nấu chín nguyên liêu Nguyên liệu đã nghiền kỹ và nấu chín ở nhiệt độ 1300C - 1400 C, nếu phải nấu nguyên ở dạng hạt thì nhiệt độ cao hơn Bên cạnh đó đối với nguyên liệu là gạo thì trong quá trình nấu xảy ra nhiều biến đổi hoá sinh phức tạp, ba quá trình sau đây là phổ biến nhất :

- Sự hút nước của các cấu tử thành phần trong hạt gạo :

Trong quá trình nấu, do tác dụng đồng thời của nước và nhiệt mà hạt gạo hút nước rất mạnh Kết quả là hạt gạo trương nở, cấu trúc mềm dần Độ mềm của hạt gạo phụ thuộc vào lượng nước và thời gian nấu

- Sự hồ hoá tinh bột hạt gạo :

Hạt gạo mềm ra và tăng độ dẻo sau khi nấu Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, với lượng nước ở mức độ nào đó các phân tử tinh bột bị hồ hoá Độ dẻo tăng lên rõ rệt Các phần tử tinh bột trương nở và cách xa nhau dần dần theo thời gian chịu tác dụng của nhiệt độ cao

- Sự khuếch tán một số chất hoà tan trong môi trường nấu :

Các chất có khả năng hoà tan trong môi trường nước sẽ khuếch tán vào môi trường nấu Thời gian nấu càng kéo dài thì hàm lượng các chất hoà tan cũng tăng dần [19]

+ Giai đoạn đường hoá :

Khi sản xuất rượu từ tinh bột của hạt hoặc củ thì trước hết cần chuyển các glucide phức tạp của nguyên liệu thành các đường đơn giản Thường tinh bột được thủ phân đến maltose và y α - glucose thờ enzyme amylase Malt hoặc các canh trường nấm mốc nuôi cấy theo phương pháp bề mặt hay phương pháp chiều sâu là những nguồn dinh dưỡng giàu có của các enzyme đó

Dưới tác động của amylase, tinh bột có thể bị thủy giải tạo thành các loại đường đơn giản Tùy theo loại amylase của vi sinh vật mà tinh bột bị thủy giải tạo thành các loại sản phẩm khác nhau Dưới tác động của - α amylase, tinh bột bị thủy giải khá nhanh tạo thành cá oligosaccharide gồm 6,7 gốc glucose Sau đó các polysaccharide bị tiếp tục thủy giải bởi sự cắt nối α-1.4 0 - - glucoside để tạo thành các loại đường đơn giản hơn như maltose, glucose, glucoamylase thuỷ giải liên kết 1,4 o - - glucoside và 1,6 - o - glucoside trong polysaccharide, tách tuần tự từ đầu không khử để tạo thành glucose Nói chung các triosachharide, và oligosacchride Ngoài amylase trong những nguồn đó còn chứa cá enzyme khác nữa Do đó khi sử dụng phức hệ enzyme của các nguồn trên, bên cạnh glucide thì các thành phần khác

của nguyên liệu như protein, lipit, pectin, hợp chất phospho cũng bị thuỷ phân Các sản phẩm khác loại của quá trình thủ phân đó rất cần đối với sự dinh dưỡng của nấm men cũng như để cho sản phẩm cuối cùng những hương vị cần thiết Hiện nay có nhiều phương pháp đường hoá khác nhau Sau đây là các phương pháp đường hoá thường được sử dụng nhất

- Phương pháp dù ng men thuốc Bắc :

Phương pháp này đã có từ lâu đời ở nước ta và Trung Quốc Đặc điểm của phương pháp này là trong men thuốc Bắc có các loại nấm mốc, nấm men vi khuẩn Các vi sinh vật trên có khả năng sinh tổng hệ enzyme đường hoá và lên men rượu [10]

Trong bánh men thuốc Bắc thường có hệ vi sinh vật sau :

Nấm men : gồm chủ yếu hai giống nấm men là

 Endomycopis fibuligenes : vừa có khả năng phân giải tinh bột vừa có khả năng rượu hóa

 Isaccharomyces cerevisiae :chỉ có khả năng rượu hoá

Ngoài ra, còn có nhiều loại nấm men dại khác nhau, chúng vừa có khả năng thuỷ phân tinh bột vừa có khả năng rượu hoá dù rằng sự chuyển hóa này còn thấp Nấm mốc : trong bánh men thuốc Bắc thấy có sự hiện diện của nhiều loại nấm mốc khác nhau thuộc giống Aspergillus, Pennicillium, Mucor, Rhizopus Nhưng trong đó, Rhizopus và mucor đóng vai trò chủ yếu Trong số đó, loài mucor rouxii

có nhiều đặc tính quý như : có khả năng chịu nhiệt độ cao (320C - 350C), vừa có khả năng đường hóa, vừa có khả năng rượu hóa Phương pháp này cho hiệu suất thấp, nhiều khi chỉ đạt 50% so với lý thuyết [11]

- Phương pháp maltase :

Theo phương pháp này thì tác nhân đường hóa là malt (Đại mạch nảy mầm) hoặc các loại thóc nảy mầm khác Trong các hạt nảy mầm có chứa hệ enzyme amylase ( amylase và α- β-amylase) thủy phân tinh bột thành các loại dextrin và maltose Sản phẩm thu được chủ yếu là dịch đường maltose

Phương pháp này trứơc đây sử dụng nhiều ở các nước Âu Mỹ, nhưng ngày nay được thay thế bằng phương pháp myco-malt [12]

Phương pháp amylo :

Đây là phương pháp mà cả hai quá trình đường hóa và rượu hóa xảy ra cùng trong một thiết bị và trong cùng một thời gian Song song đó là sự tăng trưởng sinh khối không đáng kể của cả nấm men và nấm mốc Trong phương pháp này, nấm mốc thường dùng là Mucor hoặc Rhizopus còn nấm men là Saccharomyces cerevisiae

Phương pháp này dễ cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất, kỹ thuật nuôi cấy nấm mốc và nấm men tương đối gọn Nhưng có nhược điểm là phải vô trùng tuyệt đối, thời gian lên men dài (khoảng 6-8 ngày, có khi lên đến 9-10 ngày) [11, 12]

- Phương pháp myco-malt :

Theo phương pháp này thì hai quá trình đường hoá và rượu hóa được tiến hành ở hai thiết bị khác nhau và không cùng một thời gian giai đoạn đường hoá Ở thường được thực hiện với các chủng nấm mốc Aspergillus niger, Asp Oryzae Kết thúc giai đoạn này, dung dịch thường được tách ra và được tiến hành giai đoạn lên men rượu (rượu hóa) bởi chủng nấm Saccharomyces cerevisiae

Ưu điểm của phương pháp này là rút ngắn được thời gian sản xuất và ít bị nhiễm Nhưng nhược điểm là trong giai đoạn sản cuất mốc giống dùng phương pháp nuôi cấy bề mặt khó cơ khí hóa, cần diện tích mặt bằng rộng và đòi hỏi nhiều nhân công

Hiện nay, phương pháp myco malt được áp dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới kể cả các nước tiên tiến [11,12]

-1.4.4 Cơ sở sinh hoá của quá trình lên men rượu :

Lên men là quá trình để thu năng lượng qua đó hydro tách ra khỏi cơ chất được chuyển đến chất tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ được khử rồi đi vào môi trường dinh dưỡng và tích tụ lại trong đó Do đó muốn có được sản phẩm chủ yếu trong môi trường lên men rượu ethylic thì tác nhân cung cấp hệ

enzyme đặc thù phải là giống nấm men Saccharomyces cerevisiae Nhờ nấm men này, trong điều kiện sống yếm khí chúng có khả năng chuyển đường thành rượu ethylic và CO2 một cách hợp thức Tuy nhiên nấm men không có khả năng chuyển hóa tiếp các ethanol đã được tạo thành, có nghĩa là sự lên men sẽ dừng lại ở giai đoạn hình thành và tích lũy rượu ethylic Như vậy, biện pháp kỹ thuật tương ứng là phải cho lên men trong thùng kín

Tế bào nấm men còn có đặc điểm nữa là khả năng tạo ra các enzyme (endofermen) nghĩa là những enzyme xúc tác ở bên trong tế bào nấm men, còn rượu ethylic và CO2 được tạo thành thì đi ra khỏi tế bào và tích tụ ở trong môi trường.Đầu tiên đường cùng với các chất dinh dưỡng khác của môi trường lên men được hấp thụ vào trên bề mặt của tế bào nấm men, sau đó khuếch tán qua màng bề mặt bán thấm đó vào bên trong tế bào Sự khuếch tán này tuân theo những định luật chung của sự thẩm thấu Trong khi nước được vào ra tế bào một cách tự do thì đường và các chất dinh dưỡng khác được màng tế bào cho đi vào mà không cho quay ra

Vì vậy, đường bị chuyển hóa qua một chuỗi phản ứng enzyme để tạo ra sản phẩm cuối cùng của sự lên men là rượu ethylic và CO2 Rượu ethylic và khí carbonic được tạo thành liền thoát ra khỏi tế bào và phát tán vào môi trường xung quanh [19]

+ Những giai đoạn trung gian phân hủy đường trong tế bào nấm men :

Các chủng nấm men khác nhau có khả năng lên men các nguồn hydratcarbon

là khác nhau Sự khác nhau này là do tính chất đặc hiệu, chuyển hóa của các loại enzyme chứa trong tế bào nấm men quyết định Nói chung bộ phận các chủng nấm men đều đồng hóa được các monosaccharide : glucose, fructose… [6]

Có nhiều con đường phân giải glucose dẫn đến các hợp chất 3 carbon, trong

đó acid pyruvic là một trong những hợp chất trung gian quan trọng nhất của quá trình trao đổi chất Trong số đó sơ đồ Embden-Meyerhof-Parnas và đặc biệt là chu trình Krebs có vị trí trung tâm Vì những chu trình này đáp ứng được các yêu cầu về

nguồn năng lượng, nguồn carbon và nguồn các chất khử là những yếu tố rất cần thiết để duy trì các hoạt động của tế bào [19]

- Sơ đồ Embden-meyerhof Parnas (EMP)

-Trong quá trình lên men rượu nhờ nấm men, đường sẽ được chuyển hóa thành hợp chất 3C và acid pyruvic theo chu trình EMP hay con đường fructose-1,6-diphosphat [19]

Như vậy qua sơ đồ ta thấy nếu toàn bộ triosephosphat được tạo thành đều chuyển hóa sang acid pyruvic thì cân bằng vật chất của quá trình oxy hóa glucose

sử dụng năng lượng của sự oxy hóa triosephosphat thành pyruvat

- Chu trình tricarboxylic (Chu trình Krebs)

Việc chuyển hóa từ giai đoạn acid pyruvic trở đi tùy thuộc vào loại vi sinh ật, v

vi sinh vật khác nhau sự chuyển hóa sẽ khác nhau

Trong điều kiện hiếm khí, acid pyruvic được hình thành sẽ được oxy hóa triệt

để qua chu trình Krebs (hình 1.2) [19]

Trong chu trình Krebs không tổng hợp trực tiếp ra ATP mà hình thành ra 5 phân tử NADH2 và FADH2 Khi oxy hóa 1 mol NADH2 thì tổng hợp nên được 3 môl ATP, còn 1 mol FADH2 tổng hợp được 2 mol NADH2 Như vậy có thể nói chung trình Krebs là một “lò” để thiêu cháy các bộ “xương” carbon, là nguồn coenzyme khử, nguồn năng lượng to lớn và cuối cùng là nguồn cung cấp các bộ

“xương” carbon để tổng hợp nên các chất trao đổi cần thiết của tế bào

+ Cơ chế quá trình lên men rượu : [11]

Dưới tác dụng của pyruvat decarboxylase phân tử acid pyruvic sẽ bị mất CO- 2

và tạo thành acetaldehyde :

CH3COCOOH CH3CH=O + CO2

Sau đó acetaldehyde được khử thành ethanol do enzyme alcoldehydrogenase xúc tác :

HH

*

CH CH = O + NAD-H + H <=> CH -CH-OH + NAD3 3

Tùy theo điều kiện của môi trường mà sự lên men có thể theo các kiểu sau :

- Kiểu lên men bình thường :

Thường xảy ra khi pH = 4-5 Nó chia ra thành từng thời kỳ khác nhau

Khi acetaldehyde đã đạt được một lượng nhất định, acetaldehyde bị khử tạo thành rượu ehtylic

|

CH2OH phosphatase

P

Glycerin chỉ được tạo thành trong thời kỳ cảm ứng vì thế nó là sản phẩm phụ trong khi lên men trong môi trường acid

Phương trình tổng quát trong giai đoạn này như sau :

C6H12O6 + 2(P) + 2ADP C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

- Kiểu thứ hai Lên men rượu trong điều kiện môi trường kiềm :

Nếu tiến hành kiềm hoá môi trường bằng carbonat natri, carbonat kali hoặc carbonat amon thì acetaldehyde khi đó sẽ không bị khử như trước

Vì thế chất nhận H2 từ NADH2 là dihydrocyacetonphosphat và tạo thành glycerin theo phản ứng sau :

-H+ NAD 2

Glycerin

Mặt khác xảy ra việc tách acetaldehyde do ezyme aldehydehydrogenase có coenzyme NAD+làm xúc tác

CH3CH=O + NAD+ + OH → CH3COOH + NAD-H + H+

Như vậy trong môi trường kìm ta thu được glycerin, acid acetic và rượu ethylic Phương trình tổng quát :

CH2OH

| CHOH

|

CH2OH

phosphatase

2C6H12O6 + H2O 2 + CH3COOH + C2H5OH + 2CO2

- Kiểu thứ 3 :

Lên men trong điều kiện có bisulfit natri hoặc hydrazin thì chúng sẽ kết hợp với acetaldehyde thành một hợp chất khó tan Khi đó enzyme alcodehydrogense không có acetaldehyde làm chất nhận hydro và khi đó chất nhận hydro là dihydrocyacetonphosphat

C6H12O6 + HSO3- C2H5OH + + Acetaldehyde HSO3 + CO2

CH2OH

| CHOH

|

CH2OH

P

Thực tế ta có thể thu được 40% glycerin so với nguyên liệu đường cho vào.

• Hiệu suất của quá trình lên men :

− Theo kết quả thí nghiệm của lavoisier khi lên men 95.9 phần đường ta thu được 57.7% cồn, 33.3% CO2, 2.5% acid acetic

− Theo thí nghiệm của Pasteur thì cứ 100 phần đường ta thu được 51.1% cồn, 49.4% CO2, 3.2% glycerin, 0.7% acid succinic, 1% các sản phẩm khác

Tóm lại, sự lên men rượu sẽ xảy ra một cách bình thường để cho ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glycerin, dầu fusel… chỉ trong điều kiệp pH của môi trường từ 4-5 và môi trường thật yếm khí Trong điều kiện yếm khí sự lên men xảy ra rất mạnh mẽ (nghĩa là rượu ethylic tạo ra rất nhiều) nhưng sự phát triểu của tế bào nấm men hầu như không có Vì lẽ khi ấy nấm men không thu đựơc năng lượng để duy trì các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách lên men glucose Khi có thông khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí nghĩa

là bằng cách oxy hóa sinh họa glucose đến CO2 và H2O Hiện tượng kìm hãm sự lên men dứơi ảnh hưởng của oxy gọi là hiệu ứng Pasteur [19]

Hình 1.1 Con đường fructose – 1,6 – diphosphate để phân giải oxy hóa

glucose [19]

Hình 1.2 Nguy n tắc hoạt động của chu tr nh Krebs [19]ê ì

1.4.5 Các điều kiện chính của quá trình lên men rượu : [11,19]

Nấm men đòi hỏi phải có những điều kiện nhất định mới có thể tiến hành lên men Trong sản xuất, ngoài việc lựa chọn chủng giống nấm men còn phải nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi thích hợp nhất để thu được hiệu suất năng suất lên men cao

Các điều kiện chính trong lên men rượu như sau :

+ Nấm men chỉ có khả năng lên men monose và disaccharide

Với disaccharide thường gặp là saccarose và maltose, nấm men có khả năng tạo enzyme tương ứng saccarase và maltase, thủy phân các disaccharide trên thành monose (glucose và fructose) Nấm men Saccharomyces hoàn toàn không có khả năng lên men rượu từ tinh bột và các polysaccharide khác Do vậy với nguyên liệu

có tinh bột, trước khi cho lên men rượu, phải thủy phân tinh bột thành đường đơn giản nhờ nấm mốc hay malt Trong môi trường có glucide là nguyên liệu chính cần cho thêm một số chất như : muối amon, muối phosphate, giúp cho nấm men phát triển tốt

+ Nồng độ đường :

Nấm men có thể lên men được mặc dù chậm chạp những dung dịch đường có nồng độ 25%-30% Tuy nhiên môi trường thuận lợi cho lên men là chứa từ 10%-15% đường Dung dịch đường có nồng độ rất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của nấm men Thời gian lên men sẽ kéo dài, sử dụng không triệt để hết đường, đồng thời lượng rượu tạo thành lớn sẽ ức chế hoạt động của nấm men Môi trường lên men có nồng độ đường quá thấp cũng làm giảm năng lực lên men và không có lợi về mặt kinh tế

+ Ảnh hửơng oxy :

Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện Trong điều kiện yếm khí nó sẽ lên men đường tạo rượu và CO2

Còn trong điều kiện đầy đủ oxy, nó có khả năng oxy hóa đường thành CO2 và

H2O đồng thời sinh sản, phát triển mạnh kìm hãm sự lên men rượu bằng oxy gọi là

“hiệu ứng Pasteur”

Do vậy trong sản xuất rượu giai đoạn đầu cần tạo điều kiện hiếu khí để nấm - men sinh sản, phát triển đủ lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men rượu Sau

đó phải yếm khí tuyệt đối để nấm men chuyển hóa đường thành rượu

+ Ảnh hưởng pH :

Như trên đã nói, pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau Nếu pH = 4-5 lên men rượu bình thường tạo sản phẩm chính là ethanol Đây là điều kiện cần thiết trong quá trình lên men rượu ở các nhà máy rượu hiện nay Để acid hoá môi trường thường dùng H2SO4 hay acid lactic Nếu pH môi trường kiềm - sản phẩm chính là glycerin - ứng dụng trong lên men glycerin

+ Ảnh hưởng nhiệt độ :

Nhiệt độ là yếu tố cần thiết ảnh hưởng lớn đến nấm men và sự lên men Thông thường nhiệt độ phù hợp cho lên men là 280C - 300C Nhiệt độ khoảng hơn 500C và dưới 00C sự lên men hầu như đình chỉ

+ Ảnh hưởng nồng độ rượu tạo thành và khí CO2 :

Nồng độ rượu và khí CO2 cũng có tác dụng kìm hãm đến sự sinh sản cũng như khả năng lên men của nấm men Sự sinh sản của nấm men sẽ bị chậm lại khi nồng

độ rượu có trong môi trường là 2% và sẽ bị ngừng lại khi nồng độ rượu là 5% Khí

CO2 ức chế sự lên men nhưng việc thoát khí CO2 lại có tác dụng tốt đến quá trình lên men Sự thoát khi CO2 sẽ làm cho môi trường lên men luôn bị khuấy động, kéo dài được trạng thái lơ lửng của nấm men do đó làm tăng nhanh sự lên men

1.5 VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TRUYỀN THỐNG 1.5.1 Những chủng vi sinh vật dùng trong sản xuất rượu :

Trong sản xuất rượu người ta sử dụng hầu hết đại diện của 3 nhóm vi sinh vật : nấm mốc, nấm men và vi khuẩn

+ Nấm mốc :

Nếu sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa tinh bộ người ta phải qua giai đoạn đường hóa Tức là giai đoạn chuyển tinh bột thành đường Ngày nay ở giai đoạn

này sử dụng nấm mốc là nguồn tạo amylase Nấm mốc sử dụng trong giai đoạn này

có thể có nhiều loài khác nhau Đáng kể nhất là những loài sau :

 Aspergillus oryzae là nấm mốc có màu vàng, bào tử hở, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tương và nước chấm Đặc điểm của nó là có hệ enzyme amylase và protease

 Aspergillus usamii là mốc màu xám trắng rất giàu enzyme amylase Hiện nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu

 Aspergrilus awamori là mốc màu xám đen, giàu hệ enzyme amylase và được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất rượu

 Mucor rouxii thường có màu xám trắng, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy rượu sản xuất theo phương pháp amylo Đặc điểm là chúng phát triển tốt trong môi trường lỏng và tạo nhiều enzym amylase

+ Vi khuẩn :

Trong sản xuất rượu một số nhà máy sử dụng vi khuẩn lactic để tạo pH thích hợp cho quá trình lên men Sau khi đường hóa xong, người ta cho vi khuẩn lactic phát triển Vi khuẩn này tạo độ acid nhất định Thường sử dụng vi khẩn Phennobaterium và vi khuẩn Denbruc

+ Nấm men :

Nấm men là tác nhân cơ bản gây ra quá trình lên men rượu Thường sử dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceae, loài Sac.cerevisiae Theo đặc tính lên men, người ta chia Saccharomyces làm 2 nhóm :

Nấm men lên men nổi là những nấm men lên men rất nhanh và mạnh Nhiệt

độ lên men thường ở 200C - 280C Trong khi lên men thường tạo nhiều bọt và tế bào nấm men thường nổi trên bề mặt dịch lên men Các chủng này thường dùng trong sản xuất rượu và sản xuất bánh mì

Nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ thấp Trong quá trình lên men tế bào không chuyển lên bề mặt mà thường ở dưới đáy dịch lên men Lên mens ở nhiệt

độ 50C - 100C rất chậm và yếu Sau khi lên men chúng kết xuống đáy thùng tạo thành vắng cặn Nấm men chìm thường dùng trong sản xuất bia

Ngày nay để sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột thường sử dụng loại nấm men thuộc chủng 12 (tách ra từ nhà máy men bánh mì) năm 1902 và chủng số

2 (tách ra từ năm 1889 do Linder trong nhà máy rượu)

-1.5.2 Phương cách sử dụng vi sinh vật dùng trong lên men rượu cổ truyền :

Một đặc điểm của lên men cổ truyền ở phương Đông là dùng hỗn hợp vi sinh vật làm tác nhân lên men gọi là bánh men Hầu như chúng được giữ ở dạng khô, vi sinh vật sống trong trạng thái nghỉ, các hoạt động sinh lý giảm thiểu

Bánh men cổ truyền là canh trường không thuần khiết của hệ vi sinh vật có khả năngs sinh tổng hợp enzyme đường hóa và lên men rượu

Chế phẩm bánh men còn được gọi với nhiều tên khác nhau như bánh men Trung Quốc, Murcha hay Ragi tìm thấy trong các nước Đông Nam Châu Á, Trung Quốc, n Độ Những loại vi sinh vật dùng làm tác nhân lên men cần phải lựa chọn Ấtheo yêu cầu chức năng, có hệ enzyme tốt, phát triển được trên chất bột và giữ ở dạng tiềm sinh Duy trì được tính chất đường hóa và rượu hóa, khi gặp môi trường thuận tiện chúng có thể phát triển và tổng hợp được các phức hệ enzyme này Như vậy bánh men hay Ragi là một nguồn giống đặc biệt phát triển trên bột gạo.[9]

+ Sản xuất bánh men rượu tại Việt Nam:

Bánh men là một kiểu giữ giống và nhân giống nấm men để sản xuất rượu truyền thống [4]

Bánh men trong dân gian thường được làm bởi những người không chuyên môn, sản xuất hoàn toàn thủ công, chỉ theo kinh nghiệm gia truyền Mỗi địa phương

và mỗi dân tộc có phương pháp sản xuất riêng Tuy nhiên, tất cả các loại bánh men rượu đều phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau :

 Trong bánh men rượu phải có vi sinh tổng hợp enzyme amylase

 Trong bánh men rượu phải có các loại nấm men (có thể có vi khuẩn và nấm mốc) có khả năng chuyển hóa đường và rượu

 Có các loài vi sinh vật có khả năng tạo đựơc hương thơm cho quá trình lên men

Phân tích hệ vi sinh vật có trong bánh men rượu của nhiều địa phương khác nhau, nhiều tác giả cho thấy rằng có sự hiện diện của các loài nấm mốc Mucor và Rhizopus, các loài nấm men như Saccharomyces, Candida, các loài vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp amylase và tạo hương Điều này chính tỏ bánh men rượu là một hỗn hợp vi sinh vật, ở đó có sự tác động tương hổ trong quá trình lên men Quá trình lên men rượu cổ truyền là một quá trình gần giống với phương pháp sản xuất cồn công nghiệp theo phương pháp Amylo Ở đây đồng thời xảy ra một loạt quá trình sinh hóa khác nhau khi lên men như : quá trình tăng sinh khối, quá trình đường hóa, quá trình rượu hóa Vì thế việc sản xuất bánh men rượu có liên quan rất lớn đến khả năng phát triển hài hòa của các nhóm vi sinh vật trong bánh men ấy

Tùy theo sở thích của từng nhóm ngườ hoặc từng dân tộc mà phương phái p và nguyên liệu sản xuất rượu khác nhau ở nhiều địa phương và nhiều dân tộc sản xuất các dạng bánh men khác nhau Nhìn chung có 3 nhóm bánh men rượu được sản xuất nhiều nhất :

 Bánh men rượu có thuốc Bắc

 Bánh men rượu không có thuốc Bắc

 Bánh men rượu có lá rừng chứa tinh dầu [11]

Theo tài liệu “Những cây thuốc vị thuốc Việt Nam” chúng ta thấy rõ được ở mức độ nhất định về định tính cũng như định lượng thành phần hóa học của các vị thuốc được dùng trong các bài thuốc để sản xuất bánh men cổ truyền Theo công dụng thì thành phần hóa học của các vị thuốc thì có thể chia làm 3 nhóm :

 Nhóm chất có giá trị dinh dưỡng đối với vi sinh vật gồm protein, glucide (tinh bột, các chất đường), lipide, vitamin, chất khoáng và các chất kích thích sinh trưởng

 Nhóm chất có tác dụng dược lý sát trùng : tinh dầu, chất nhựa alkaloide và glucoside…

 Nhóm chất vô hại : chất xơ, chất màu [6]

Vi c ệ cho thuốc Bắc vào bánh men rượu có 2 tác dụng, đó là tác dụng tạo hương trong sản phẩm và tác dụng ức chế sự phát triển các vi sinh vật không có ích

Ở bánh men không có thuốc Bắc, người ta có cho thêm một ít kháng sinh để hạn chế sự phát triển này Vì thế trong dân gian còn có tên là bánh men rượu thuốc tây

để phân biệt với bánh men rượu thuốc bắc

Ở một số vùng của đồng bào Tây Nguyên, bà con dân tộc thiểu số dùng một loại lá có lượng tinh dầu cao và để tạo hương sau này khi tiến hành lên men rượu Tùy theo sở thích mà số lượng lá cho vào nhiều hay ít, vì thế có tên một lá, hai lá hay ba lá Việc cho lá rừng vào còn có tác dụng giống như một nguồn vi sinh vật giống tự nhiên (giống như bà con miền bắc dùng lá sung, lá ngái hay lá chuối để lên mốc tương) [11]

Tác giả Nguyễn Văn Hiệu [10] đã nghiên cứu vai trò của thuốc Bắc (đối với bánh men thuốc Bắc) hoặc thuốc nam (đối với men lá) lên sự phát triển vi sinh vật

đã cho thấy trong 20 vị thuốc bắc có 27 vị có tác động kích thích sự phát triển của

vi sinh vật, đặc biệt là nhục đầu khấu, nhục quế, bạch truật Còn 15 loại thuốc nam đều có tác dụng kích thích sinh trưởng của vi sinh vật, đặc biệt là cam thảo nam, riềng, húng quế có tác dụng mạnh nhất Qua đó chúng ta thấy rằng việc nhân dân ta dùng nhiều loại thuốc bắc hay nhiều vị thuốc nam để sản xuất bánh men đã có từ rất lâu đời Qua nhiều thế hệ từ năm này qua năm khác tạo ra những thích ứng tiến hóa cho hệ vi sinh vật có lợi cho quá trình sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột, còn các vi sinh vật tạp (không có lợi cho quá trình sản xuất rượu) không phát triển được hay phát triển rất yếu nhờ tính kháng khuẩn của vị thuốc trong môi trường

Công nghệ chung để sản xuất bánh men rượu [10]

Trong qui trình sản xuất trên ta lưu ý phần nguyên liệu Tùy từng địa phương

có thể dùng hoàn toàn bột gạo, cũng có thể pha trộn bột gạo với bột khoai mì cũng

có nơi dùng bột khoai mì và bột nếp

Hiện nay việc sản xuất bành men rượu theo phương pháp hoàn toàn thủ công

Vì thế chất lượng bánh men phụ thuộc rất nhiều ở kinh nghiệm và từng gia đình Một khía cạnh nào đó của quá trình sản xuất này mang sắc thái gia truyền

Khoai mì khô (sắn) Nghiền Phối trộn Tạo độ ẩm 55-60%

Ủ Tạo hình

Xếp vào các khay (hoặc nong, nia, vĩ tre có trải một lớp trấu

Nuôi trong nhiệt độ phòng

có thông gió trong thời gian

4-10 ngàyBánh men rượu

1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU CẦN TRUYỀN THỐNG :

Rượu cần là loại rượu lên men từ các nguồn nguồn nguyên liệu chứa glucide khác nhau, là loại rượu được sản xuất và tiêu thụ bởi người dân tộc thiểu số Loại rượu này không qua chưng cất Người tiêu dùng chỉ sử dụng dịch lên men Rượu cần mang đậm nét bản sắc văn hoá dân tộc hết sức độc đáo của người miền núi Trước đây nguyên liệu sản xuất rượu cần hầu hết các dân tộc Tây Nguyên là các loại gạo của lúa nương (lúa cạn) Men dùng để sản xuát rượu cần về cơ bản cũng giống như các loại men thuốc Bắc dùng để sản xuất rượu nếp than hay rượu nếp của người Việt Nhưng thay vì thuốc Bắc, người dân tộc thiểu số sử dụng các loại lá, vỏ hoặc các loại rễ cây rừng do đó mới có tên gọi là bánh men lá [11] Tùy vào vị trí địa lý, khí hậu của từng vùng mà sử dụng loại cây khác nhau như có nơi

dù ng vỏ của cây Hiam [20] hoặc dùng dễ của trlá âm cho vào bánh men Chất lượng rượu cần phụ thuộc vào từng loại cây cho vào

Việc đồng bào dân tộc sử dụng lá, vỏ hoặc rễ cây rừng nhằm mục đích lợi dụng những chất có dược tính và tính sát côn trùng trong cây

Sau đây là một số hợp chất có hoạt tính thường gặp trong thực vật

1.6.1 Alcaloide :

Là những chất kiềm thực vật, cho mối các loại acid Các loại alcoloid có nhiều hoạt tính sinh học rõ rệt; ức chế thần kinh trung ương như morphin, codein, scopolamin, reserpin…, kích thích thần kinh trung ương như strychnin, cafein, lobelin; tác dụng diệt ký sinh trùng, trị nguyên sinh động vật, quinin, độc với ký sinh trùng sốt rét,emetin, và conexin đối với amip, chữa lỵ, conexin, đối với trichomonas hoặc trị giun : penletierin, arecolin

1.6.2 Glycoside :(Heteroside)

Glycoside là các hợp chất hữu cơ tạo thành do sự ngưng tụ giữa một đường với một phần không phải đường với điều kiện nhóm hydroxy bán acetal của phần đường phải tham gia vào ngưng tụ

Glycoside có tác dụng như thuốc tẩy ở đường tiêu hoá do đó dùng làm thuốc nhuận tràng và tẩy tuỳ theo liều dùng, làm tăng nhu động ruột, giúp cho sự tiêu hoá

dễ dáng hơn nhưng phải thận trọng với người có thai, viêm bàng quang và tử cung, mộttác dụng quan trọng khác của Glycoside là chữa suy tim

Điều trị nhiều bệnh về gan, mật

Phòng và chữa một số bệnh liên quan đến chuyển hoá như; điều hoà nhịp tim

và huếyt áp, điều hào chuyển hoá canxi…

Giảm đau do tác dụng chống co thắt, giãn cơ trơn Làm giảm các đám xuất huyết nhỏ trong bệnh đái đường

Làm chậm sự háo già của cơ thể và chống đột biến tế bào

Một số Saponin có tác dụng diệt côn trùng, các loài thân mềm như loài Biompharia - ký chủ trung gian truyền bệnh sán máng

1.6.5 Tanin

Tanin là những chất đa phenol rất phổ biến trong thực vật, có vị chát, có tính chất thuộc da Một số công dụng của Tanin :

Dung dịch Tanin cho tủa với protein do đó dụng làm thuốc săn da

Vì có tính kháng khuẩn nên được dùng làm thuốc súc miệng, chữa bỏng loét…

Có tác dụng cầm máu, chữa trĩ, dò hậu môn

Chữa bệnh đường ruột; viêm ruột cấp mãn tính và cầm đi ngoài

Điều trị các trường hợp ngộ độc bởi kim loại nặng

1.6.6 Tinh dầu :

Tinh dầu bao gồm các chất thơm, dễ bay hơi chứa trong cây Mùi và vị được dùng trong ngành ăn uống chế rượu với liều nhỏ và có tác dụng diệt khuẩn như tinh dầu nghệ, tinh dầu gừng có tác dụng trên Staphylococcus, Salmonella typhi, Shigella flexneri, E coli, Bacillus subtilis…

1.6.7 Nguyên liệu sản xuất rượu cần :

Hiện nay nguyên liệu dùng để sản xuất rượu cần không còn là các loại gạo của lúa nương mà họ sử dụng thay bằng các loại gạo của lúa nước hay hỗn hợp của gạo, ngô, kê hay sắn Và điều nữa là họ không còn sản xuất loại men đặc trưng của dân tộc mình nữa mà sử dụng trực tiếp men thực phẩm Do vậy ta có thể thấy rằng mỗi một dân tộc có một laọi rượu cần đặc trưng cho dân tộc mình nhưng nhìn chung đều giống nhau ở quy trình sản xấu cũng như cách dùng, giá trị dinh dưỡng và ý nghĩa

sử dụng Ở đây chúng tôi đề cập về rượu cần được sản xấu bởi dân tộc Ê Đê Buôn

Ma Thuột Đaklak

+ Gạo tẻ hay gạo nếp :[7]

Gạo là sản phẩm của lúa sau khi xay nát Lúa là một trong những laọi cây lương thực chính được trồng phổ biến trên thế giới

Thành phần hoá học của gạo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đất đai, khí hậu, phân bón, giống lúa cũng như kỹ thuật chế biến và bảo quản

Bảng 1.2 Thành phần hoá học của các loại gạo của Việt Nam, gạo tẻ của Liên Xô và

Trung Quốc

Các loại gạo Thành phần hoá học (%)

Nước Protein Lipid Glucide Cellulose Tro Gạo cái nếp

Gạo tám

Gạo tám đồ

Gạo tẻ giã

Gạo tẻ máy

Gạo tẻ Liên Xô

Gạo tẻ Trung Quốc

14.0 12.8 12.0 14.0 14.0 14.0 14.0

8.2 5.9 6.8 7.8 7.6 7.6 7.6

1.5 0.9 1.2 1.3 1.0 0.6 0.6

74.9 79.5 78.6 75.3 76.2 76.5 76.4

0.6 0.5 0.5 0.7 0.4 0.5 0.6

0.8 0.4 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8

Thành phần tinh bột của gạo tẻ chủ yếu lá amylose (khoảng 80%) và 17% amylopectin, còn tinh bột gạo nếp gần 100% là amylopectine

Protein của gạo chủ yếu là orezinin (thuộc nhóm glutelin), ngoài ra còn có globutin, albumin (lơcozin) và prolamin Hàm lượng protein của các nhóm trên (tính theo %) là như sau :

Ở gạo có chứa một số vitamin như B1, B2, PP, E, D… và chúng cũng tập trung

ở phôi và lớp aleurone là chính Trong số các vitamin có trong gạo, ta đặc biệt lưu ý đến các vitamin B1 vì nó là một trong những thành phần chủ yếu của khẩu phần ăn Tính theo % ở gạo lật B1 chiếm 0.50, ở gạo giã 0.20 trong khi đó ở cám chiếm tới 11,0

+ Bánh men :

- Bánh men lá :

Theo thông tin của đồng bào dân tộc Ê đê thì ho có hai phương pháp sản xuất

ra bánh men đặc trưng của dân tộc mình

 Phương pháp 1 :

Nguyên liệu làm bánh men là bột gạo, men giống và lá cây Trâm

Trong bộ sách “Cây cỏ Việt Nam” của giáo sư Phạm Hoàng Hộ [8] thì cây Trâm có tên khoa học là SYZYGIUM CUMINI thuộc họ SIM (MY RTACEAE), tính ra có đến vài chục loại phân bố chủ yếu trong các cánh rừng Tây Nguyên và miền Đông Nam Bộ Cây Trâm là cây thân gỗ cao từ 3 - 6 mét, lá có phiến thon bầu dục, có bông màu hồng lợt, quả tròn như quả trứng

cá và chín thành chùm ăn có vị chan chát

Qui trình Gạo Ngâm 4-6 giờ

Để ráo nước Xay thành bột Bột gạo

Sau đó người ta dùng lá cây trâm → tán nhỏ → trộn với bột gạo đã chuẩn bị sẵn Ủ trong thời gian 5 10 ngày tùy nhiệt độ.-

 Phương pháp 2 :

Người ta thay lá cây Trâm bằng bao tử nhím Cứ một bao tử nhím cho khoảng 1-2kg bột gạo Tiến hành như trên Cần lấy bao tử nhím từ tháng 12 trở đi vì từ tháng này con nhím thường ăn nhiều loại cây cỏ khác nhau nên rượu có chất lượng rất ngon

Bánh men thuốc bắc :

Hiện nay vì lý do nào đó họ không còn sản xuất men đặc trưng của dân tộc mà

sử dụng bánh men thuốc bắc để lên men rượu

Bánh men không thuốc bắc :

Thành phần của bánh men không thuốc bắc cũng giống như bánh men thuốc bắc nhưng khác là không có các vị thuốc bắc

1.7 VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG SẢ N XU T RƯỢU C N: Ấ Ầ

Trong bánh men dùng để sản xuất rượu cần có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (mốc sợi) [11]

1.7.1 Nấm men :

Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men Chúng gồm hai chi khác nhau :

 Endomycopsis (chủ yếu là Endo.fibulligenes)

 Sac Charomyces (chủ yếu là S cerevisiae)

+ Endomycopsis :

Emdomycopsis fibulligenes là loài nấm men rất giàu enzyme amylase, glucoamylase Do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa có khả năng rượu hóa + Saccharomyces :

Saccharomyces có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccarose, maltose, fructose, raffinose, gallactose Chúng có khả năng lên men được

ở nhiệt độ cao (khoảng từ 36-400C) Chúng có khả năng chịu được độ acid

Đặc biệt chúng có khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0.02% - 0.025% Đặc điểm này rất thuận lợi cho lên men khi cần phải dùng chất sát trùng Đặc điểm quan trọng hơn hết là loài nấm men này có khả năng lên men các