ĐỀ TÀI: Biến đổi sinh hóa của glucid trong chế biến và bảo quản thực phẩm

 Biến đổi do thủy phân bởi enzym - Trong làm bánh từ bột nhào: ở giai đoạn lên men bột nhào, saccharose và maltose trong bánh bị thủy phân do tác dụng của enzym tương ứng.. - Trong suốt

Lời mở đầu

Glucid là hợp chất hữu cơ phổ biến ở cả cơ thể thực vật, động vật, vi sinh vật Ở cơ thể thực vật, glucidchiếm một tỉ lệ khá cao, tới 80-90% của trọng lượng khô Glucid đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọngtrong cơ thể sinh vật:

- Cung cấp năng lượng chử yếu cho cơ thể

- Có vai trò cấu trúc, tạo hình (xelluloza), bảo vệ (mucopolysaccarit)

- Góp phần tạo cho cơ thể những tương tác đặc biệt

Trong công nghê sản xuất thực phẩm vai trò của thực phẩm cũng rất đa dạng và vô cùng quan trọng:

- Là chất liệu cơ bản không thể thiếu được của ngành sản xuất lên men Các sản phẩm như rượu,bia, nước giải khát, mì chính, axitamin, vitamin, kháng sinh đều được tạo ra có nguồn cộiglucid

- Glucid tạo ra được cấu trúc, hình thù, trạng thái cũng như chất lượng cho các sản phẩm thựcphẩm

Bài tiểu luận của nhóm về những biến đổi sinh hóa của glucid trong chế biến và bảo quản thực phẩmdưới đây sẽ phần nào tổng hợp vai trò quan trọng của glucid đặc biệt là những biến đổi sinh hóa củachúng trong thực phẩm Trong quá trình tìm hiểu không tránh những sai sót mong cô và các bạn góp ý

Tp HCM Ngày 16 tháng 11 năm 2011

I NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA GLUCID TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM.

1 BIẾN ĐỔI CỦA ĐƯỜNG.

Đường là một trong những thành phần hóa học quan trọng của nhiều loại rau, củ, quả ở trạng thái hòatan trong dịch tế bào thường bao gồm glucose, fructose, saccharose

Khi chế biến các món ăn có những trường hợp phải sử dụng thêm đường hoặc bản thân các nguyên liệu

có chứa một loại đường nhất định

Trong quá trình chế biến, một phần đường trong đó sẽ bị biến đổi, thường thường sự biến đổi là dochúng bị thủy phân hoặc bị phân giải sâu xa

1.1 Biến đổi do thủy phân saccharose.

 Biến đổi do thủy phân bởi enzym

- Trong làm bánh từ bột nhào: ở giai đoạn lên men bột nhào, saccharose và maltose trong bánh bị

thủy phân do tác dụng của enzym tương ứng

- Maltose sẽ bị dần dần thủy phân thành hai phân tử glucose và maltose có trong mô thực vật, nấm

men, vi khuẩn và đặc biệt có nhiều ở kê nảy mầm

- Trong hạt nảy mầm có chứa nhiều enzym sacarase, giúp thủy phân tương đối nhanh sacarose.

 Biến đổi do thủy phân bởi axit

- Trong chế biến một số sản phẩm như mứt quả, sirô, kẹo có cho thêm axit thực phẩm đều có thể xảy

ra sự thủy phân saccarose bởi axit tạo thành đường chuyển hóa

- Sự có mặt của đường chuyển hóa trong sản phẩm làm cho độ ngọt của sản phẩm tăng lên, đồng thời

có tác dụng ngăn ngừa sự kết tinh nhưng lượng đường chuyển hóa nhiều thì sản phẩm dễ bị chảy, khóbảo quản

- Khả năng thủy phân sacarose bởi axit mạnh hay yếu phụ thụ vào các yếu tố khác nhau:

- môi trường đun nấu, loại axit dùng để thủy phân khi đun nấu, nhiệt độ đun nấu, thời gian đun nấu 1.2 Biến đổi do phân giải sâu xa của đường.

1.2.1 Biến đổi do đường lên men.

Sự phân giải sâu xa của đường thường xãy ra trong các trường hợp:

 Khi lên men bột nhào và ở giai đoạn bắt đầu nướng bánh

- Đường trong bột có chứa một hàm lượng không lớn lắm Trong bột có chứa khoảng 0.1 – 0.25%

glucoza và fructoza, và gần 0.1 – 0.5 % mantoza Trong bột mì sản xuất từ hạt nảy mầm thì hàm

lượng mantoza tăng lên rất rõ rệt Đường chủ yếu nằm trong phôi hạt Hàm lượng saccaroza trongbột vào khoảng 0.2 – 0.6% Hàm lượng chung của các loại đường phụ thuộc vào hạng bột và chấtlượng hạt Đường trong bột có ảnh hưởng đến quá trình sản xuất bánh, đường được sinh ra trongthời gian 1.5 – 2 giờ đầu tiên của quá trình lên men Hàm lượng đường chung trong bột mì trắng vàokhoảng 1.8 – 4.0% trong bột mì đen khoảng 4.0 – 6.5%

- Trong quá trình nhào và ủ bột để làm bánh các monosaccarit như glucose và fructose sẽ bị phân giải

- Chính CO2 là tác nhân làm bánh mì nở CO2 tạo thành được giữ lại trong các mạng gluten trong bột

mì, là loại protein đặc biệt, chúng có tính chất đàn hồi và tạo mạng Các protein khác không có tínhchất này

- Khi nướng bánh mì ở nhiệt độ cao, CO2 tăng thể tích, mạng gluten căng túi chứa CO2 Khi nhiệt độcao hơn, CO2 thoát khỏi túi chứa đó tạo những lỗ xốp trong bánh, nên bánh có độ xốp

- Trong quá trình nhào và ủ bột, bên cạnh rượu etylic và khí cacbonic sinh ra còn có cả axit lactic

được tích tụ và nhiều sản phẩm khác

- Quá trình lên men lactic xảy ra vừa phải cũng góp phần làm tăng hương vị của sản phẩm nhưng nếu

quá mạnh sẽ làm bánh bị chua

- Trong suốt quá trình lên men bột nhào và lên men kết thúc, luôn xảy ra những phản ứng sinh hóa

sinh ra các sản phẩm như: rượu, acid, este, andehyd, ceton, furfurol… nhằm tích tụ hương thơm vàmùi vị đặc trưng cho bánh mì

- Đặc biệt khi nướng bánh, gần 70 chất gây hương vị được tạo thành và có xảy ra phản ứng maillard

sinh ra melanoidin (là các polyme không no hòa tan được trong nước, sau đó là các polyme không

no và không hòa tan trong nước, nhưng đều có màu đậm và gọi chung là melanoidin)

 Khi muối chua rau quả

Cơ sở lí thuyết của quá trình muối chua: Bản chất của quá trình lên men lactic là quá trình chuyển hóađường trong nguyên liệu thành axit lactic nhờ tác dụng của vi khuẩn lactic trong điều kiện yếm khí

 Khi nấu đường để làm bánh, mứt, kẹo và sirô

 Khi chế biến nhiệt các loại thực phẩm có chứa đường khử và các acid

1.2.1.1 Lên men lactic

Vi khuẩn lên men lactic: Thuộc họ Lactobacilliaceae, là vi khuẩn Gram (+) ,không di động, không di

động, là vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, có khả năng sinh tổng hợp enzym peroxydase rất mạnh Chúngphân giải H2O2 để tạo ra H2O và O2 để phát triển

 Vi khuẩn lên men lactic đồng hình:

- Vi khuẩn lactic đồng hình là những vi khuẩn trong tế bào của chúng có chứa enzym aldose và

enzym trisophosphatizomerase Khi tiến hành lên men các loại đường chúng tạo ra chủ yếu là axitlactic Acid piruvic được tạo thành theo sơ đồ Embden-Mayerhoff-Parnas (EMP)

- Sau đó acid lactic được tạo thành dưới tác dụng của enzym lactatdehidrogenaza Lượng acid tạo

thành chiếm 90%

- Chỉ một lượng nhỏ acid piruvat bị khử cacbon để tạo thành acid axetic, etanol, CO2, etanol Lượngsản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy

Phương trình: C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J

 Vi khuẩn lên men lactic dị hình:

- Vi khuẩn lactic dị hình thiếu 2 loại enzym quan trọng: enzym aldolase, enzym

triosophophatizomerase Do đó trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, chúng tiến hành theo conđường pentose – photphat, tức là thông qua glucose-6photphat, 6photphogluconat và ribulose-5-photphat chuyển thành xilulose-5-photphat, hợp chất này tiếp tục biến đổi thànhphotphoglyceraldehyde và acetylphotphat dưới tác dụng của enzym pentozophotpho xelolase

- Những vi khuẩn dị hình hình thành cid acetic kèm theo sự tổng hợp ATP Acetylphotphat được khử

thành etanol thông qua acetyldehytphotphoglyceraldehyde thông qua acid pinivic mà tạo thành acidlactic

- Trong đó acid lactic chiếm khoảng 40%, acid xucxinic khoảng 20%, rượu eetylic và acid acetic10%, các loại khí 20% đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự tích lũy một lượng ít acidfoocmic

Ứng dụng axit lactic trong công nghệ thực phẩm

 Ứng dụng để sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa

Sản xuất sữa chua: Trong sản xuất các loại sữa chua đều có sử dụng quá trình lên men lactic Nhờ quá

trình chuyển hóa đường thành axit lactic mà casein được kết tủa và tạo cho sản phẩm hương vị đặctrưng Nguyên tắc làm sữa chua là do sự phát triển của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh, cazein trongsữa bị đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt và có mùi vị thơm ngon Quá trình làm sữachua người ta phải sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình Vi khuẩn lactic đồng hìnhlên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo thành mùi thơm đặc trưngcủa sữa chua

Sản xuất bơ: là sản phẩm chế biến từ chất béo và có sử dụng lên men lactic Chất béo được tách ra

khỏi sữa trên cơ sở khác nhau về tỷ trọng giữa sữa và chất béo bằng phương pháp ly tâm Chất béo saukhi tách acid và khử trùng Pasteur, đẻ nguội và cấy vi khuẩn lactic thuần khiết để lên men lactic Saukhi lên men ta thu được bơ chín có vị hơi chua, mùi thơm dễ chịu Bơ chín đoự đánh nhuyễn, nhào chođồng chất, tách nước ra khỏi bơ thành phẩm tùy theo khẩu vị có thể thêm muối ăn vào bơ với tỷ lệ khácnhau tối đa 10% Sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ lạnh

Sản xuất phomat: để sản xuất phomat người ta dùng enzyme đông kết thu cazein trong sữa, sau đó

tiếp tục cho lên men với nồng độ muối loãng Tuỳ loại phomat mà trong quá trình ủ chín người ta sửdụng các loài vi sinh vật khác nhau Các loại vi sinh vật thường được sử dụng để làm chín phomat là: vikhuẩn propionic, nấm mốc

Sản xuất phomai: Quá trình chế biến phomai

- Lên men sữa, kết tủa casein: sữa sau khi đã thanh trùng dùng chế phẩm men Renin và vi khuẩn

lactic để kết tủa sữa Acid lactic sinh ra làm giảm pH của môi trường, tạo điều kiện thuận lợi để cazeinkết tủa và enzym Renin giúp cho sự kết tủa cazein tốt hơn, cazein lắng xuống và thu được phomai.Ngoài tác dụng kết tủa Renin còn thủy phân một phần cazein thành pepton, acid amin

- Giai đoạn ép nén tách huyết thanh: phần cazein kết tủa được ép từ 20- 40h, ở nhiệt độ 35-500C.

Trong thời gian này sự lên men lactic vẫn tiếp tục mạnh mẽ Sau khi ép huyết thanh ra khỏi phần sữakết tủa, phomai lúc này có thành phần chủ yếu là cazein và lipid

- Giai đoạn muối phomai: khối phomai sau khi tách huyết thanh sẽ cho vào bể nước muối nồng độ

24% ngâm trong vài ngày để tăng vị mặn, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomai và kìm hãm

vi sinh vật có hại phát triển chủ yếu là trực khuẩn đường ruột

- Giai đoạn ủ chín: sau khi muối xong, khối phomai được chuyển vào hầm lên men ở nhiệt độ

50-5700C, độ ẩm 80-90% Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giaiđoạn ép nén Trong khối phomai, vi khuẩn Propionic hoạt đọng mạnh, lên men lactic thành acidpropionic, acid axetic và CO2 Cả hai acid này làm cho phomai có vị chua, hăng đặc biệt Sự lên men

cho nó hoàn toàn chín Trong thời gian này cazein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng củaenzym Renin và vi khuẩn lactic Khi phomai chín thì 2/3 cazein được phân giải thành pepton, acidamin và một ít NH3 Phomai được bảo quản lạnh, bao gói bằng một số vật liệu thích hợp, cách ẩm vàchống oxy hóa tốt để sử dụng lâu dài và cận chuyển đi xa.

 Ứng dụng để sản xuất dưa chua:

Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây: bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối rữa

Quá trình muối chua rau quả được tiến hành như sau:

- Lựa chọn rau quả

Tác dụng của một số quá trình cơ bản trong muối chua rau quả:

- Quá trình phơi nắng: làm giảm lượng nước có trong nguyên liệu.

- Cho thêm muối, đường: tạo áp suất thẩm thấu, làm nguyên liệu dễ nén chặt, không bị nát và trở nên

giòn Làm tăng nhanh quá trình lên men Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 26 ÷ 35oC Tuynhiên, ở nhiệt độ này vi khuẩn butyric có thể phát triển mạnh nên trên thực tế người ta khống chế ởnhiệt độ trong khoảng 20 ÷ 25oC Thông thường vi khuẩn lactic chịu được nhiệt độ thấp hơn so với vikhuẩn khác, vì vậy trong muối chua cần tăng nhanh độ axit để loại trừ khả năng nhiễm của một số loài

vi sinh vật khác

 Ứng dụng trong sản xuất đậu phụ:

Trong sản xuất đậu phụ có giai đoạn kết tủa protein của đậu Phương pháp truyền thống thường làm làdùng nước chua (chứa vi khuẩn lactic) để tạo kết tủa (nhờ pH giảm đến điểm đẳng điện của protein đậunành)

 Ứng dụng trong y học:

Ứng dụng vi khuẩn lactic để chữa bệnh đường ruột

Ứng dụng axit lactic theo phép chữa vi lượng đồng cân

Ứng dụng axit lactic trong phẫu thuật chỉnh hình

Ứng dụng để sản xuất vật liệu sinh học

Tác dụng gây hại của vi khuẩn lactic : Bia , rượu vang, nước ngọt bị nhiễm vi khuẩn lactic sẽ gây hiệntượng vẩn đục, bị chua Trong các thiết bia lên men rượu đôi khi xảy ra những điều kiện không thuậnlợi cho sự phát triển nấm men, mà là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn lactic Từ đódẫn đến sự gây hại cả một giai đoạn của một quá trình lên men rượu, làm cho rượu kém phẩm chất

Thủ phạm gây nên hiện tượng này chính là giống vi khuẩn Lactobacterium manitoporu.

1.2.1.2 Lên men biến đường thành rượu

Tác nhân chính của quá trình lên men rượu là các loại nấm men Saccharomyces Chúng có tế bào hình

ovan Sản sinh theo lối nảy chồi, có khả năng tạo bào tử, sống kỵ khí không bắt buộc Chúng có khả

năng phân giải kỵ khí khi các loại đường khác nhau Nếu kỵ khí thì Saccharomyces cerevisiae tiết ra

men phân giải đường đơn thành rượu không thể phân giải rượu thành các chất khác

 Cơ chế quá trình lên men rượu

Trong điều kiện không có oxy của không khí, nghĩa là trong điều kiện yếm khí, và dưới tác dụng củamột phức hệ enzym của vi sinh, đặc biệt nấm men, các monosaccarit bị chuyện hóa thành rượu, axitlactic, glixerin Quá trình này gọi là quá trình lên men

Phản ứng tổng quát như sau:

C6H12O6 Lên men rượu 2 C2H5OH + 2CO2

Bắt đầu là phản ứng phosphoryl hóa thực hiện nhờ sự tham gia của enzym kinaza và chất gốc phosphat

là ATP Ion Mg2+ cũng như yếu tố phụ của phản ứng:

Glucozo + ATP glucozo – 6 – phosphat + ADP

Tương tự như trên, từ fructoza sẽ cho fructoza- 6 – phosphat, từ riboza sẽ tạo nên riboza – 5 –phosphat

Tính chất quan trọng của các dẫn xuất trên là chúng có thể đồng phân hóa dễ dàng:từ glucoza – 6 –phosphat dễ dàng chuyển thành fructoza – 6 – phosphat dưới tác dụng của enzym đồng phân hóa(izomeraza):

Fructoza – 6- phosphat tiếp tục bị phosphoryl hóa ở C1 tạo nên dẫn xuất fructoza – 1- 6 – diphosphat:

Phản ứng tạo fructoza – 1 – 6 – diphosphat là phản ứng cơ bản chuẩn bị cho giai đoạn phân giảimonosaccarit theo kiểu hiếm khí và yếm khí

Phân tử fructoza – 1,6 – disphosphat do chứa hai gốc phosphat ở hai vị trí đối xứng nên có thể dễ dàng

bị cắt đứt thành 2 phân tử phosphotrioza Ở giai đoạn này xảy ra sự cắt đứt mạch cacbon của đườnghexoza và tạo nên hai chất phos phodioxyaxeton và 3 – phospho glycerin aldehyt

Mg2+

glucokina za

O

OH H H H O OH

H OH

O

OH

O H

H

H

OH H

glucoza phosphat izomeraza

H

H

OH H

H

H

OH H

P -OCH2

1 CH2OH - P

6 5

2

Hai chất phosphotrioza hình thành ở trên dưới tác dụng của trizophos – phatizomeraza lại có thểchuyển từ chất nọ sang chất kia:

Phosphodioxyaxeton aldehit phosphoglixerinic

Sau hai giai đoạn cắt đôi mạch cacbon, tiếp đó là quá trình oxy hóa khử Khi đó chỉ aldehitphosphoglixerinic tham gia vào sự chuyển hóa Cần chú ý rằng phản ứng trên là thuận nghịch và khi ởtrạng thái cân bằng phosphodioxyaxeton chiếm ưu thế nhưng đồng thời với sự chuyển hóa tiếp củaaldehit phosphoglixerinic, phosphodioxyaxeton lại biến thành aldehit phosphoglixerinic, nên quá trìnhbiến đổi này xảy ra hoàn toàn Vì thế có thể coi như từ một phân tử fructozo – 1,6 – diphosphat sẽ cho

2 phân tử aldehit phosphoglixerinic

Giai đoạn oxy hóa – khử aldehit phosphoglixerinic bao gồm một số phản ứng trung gian dẫn tới mộtsản phẩm quan trọng chung cho quá trình đường phân ở các đối tương sinh vật khác nhau, đó là chấtaxit piruvic Phản ứng bắt đầu xảy ra như sau:

Enzym xúc tác cho phản ứng trên đã được tách ra ở dạng tinh thể từ nấm men và từ cơ Phân tửphosphoglixerinaldehit dehydrogenaza bao gồm bốn mảnh tiểu đơn vị, mỗi mảnh chứa một phân tử

O

OH

O H H

H OH H

P -OCH2

1 CH2OH - P

6 5

aldehit 3 - phosphoglyxerin

+ NAD + + H3PO4

phosphoglixerin aldehit dehydrogenaza

sự gắn aldehit – 3 – phosphoglixerinic vào một trong 4 nhóm – SH tự do của enzym, sau đó NAD thamgia loại hydro của phức chất và một liên kết cao năng sẽ xuất hiện trong phức hợp Liên kết cao năngnày bị phân ly tức khắc khi có mặt axit phosphoric và tạo nên axit 1,3 – diphosphoglixerinic chứa mộtliên kết cao năng Từ chất này lại xảy ra sự chuyển gốc phosphat cao năng sang phân tử ADP dưới tácdụng của phosphoglixeratkinaza.Nhờ phản ứng này, năng lượng giải phóng trong khi oxy hóa được tíchlũy lại trong phân tử ATP Ở giai đoạn tiếp theo xảy ra sự chuyển axit 3 –phosphoglixerinic thành axit

2 – phosphoglicerinic nhờ phosphoglixeratmutaza:

Axit 2 – phosphoglixerinic bị loại đi một phân tử nước nhờ tác dụng của enzym enolaza và chuyểnthành axit phosphoenolpiruvic Enolaza được hoạt hóa nhờ các ion Mg2+, Mn2+,…Quá trình loại nướckèm theo sự phân phối lại nội năng và làm xuất hiện một liên kết cao năng trong hai phân tử axitenolpiruvic:

Ở giai đoạn tiếp theo, axit phosphoenolpiruvic loại gốc phosphat sang phân tử ADP và tạo thành axitenolpiruvic và phân tử ATP

CH2O - P

C

O OH

axit piruvic

Axit enolpiruvic có thể chuyển sang dạng xeton của nó.

Axit piruvic trong điều kiện yếm khí dưới tác dụng enzym piruvat decacboxylaza (enzym có chứa B1)

và alcoldehydrogenaza của nấm men sẽ chuyển thành rượu etylic:

Hằng số cân bằng của phản ứng sau bằng 1.10-11 mol/l (25oC) có nghĩa là cân bằng chuyển dịch về phíatạo ra rượu etylic Glucoza, fructoza là những monosaccarit dễ lên men hơn cả, sau đó tới manoza vàgalactoza Các pentoza không bị lên men một cách thông thường mà chỉ lên men được nhờ một vài loạinấm mốc Fusarium/ Axit pyruvic trong điều kiện yếm khí dưới tác dụng của enzymlactatdehydrogenaza của vi khuẩn sẽ tạo ra axit lactic

Nồng độ đường trong quá trình lên men:

Nấm men rượu chỉ sử dụng các loại đường monosaccarit, disaccarit với nồng độ thích hợp 10 – 15%.Trong nấm men không có men amylaza, vì vậy tinh bột phải được đường hóa nhờ amylaza do mầm hạtđại mạch để biến tinh bột thành maltoza

Trong trường hợp đường nhiều(>20 – 30% đường) thì sự lên men bị chậm rất nhiều, bởi vì: Khi đườngcao thì áp suất thẩm thấu ngoài môi trường cao hơn áp suất thẩm thấu trong tế bào do đó nước từ trong

tế bào nấm men đi ra ngoài, kết quả là tế bào bị co nguyên sinh và tế bào chết Từ đó thời gian lên menkéo dài

Trong trường hợp đường thấp: thì sự lên men không xảy ra được

Nấm men là loại vi sinh vật hiếu khí Sự lên men giúp cho nấm men có thể tồn tại trong điều kiện kỵkhí và sự sinh trưởng của nấm men gần như dừng lại.Khi có không khí thì sự lên men sẽ bị giảm.

Ở một số loại nấm men có thể ức chế hoàn toàn quá trình lên men bằng cách tăng cường sự thông khí

Sự kìm hãm quá trình lên men bằng oxy phân tử gọi là hiệu ứng Pasteur

Giải thích trên quan điểm năng lượng học:

Trong điều kiện kỵ khí : 1 phân tử glucoza CO2 + C2H5OH + 2ATP

Trong điều kiện hiếu khí: 1 phân tử glucoza CO2 + H2O + 38ATP

Ứng dụng của quá trình lên men rượu.

 Rượu vang

Nguồn giống đã được chuẩn bị sẵn dưới các dạng sau:

Dịch men giống: Cấy từ ống giống thuần khiết qua khâu nhân giống các cấp, cấy vào dịch lên men với

tỉ lệ giống cấy từ 3 – 10%

Bánh men khô: Cấy vào dịch lên men với tỉ lệ 15 – 20g/l dịch lên men

Dịch lên men đang ở giai đoạn lên men mạnh, tỉ lệ 1/3 – 1/5 thể tích nồi lên men (lấy lên men trước)

Người ta hay sử dụng nguồn giống này đối với chủng nấm men: Saccharomyces ellipsoideus,

Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ovi – formis, Torulopsis.

Giống nấm men Saccharomyces cerevisiae có nhiều ưu điểm

- Lên men nhanh và sâu các loại đường

- Kết lắng tốt, do đó dễ tách sinh khói nấm men ra khỏi dịch lên men

- Tạo múi thơm đặc trưng cho rượu vang

- Bền vững với rượu, acid và các chất sát trùng

Nấm men

Do đó các nhà máy sản xuất rượu vang hiện nay thường chọn giống nấm men Saccharomyces

cerevisiae để lên men dịch nho

* Các chất phụ gia khác: SO2 hoặc NaHSO3 thường được bổ sung trước khi lên men với liều lượng 50– 200ppm mục đích là để ức chế, tiêu diệt các vi khuẩn có hại Bentonit, tanin và đất sét trắng là cácchất trợ lắng, giúp cho quá trình lắng trong sản phẩm được tốt hơn Enzyme Pectinase được bổ sungvào nhằm mục đích làm trong và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

Qui trình sản xuất rượu vang

 Tiếp nhận, phân loại

Chất lượng rượu nho, có thể nói 60% là do nguyên liệu quyết định, 40% là do công nghệ, vì vậynguyên liệu tốt sẽ cho sản phẩm tốt, vì vậy quá trình tiếp nhận và phân loại phải tiến hành kĩ

Quá trình lựa chọn, phân loại có thể được tiến hành trước khi bảo quản nguyên liệu hay trong khi chếbiến trong phân xưởng sản xuất Lựa chọn loại bỏ quả dập nát, thối hay xanh quá…

 Rửa

Quá trình rửa có thể được tiến hành trước hoặc sau khi phân loại nguyên liệu

 Tách cuống

Chùm nho khi mới hái về vẫn còn dính cả cuống và cành Thường thì người ta tách rời những thứ đó ra

để rượu khỏi có vị đắng chát quá

sự phát triển và hoạt động chuyển hóa đường thành rượu, lượng sử dụng khoảng 30 – 120 mg/l

Các nước sản xuất rượu vang thường dùng SO2 vì có tác dụng nhiều mặt: chống oxy hóa, làm giảmhoặc tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn có hại Tuy nhiên, nếu dùng SO2 không đúng liều lượng có thể làmcho rượu vang có mùi khó chịu, tiêu diệt một số vi khuẩn có lợi, đồng thời cũng là tác nhân gây ngộđộc trong rượu vang

 Ép

Ép xác quả với các thiết bị thép không rỉ, thép inox không bị axit ăn mòn, không có vết sắt hoặc đồng.Thu dịch quả chuẩn bị cho quá trình lên men

 Lọc – Làm trong

Lọc bỏ phần xác đối với vang trắng Lọc bỏ cuống và hạt đối với vang đỏ Ở giai đoạn này thường xảy

ra quá trình lên men tự phát Một số kỹ thuật để ngăn ngừa hiện tuợng trên là xử lý nước nho với SO2

( sulfit hoá ) kéo dài từ 12 - 24h, liều lượng 15 - 29g SO2 /100 lít nho

 Lên men - ủ

Giai đoạn hình thành rượu:

- Là giai đoạn từ lúc cấy men giống vào, cho lên men đến khi dịch lên hết sủi bọt mạnh Nếu giữ

được nhiệt độ ổn định, thời gian lên men này kéo dài từ 4 – 5 ngày Kết quả của giai đoạn này tađược “ rượu non”

- Trong thời gian này nấm men hoạt động mạnh nhất, tiêu thụ nguyên liệu (đường, đạm, vitamin)

mạnh, biến đường thành rượu, giải phóng CO2 Kết thúc giai đoạn này thành phần nước quả thayđổi rất lớn

Giai đoạn phát triển:

- Khi kết thúc lên men ở giai đoạn một, người ta tiến hành gạn cặn, tách xác quả bằng biện pháp lọc

(đối với vang đỏ - vang thu được do lên men dịch quả có kèm xác quả) Trong các cơ sở lên men ởquy mô lớn người ta dùng hệ thống ống hút xiphông để hút dịch lên men sang nồi hay bể lên menkhác Đây là lần gạn thứ nhất

- Khi được “rượu non”, ta tiếp tục cho lên men, nhưng ở giai đoạn này quá trình lên men xảy ra

không ồ ạt – người ta còn gọi là lên men phụ, phân hủy những gam đường cuối cùng có trong dịchlên men Đồng thời ở giai đoạn này có quá trình lên men malolactic Kết quả quá trình này, axitmalic được chuyển thành axit latic, làm cho rượu chuyển từ vị chua gắt sang vị chua nhẹ dễ chịu(của axit lactic), CO2 còn được tiếp tục giải phóng nhưng xu hướng ít dần Dung dịch lên men ởtrạng thái tĩnh lặng, xác men lắng xuống đáy bình hay bể

- Tiếp theo, thực hiện gạn cặn lần 2 (sau lần 1 khoảng từ 20 – 30 ngày ), lần 3 (sau lần 2 hơn 30

ngày) Nếu rượu còn đục ta lại gạn tiếp để có dung dịch trong suốt Sau lần gạn cuối cùng rượu cơbản ổn định về thành phần

- Ở giai đoạn này nếu nếm thử ta thấy rượu chưa thể uống được có vị cay, đắng , hơi chua Ta gọi là

“rượu sống”

Giai đoạn vang chín:

- Sau giai đoạn 2, “rượu non” đã ổn định thành phần nhưng rượu còn “sống”, người ta phải áp dụng

một số biện pháp kĩ thuật để làm tăng chất lượng của rượu, để rượu được “chín” Những biện phápnày rất đơn giản nhưng lại quyết định chất lượng của rượu thành phẩm.Cụ thể cách tiến hành:

- Nút chai, bình đựng “rượu non” thật chặt.

- Hạ thổ ở độ sâu 50 – 60m, ở vùng đất cao, mát, không bị ngập nước.

- Để rượu đạt được sự hài hòa và ổn định của mùi vị và chất lượng thì rượu phải được ủ nhằm làm

Trong sản xuất rượu cần, người ta chủ yếu dùng giống vi sinh vật từ bánh men lá (nguyên liệu sử dụng

là gạo, “cây đòng”, cây “mè ka zút “)

Qua điều tra của Nguyễn Thị Kim Huệ, 1996, từ bánh men lá của người dân tộc K’Ho, đã phân lậpđược:

Hai chủng nấm mốc thuộc chi Mucor và Rhizopus Hai chủng này có khả năng đường hóa.

Với cách làm bánh men của người K’Ho nói trên ta thấy thành phần vi sinh vật trong bánh men làkhông ổn định, sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của rượu

Do vậy, ngày nay đồng bào dân tộc miền núi khi sản xuất rượu cần ít khi sử dụng bánh men lá mà dùngbánh men thuốc bắc hay bánh men thường do người Kinh sản xuất

Quy trình lên men rượu cần:

Gạo sau khi nấu chín, để nguội, được trộn thêm với trấu Hỗn hợp cơm – trấu sẽ là nguyên liệu để cấybánh men lá vào Bánh men lá được trộn đều vào hỗn hợp cơm – Trấu với tỉ lệ 3 bánh men / 5 kgnguyên liệu (mỗi bánh men có khối lượng khoảng 40g) Chuyển hỗn hợp cơm – trấu vào gùi, ủ quađêm (lưu ý trên và dưới đáy gùi phủ một lớp trấu) Mục đích của giai đoạn ủ là tạo điều kiện thích hợpcho sự gia tăng sinh khối của vi sinh vật trong gùi ủ Sau khi ủ một đêm, đãi cơm từ gùi ra để nguội (vìquá trình lên men qua một đêm đã làm tăng nhiệt độ của cơm trong gùi) tiếp đến cho cơm vào ché (mộtloại bình hũ bằng sành, miệng hẹp của đồng bào dân tộc thiểu số) cũng để một lớp trấu ở đáy ché vàmột lớp phủ trên miệng ché Bịt miệng ché bằng tro bếp hay bằng tấm nilon Quá trình lên men rượutrong ché kéo dài khoảng 1 tháng Lúc này cơm trong ché đã bị phân hủy mạnh, nên phần cơm rượutrong ché chỉ còn bằng ½ ché.

Trước khi sử dụng rượu, người ta dằn một lớp lá chuối hoặc lá buông phía trên cơm rượu rồi đổ nướcvào đầy ché Nước đổ thường là nước mưa hay nước suối sạch Lượng nước đổ vào khoảng 20 lít/20kg gạo.Lúc này ta đã có rượu thành phẩm có thể uống được

Rượu cần được coi là ngon, có chất lượng, là thứ rượu có sự hài hòa giữa các thành phần của axit hữu

cơ, cồn, đường và hương thơm

 Bia

Qui trình sản xuất bia:

Lên men là giai đoạn quan trọng, quyết định chất lượng của bia và hiệu quả sản xuất Quá trình lênmen sẽ chuyển đường thành etanol do tác nhân gây men là chủng nấm men Sac.cerevisiae haySac.Carlsbergensis Đồng thời trong quá trình lên men còn có quá trình tạo axit hữu cơ và rượu bậccao Rượu và axit tác dụng với nhau tạo ester, chính sản phẩm này có ảnh hưởng tốt đến quá trình tạohương vị bia

Quá trình lên men:

Sản xuất từ mầm đại mạch, có khi trong bắp ngô hay thóc mầm, gạo

Enzym trong mầm đại mạch(α – amilaza, β – amilaza, proteinaza) ở nhiệt độ thích hợp (30 phút ở 40oC

và 30 phút ở 70oC) và pH thích hợp (pH = 5,1 – 5,2) sẽ chuyển hóa tinh bột và protein thành đường,thành axit amin Còn phải sử dụng thêm hoa bia (hoa houblon, hoppe, hoa của cây Humulus Lupulis).Hoa bia thêm vào với số lượng 0.3 – 0.5% rồi đun sôi 30 – 60 phút Hoa bia có vai trò kết tủa protein

dư thừa trong bia, làm ức chế sự phát triển của tạp khuẩn Gram(+) làm tăng quá trình tạo bọt, nhất làquá trình tạo ra vị đắng và hương thơm đặc trưng của bia Sau khi loại bỏ hết bã bia (bã malt dùngtrong chăn nuôi) người ta cấy men bia (s,Cerevisiae, các chủng chuyên dụng) và lên men ở nhiệt độ (3– 15%)trong 8 – 12 ngày Lượng etanol được tạo thành trong khoảng 3,6 - 5,2% Sau đó chuyển quagiai đoạn lên men phụ ở nhiệt độ khoảng 0oC trước khi được lọc và đóng vào các bom hoặc đóng chai.Bia tươi là loại dùng không thanh trùng còn bia chai là loại được thanh trùng ở 55 – 60oC trong 15 – 30phút

1.1.1.2.2 Biến đổi do đường tạo thành caramen

Ở nhiệt độ đun sôi các loại đường đơn giản không biến đổi đáng kể

Đường đun khô tới 1800C chuyển sang màu vàng nâu và có mùi đặc biệt gọi là phản ứng caramen hóa.Thường gặp trong sản xuất bánh, kẹo, mứt…ảnh hưởng lớn đến màu sắc các sản phẩm giàu đường.Phản ứng caramel xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường: glucose (146 – 150oC), fructose (95 –

Tạo các anhydrit không màu:

Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen:

C 12 H 20 O 10 + C 24 H 36 O 18 – 3H 2 O  C 36 H 48 O 24 H2O (màu nâu)

Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen (C24H26O18) Hầu như tất cả các sảnphẩm caramel hoá đều có vị đắng

1.1.1.2.3 Phản ứng do đường tạo thành melanoidin.

Trong quá trình chế biến món ăn có chứa đường và protein ở nhiệt độ cao, hiện tượng phân giả sâu xacủa đường dophanr ứng tạo thành melanoidin thường xãy ra

 Phản ứng melanoidin là phản ứng nâu hoá không có tác dụng của enzyme

 Xảy ra giữa glucid và protein hay rõ hơn là phản ứng giữa đường khử và acid amine

 Dưới tác động của nhiệt độ, ít nước, thời gian bảo quản lâu

 Điều kiện của phản ứng:

Môi trường phản ứng : Có nhóm amin (NH2) hoặc amoniac (NH3)

 Các giai đoạn của phản ứng

Phản ứng tạo melanoidin bao gồm một loạt các phản ứng xảy ra song song hoặc nối tiếp

Dựa vào mức độ về màu sắc của sản phẩm có thể chia thành 3 giai đoạn kế tiếp nhau

Giai đoạn đầu:

- Giai đoạn này bao gồm hai phản ứng: Phản ứng ngưng tụ carbonylamin, phản ứng chuyển vị

Amadori

- Giai đoạn đầu tạo các sản phẩm không màu và không hấp thu ánh sáng cực tím.

Giai đoạn 2:

- Phản ứng khử nước của đường

- Phản ứng phân huỷ đường và các hợp chất amin: tạo các sản phẩm không màu hoặc màu vàng nhạt,

hấp thu mạnh ánh sáng cực tím

Giai đoạn 3: tạo sản phẩm có màu đậm

- Phản ứng ngưng tụ aldol

- Phản ứng trùng hợp hoá aldehitamin và tạo thành hợp chất dị vòng chứa nitơ

- Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin sẽ tạo nên đầu tiên là các polyme không no hoà tan

trong nước, sau đó là các polyme không no và không hoà tan được trong nước, nhưng đều có màuđậm và có cùng tên chung là melanoidin

 Các nhân tố ảnh hưởng đến phản ứng

- Phụ thuộc Acid amine: alanin, valin cho màu đậm, leucin màu bánh mì Acid amine là chất xúc tác

của phản ứng tạo thành melanoidin

- Tuỳ thuộc vào loại đường tham gia: glucose, lactose,… thì dẫn đến màu của các sản phẩm khác

nhau

- Nước: là nhân tố cần thiieets để phản ứng xãy ra.

- Độ pH của môi trường:

 Trong môi trường kiềm, phản ứng Maillard phản ứng nhanh hơn

 Trong môi trường acid (pH < 3),quá trình tạo melanoidin thể hiện rất yếu và chủ yếu là sự phânhuỷ đường Khi trong môi trường acid pH = 2 nếu tăng nhiệt độ thì phản ứng sẽ tăng nhanh

- Nhiệt độ :

 ở 00C và dưới 00C: phản ứng không xảy ra

 ở 950C -1000C: phản ứng cho ra các sản phẩm có tính chất cảm quan tốt hơn Khi nhiệt độ quácao thì các melanoidin tạo được có vị đắng và mùi khét

- Chất kiềm hãm và chất làm tăng tốc phản ứng melanoidin:

 Chất kiềm hãm là những chất phản ứng được với nhóm carbonyl (VD: dimedon, hydroxylamin,bisulfit)

 Chất kiềm hãm phản ứng melanoidin tốt nhất là dimedon, nó có khả năng kết hợp được vớialdehit nên làm ngưng hẳn phản ứng tạo melanoidin Ngoài ra khí sunfurơ, acid sunfurơ hoặcmuối của nó là những chất kiềm hãm mạnh mẽ phản ứng tạo màu melanoidin

 Các chất tăng tốc phản ứng melanoidin có acid lactic, phosphat Muối của acid lactic làm tăngtốc phản ứng rất nhanh, dd đệm phosphat không những tăng tốc phản ứng mà còn tăng phản ứnghoá nâu dd glucose tinh khiết

2 BIẾN ĐỔI CỦA TINH BỘT.

2.1 Biến đổi do tinh bột tạo thành hồ.

Tinh bột hồ hóa là một quá trình phá vỡ liên kết giữa các phân tử của và các phân tử tinh bột trong sựhiện diện của nước và nhiệt độ Khi hạt tinh bột được xử lý đồng thời bằng nhiệt và ẩm thì sẽ xảy ra

hydroxyl phân cực Khi đó độ nhớt của huyền phù tinh bột tăng mạnh vì các hạt trương phồng kết dínhvào nhau Nếu tiếp tục kéo dài việc xử lý thủy nhiệt có thể gây ra nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từngphần và hòa tan phần nào các phân tử cấu thành của tinh bột, kèm theo giảm độ nhớt của dung dịch.

Cơ chế: Sự xâm nhập của nước tăng ngẫu nhiên trong cấu trúc hạt nói chung và giảm số lượng và kíchthước của khu vực tinh thể Tinh thể khu vực không cho phép nhập cảnh nước Nhiệt gây ra các khuvực đó trở nên khuếch tán, do đó các chuỗi bắt đầu tách ra thành một hình thức vô định hình

Khi dung dịch rất đậm đặc thì tinh bột hình thành gel, lúc đó độ nhớt lại tăng lên và đôi khi còn tạo kếttủa Hiện tượng này cũng xảy ra đôi khi với dung dịch ít đậm đặc hơn nhưng được làn lạnh nhanhchóng hoặc để yên

Khi có mặt các đường như chất hút nước, các mono và diglixerit( tạo phức với amilose) cũng có tácdụng làm giảm sự trương phồng của các hạt tinh bột Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạngthái đầu có mức độ oxi hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa

Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định Tùy điều kiện hồ hóanhư nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kich thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bộtbiến đổi một cách rộng lớn

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa (t0C)

Việc khởi của hồ hóa được gọi là T-bắt đầu T cao điểm là vị trí nơi mà các phản ứng thu nhiệt xảy ratối đa T-kết luận là khi tất cả các hạt tinh bột hồ hóa đầy đủ, và đường cong vẫn ổn định.

2.2 Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme.

2.2.1 Sơ lược về sự thủy phân.

Tinh bột là carbohydrate dự trữ phổ biến nhất trong thực vật Tinh bột được sử dụng bởi chính thực vật,bởi vi khuẩn và các sinh vật bậc cao hơn vì có các enzym đa dạng có thể xúc tác thủy phân tinh bột.Thường xảy ra trong quá trình nhào và ủ bột

Dưới tác dụng của enzyme amylase tinh bột sẽ bị đường hóa một phần Tác dụng đường hóa củaenzyme amilase xúc tiến sự lên men bột nhào và làm chất lượng sản phẩm tốt hơn

Ở giai đoạn đầu của quá trình nướng bánh, nhiệt độ chưa đủ cao để làm mất các hoạt tính của enzymenên sự thủy phân tinh bột thường xảy ra tương đối mạnh

Nhiệt độ tăng lên phù hợp với nhiệt độ tối thích của enzyme, và một phần tinh bột bị hồ hóa sẽ làm chotác động của enzyme dễ dàng hơn

Sự thủy phân tinh bột có ý nghĩa trong công nghiệp thực phẩm và chế biến các món ăn

Trong hai thành phần của tinh bột, Amylopectin biểu thị những thách thức lớn cho các hệ thống enzymhydrolytic Điều này là do có nhánh alpha -1,6 chiếm khoảng 4-6% của glucose Hầu hết các enzymhydrolytic được dùng cho alpha glucosidic -1,4- Liên kết alpha glucosidic -1,6 cũng phải được tách ra

để thủy phân hoàn toàn Amylopectin thành glucose Một số các thử nghiệm gần đây ấn tượng nhấttrong sự phát triển của các enzym mới có liên quan tới enzym cắt mạch nhánh

Có ba giai đoạn trong việc chuyển đổi tinh bột:

1 Gel hoá, liên quan đến việc hoà tan các hạt tinh bột để tạo thành dạng huyền phù nhớt;

2 Dịch hoá, liên quan đến các thủy phân một phần của tinh bột, với sự giảm thích hợp độ nhớt

3 Đường hoá, liên quan đến việc sản xuất glucose và maltose bằng cách tiếp tục thủy phân thêm

a-Amylase Bacillus amyloliquefaciens Chỉ liên kết a-1,4 Oligosaccharide được tách ra để

cho a-dextrins và chủ yếu maltose (G2), G3, G6 và G7oligosaccharides

B licheniformis

Chỉ liên kết a-1,4 Oligosaccharide được tách ra đểcho a-dextrins và chủ yếu maltose, G3, G4 và G5oligosaccharides

Aspergillus oryzae , A giê

Ni-Chỉ liên kết a-1,4 Oligosaccharide được tách ra để choa-dextrins và chủ yếu maltose và G3 oligosaccharidesSaccharifyinga-

b-Amylase Malted lúa mạch Chỉ liên kết a-1,4 được tách ra, để cho dextrins giới hạn

và b-maltoseGlucoamylase A niger Liên kết a-1,4 và a-1,6 được tách ra, để cho b-glucosePullulanase B acidopullulyticus Chỉ liên kết a-1,6 được tách ra để cung cấp cho

maltodextrins mạch thẳng

2.2.2 Thủy phân tinh bột bằng enzym amylase.

Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong giới sinh vật Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủyphân, xúc tác phân giải nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:

Exoamylase gồm có β-amylase và γ-amylase Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu khôngkhử của chuỗi polysaccharide

 Cơ chế hoạt động của enzyme amylase: