hoàn thiện quy trình sản xuất cơm rượu

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang iv TÓM TẮT Hoàn thiện qui trình sản xuất cơm rượu được thực hiện dựa trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của tỉ

KHOA NÔNG NGHI

BỘ MÔN CÔNG NGH

NGUY

HOÀN THI

LU Chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

MSSV: 2111681 Lớp: CB1108A1

Năm 2014

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm

PHÊ DUYỆT LUẬN VĂN

Đề tài “HOÀN THIỆN QUI TRÌNH SẢN XUẤT CƠM RƯỢU” do Nguyễn Ngọc

Thúy Vy thực hiện Luận văn đã báo cáo trước hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Đại học và được hội đồng thông qua

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình luận văn nào trước đây

LỜI CẢM TẠ

Xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Nguyễn Bảo Lộc, người trực tiếp hướng dẫn, đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian đề tài được thực hiện

Chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Cần thơ, thầy cô của bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt những năm học qua

Đồng thời, gửi lời cảm ơn đến tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của bộ môn đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu Xin cảm ơn tất cả các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm K37 đã giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian qua

Chân thành cảm ơn Cần Thơ, ngày 9 tháng 12 năm 2014

Nguyễn Ngọc Thúy Vy

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang iv

TÓM TẮT

Hoàn thiện qui trình sản xuất cơm rượu được thực hiện dựa trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước/nếp, loại men, tỉ lệ men, nhiệt độ và thời gian lên men đến hàm lượng rượu sinh ra, hàm lượng đường khử còn lại và giá trị cảm quan sản phẩm

Kết quả nghiên cứu cho thấy cơm rượu có chất lượng tốt khi nấu nếp với hình thức hấp cách thủy; loại men sử dụng là men mua tại chợ Cái Răng với tỉ lệ men là 1,12g/100g nếp và lên men ở nhiệt độ phòng trong 72 giờ cho sản phẩm cơm rượu có giá trị cảm quan cao nhất

Từ khóa: cơm rượu, bánh men, hàm lượng rượu, hàm lượng đường, lên men

MỤC LỤC

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1GIỚI THIỆU 1

1.2MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1NGUYÊN LIỆU: 3

2.1.1 Gạo nếp 3

2.1.1.1 Nguồn gốc và cấu tạo 3

2.1.1.2 Chỉ tiêu chất lượng của gạo nếp 4

2.1.1.3 Các loại gạo nếp dùng làm cơm rượu 4

2.1.1.4 Ưu điểm của việc chọn gạo nếp để làm cơm rượu 6

2.1.2 Bánh men 7

2.1.2.1 Định nghĩa 7

2.1.2.2 Phân loại 8

2.1.2.3 Hệ vi sinh vật trong bánh men 8

2.1.3 Nước dùng trong lên men 10

2.1.4 Đường Sucrose 11

2.1.4.1 Định nghĩa 11

2.1.4.2 Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng 11

2.2 KĨ THUẬT LÊN MEN CƠM RƯỢU 13

2.2.1 Khái quát quá trình lên men cơm rượu 13

2.2.1.1 Quá trình đường hóa 13

2.2.1.2 Quá trình rượu hóa 14

2.2.1.3 Quá trình lên men lactic 15

2.2.2 Các biến đổi trong quá trình lên men 15

2.2.2.1 Biến động về số lượng của hệ vi sinh vật trong quá trình lên men cơm rượu 15

2.2.2.2 Sự biến động về thành phần hóa học của cơm rượu 16

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 17

2.2.3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ men và chất lượng men giống 17

2.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 17

2.2.3.3 Ảnh hưởng của pH 17

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang vi

2.2.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch lên men 18

2.2.3.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men 18

2.2.3.6 Ảnh hưởng của oxy 18

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 20

3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm 20

3.1.2 Nguyên vật liệu 20

3.1.3 Hóa chất 20

3.1.4 Thiết bị dụng cụ 20

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm 20

3.2.2 Chuẩn bị mẫu 21

3.2.3 Phương pháp phân tích 21

3.3NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 24

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước/gạo đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 24

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 24

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 25

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/nếp đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 27

4.2 Ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 29

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 33

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49

5.1 KẾT LUẬN 37

5.2 ĐỀ NGHỊ 37

PHỤ LỤC 38

Phụ lục A Các phương pháp phân tích 38

Phụ lục A.1 Xác định hàm lượng đường khử trong dịch đường hóa bằng phương pháp BERTRAND 38

Phụ lục A.2 Xác định nồng độ rượu theo phương pháp chưng cất 39 Phụ lục A.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 40 Phụ lục B Kết quả thống kê 43 Phụ lục B 1 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/nếp đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu………… 43 Phụ lục B 2 Ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 46 Phụ lục B 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Gạo nếp 3

Hình 2 Bánh men 7

Hình 3 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 9

Hình 4 Các loại nấm mốc trong bánh men 9

Hình 5 Cân điện tử 22

Hình 6 Hệ thống chưng cất rượu 22

Hình 7 Đồ thị biểu diễn hàm lượng rượu sinh ra của 4 tỉ lệ nước/nếp 27

Hình 8 Đồ thị biễu diễn hàm lượng đường khử còn lại (%) của 4 tỉ lệ nước/nếp.27 Hình 9 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/nếp đến giá trị cảm quan sản phẩm 28

Hình 10 Đồ thị biểu diễn hàm lượng rượu sinh ra của sản phẩm khi sử dụng 2 loại men Cần Thơ và Cái Răng với các tỉ lệ men tương ứng 29

Hình 11 Đồ thị biểu diễn hàm lượng đường khử còn lại của sản phẩm khi sử dụng 2 loại men Cần Thơ và Cái Răng với các tỉ lệ men tương ứng 30

Hình 12 Ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến giá trị cảm quan sản phẩm cơm rượu 32

Hình 13 Đồ thị biểu diễn hàm lượng rượu sinh ra khi lên men cơm rượu ở hai điều kiện nhiệt độ và các khoảng thời gian tương ứng với từng nhiệt độ 33

Hình 14 Đồ thị biểu diễn hàm lượng đường khử còn lại khi lên men cơm rượu ở hai điều kiện nhiệt độ và các khoảng thời gian tương ứng với từng nhiệt độ 33

Hình 15 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến giá trị cảm quan sản phẩm cơm rượu 35

Hình 16 Sản phẩm cơm rượu 37

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Thành phần hóa học của gạo nếp thường 5

Bảng 2 Thành phần hóa học của gạo nếp than 6

Bảng 3 Tỉ lệ amylopectin của các loại nguyên liệu 7

Bảng 4 Các yêu cầu về nước dùng trong lên men 10

Bảng 5 Các chỉ tiêu cảm quan 11

Bảng 6 Các chỉ tiêu lý – hóa 11

Bảng 7 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/nếp đến hàm lượng rượu sinh ra và hàm lượng đường còn lại trong dịch lên men 28

Bảng 8 Ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến hàm lượng rượu sinh ra trong dịch lên men 30

Bảng 9 Ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến hàm lượng đường còn lại trong dịch lên men 31

Bảng 10 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến hàm lượng rượu sinh ra trong dịch lên men 32

Bảng 11 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến hàm lượng đường còn lại trong dịch lên men 34

Bảng 12 Bảng tra thể tích dung dịch đường chuẩn 39

Bảng 13 Bảng đánh giá cảm quan sản phẩm cơm rượu 39

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 1

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 GIỚI THIỆU

Rượu nếp cái hay còn gọi là cơm rượu, là một loại thực phẩm có cồn không qua chưng cất, được chế biến từ gạo nếp theo cách dùng gạo nếp nấu chín thành xôi, để nguội và ủ với men rượu, sau đó cho lên men thành rượu Đây là loại thực phẩm truyền thống đơn giản, rẻ tiền nhưng lại rất bổ dưỡng và có lợi cho sức khỏe con người Tại xã Trung Thạnh, huyện Cờ Đỏ, Tp Cần Thơ nghề cơm rượu đã có trên 30 năm, trải qua hàng chục năm phát triển nghề cơm rượu Hiện nay, trong số hơn 70 gia đình làm nghề cơm rượu, đã có hơn 10 hộ chuyên làm cơm rượu thuê, bỏ mối cho những người bán lẻ

Tháng 11 năm 2009, TP Cần Thơ đã đăng ký xây dựng thương hiệu 6 sản phẩm đặc trưng vùng sông nước miền Tây Trong đó, cơm rượu xã Trung Thạnh, huyện Cờ

Đỏ vinh dự là 1 trong số 6 sản phẩm đặc trưng này Điều này hứa hẹn mở ra nhiều cơ hội phát triển ngành nghề cơm rượu truyền thống nơi đây Cơm rượu Trung Thạnh hiện nay đã được cấp giấy chứng nhận nhãn hiệu bởi cục Sở hữu trí tuệ vào năm 2013 Mặc dù người dân đã có kinh nghiệm sản xuất cơm rượu rất lâu đời, có nhiều hộ gia đình làm nghề cơm rượu qua vài thế hệ, nhưng đến nay quy trình sản xuất của các hộ dân nơi đây rất nhỏ lẻ và hoàn toàn thủ công nên năng suất sản xuất chưa cao, tốn thời gian và nhân công Mỗi hộ dân có cách làm rất khác nhau và chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của mỗi người, do vậy chất lượng cơm rượu chưa đồng đều và ổn định, sản phẩm rất nhanh hư hỏng, đòi hỏi sản phẩm làm ra phải được tiêu thụ trong ngày Nguyên nhân gây hư hỏng cơm rượu do nhiều yếu tố như nguồn nguyên vật liệu, môi trường, phương pháp, thao tác sản xuất Trong quá trình sản xuất cơm rượu, giai đoạn

vò viên cơm rượu gây khó khăn nhất cho người dân, gây ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cơm rượu, đòi hỏi nghiêm ngặt vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, thao tác phải nhanh lẹ, tốn nhiều công sức

Việc tiêu thụ sản phẩm cơm rượu của người dân hiện nay gặp nhiều khó khăn, chủ yếu được bán dạo tại các tỉnh lân cận và bán lẻ ở chợ địa phương Nguyên nhân là

do sản phẩm chưa có nhãn hiệu, chủ yếu được đóng gói vào bịch nylon rất dễ vỡ làm mất giá trị thẩm mỹ và nhiễm khuẩn dẫn đến chất lượng giảm, do vậy chưa được niềm tin của người tiêu dùng Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm giảm hiệu quả kinh tế của hộ dân

Vì vậy, để hỗ trợ người dân nâng cao khả năng sản xuất, sản phẩm cơm rượu đạt chất lượng và ổn định thì cần phải ứng dụng kỹ thuật, trang thiết bị để xây dựng tổ hợp tác sản xuất tập trung, đồng thời xây dựng quy trình sản xuất chuẩn có thể quản lý

tốt các khâu sản xuất, kể cả nguồn nước trong sản xuất phải đảm bảo sạch không nhiễm khuẩn, nguồn men phải có nguồn gốc và chất lượng tốt, nơi sản xuất sạch sẽ tránh xa nơi ô nhiễm, người tham gia sản xuất phải được tập huấn kiến thức về an toàn

vệ sinh thực phẩm

Dự án xây dựng quy trình sản xuất, đóng gói, bảo quản cơm rượu quy mô bán công nghiệp sẽ mở rộng quy mô sản xuất, sản phẩm đạt chỉ tiêu an toàn thực phẩm, được đóng gói đảm bảo và có nhãn hiệu uy tính nên sản phẩm dễ dàng thu hút thị hiếu người tiêu dùng, niềm tin của người tiêu dùng đối với sản phẩm cơm rượu Từ đó, cơm rượu dễ dàng mở rộng thị trường vào trong các siêu thị, nhà hàng, cửa hàng thực phẩm…góp phần khẳng định vị thế của sản phẩm cơm rượu lên men truyền thống so với các sản phẩm lên men khác Đặc biệt sau khi đã xây dựng được thương hiệu cơm rượu Trung Thạnh sẽ là điều kiện thuận lợi để quảng bá đặc sản địa phương, nâng cao giá trị sản phẩm, góp phần đưa sản phẩm đến các địa phương khác cũng như các tỉnh của Đồng bằng sông Cửu Long

Để xây dựng qui trình sản xuất cơm rượu, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

’’Hoàn thiện quy trình sản xuất cơm rượu”

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này gồm các mục tiêu chính:

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nếp đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu

 Khảo sát ảnh hưởng của giống men và hàm lượng men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu

 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến chất lượng của sản phẩm cơm rượu

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 3

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

b Cấu tạo:

Hạt lúa nếp được chia thành 5 phần chính:

 Mày thóc: tùy theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài khác nhau, nói chung độ dài không vượt quá 1/3 chiều dài vỏ trấu Mày thóc thường

có màu vàng nhạt hơn vỏ trấu Trên mày nổi rõ những đường gân Trong quá trình bảo quản, do sự cọ xát giữa các hạt thóc nên phần lớn mày thóc bị rụng ra làm tăng lượng tạp chất trong khối thóc

 Lớp vỏ: là bộ phận bảo vệ cho phôi và nội nhũ khỏi bị tác động cơ học từ bên ngoài Lớp vỏ được phân làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt

 Lớp aleuron: là lớp tế bào dày bao bọc nội nhũ và phôi.Có cấu tạo chủ yếu là protid (35-45%), lipid (8-9%), vitamin và tro (11-14%), đường (6-8%), xenlulose (7-10%), pentosan (15-17%)

 Nội nhũ: là thành phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt Thành phần hoá học của nội nhũ chủ yếu là tinh bột và protid, ngoài ra còn chứa 1 lượng nhỏ lipid, muối khoáng, cenlulose và một số sản phẩm phân giải của tinh bột như dextrin, đường…

 Phôi: khi hạt nảy mầm thì phôi sẽ phát triển thành cây non, vì vậy trong phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển ban đầu

Nằm ở góc dưới nội nhũ, thuộc loại đơn diệp tử, đây là bộ phận biến các chất

dữ trự trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm Phôi chứa nhiều protid, lipid, vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm tới 66% lượng vitamin B1 trong toàn hạt thóc)

Phôi có cấu tạo xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lí mạnh nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và vi sinh vật tấn công gây hại; khi xay xát, phôi thường vụn nát và thành cám (Lê Vĩnh Thảo, 2004)

2.1.1.2 Chỉ tiêu chất lượng của gạo nếp

 Cảm quan: hạt nếp giữ được mùi thơm, màu sắc tự nhiên và có độ đồng nhất cao

 Vật lí: kích thước hạt phải đồng đều

 Hóa học: giữ được hàm lượng các chất sau chà xát như vitamin nhóm B, nhất là vitamin B1, độ ẩm an toàn là 11 – 13%, tùy thời gian bảo quản, nói chung độ

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 5

Bảng 1 Thành phần hóa học của gạo nếp thường

c Nếp cẩm (gạo nếp than)

Nếp cẩm dùng phải còn nguyên lớp vỏ lụa và lớp cám vì thế rất giàu dinh dưỡng, đặc biệt là protein, lipid, các nguyên tố vi lượng và vitamin nhất là vitamin D

Do đó có tác dụng bồi bổ cơ thể, giúp ăn ngon miệng, kích thích tiêu hóa

Hiện nay, người dân Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc của hạt gạo Nếp than chia làm 2 loại:

 Nếp than đen huyền

 Nếp than hồng đỏ

Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm làm ra sẽ mang màu đặc trưng của loại gạo được dùng

Bảng 2 Thành phần hóa học của gạo nếp than

2.1.1.4 Ưu điểm của việc chọn gạo nếp để làm cơm rượu

Tinh bột gạo nếp chứa hầu hết là amylopectin ( 100%)

Amylopectin là một polymer ở dạng xoắn-nhánh, gồm khoảng 2000 gốc glucose được nối với nhau qua cầu oxy α – 1,4 – glucoside ở mạch chính và α – 1,6 – glucoside ở mạch nhánh

Amylopectin như một loại chất kết dính co giãn được, liên kết các tinh thể amylose lại với nhau

Mặc dù amylopectin không tan trong nước nóng nhưng do nó có khả năng trương phồng khi bị hồ hóa nên tạo điều kiện cho enzyme glucoamylase tác dụng dễ dàng hơn, do đó khả năng thủy phân tinh bột cao hơn

Ngoài ra, do sự vắng mặt của amylose trong gạo nếp nên làm cho các hạt tinh bột có khe hở rộng, ít xơ nên tinh bột không có khả năng giữ nước Do đó, tinh bột của gạo nếp dễ thủy phân hơn, thu được nhiều đường hơn (Trịnh Thị Hồng,1993)

Bảng 3 Tỉ lệ amylopectin của các loại nguyên liệu

Bánh men là môi trường để giữ giống vi sinh vật, bao gồm hỗn hợp nấm men, nấm mốc và vi khuẩn

Để sản xuất truyền thống, bánh men phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Phải có các vi sinh vật tổng hợp enzyme amylase để chuyển hóa tinh bột thành đường

 Phải có các loại nấm men (có khi cả vi khuẩn và nấm mốc) có khả năng chuyển hóa đường thành rượu

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

2.1.2.2 Phân loại

Mỗi địa phương, mỗi dân tộc có phương pháp sản xuất riêng Để sản xuất bánh men người ta dùng các vị thuốc từ các loại thảo mộc khác nhau, trộn chung với bột gạo và bánh men giống

Tùy thuộc vào từng địa phương, việc sử dụng các vị thuốc là rất khác nhau Có thể chia thành 3 loại:

 Bánh men rượu không có thuốc Bắc

 Bánh men rượu có thuốc Bắc

 Bánh men rượu có lá rừng chứa tinh dầu (bánh men lá)

a Bánh men rượu không có thuốc Bắc

Thành phần chính của bánh men thường là bột gạo và giống vi sinh vật (men giống)

Ở bánh men không thuốc Bắc người ta cho thêm một ít kháng sinh để ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật

b Bánh men rượu có thuốc Bắc

Thành phần chính: bột gạo, giống vi sinh vật, vị thuốc Bắc

Việc cho thuốc Bắc vào được cho rằng có tác dụng kích thích sinh trưởng của

vi sinh vật trong bánh men, có khả năng sát trùng, ngoài ra còn có tác dụng tạo hương

vị đặc trưng cho món cơm rượu (Nguyễn Văn Hiếu, 1993)

c Bánh men rượu có lá rừng chứa tinh dầu (bánh men lá)

Loại này thường được đồng bào dân tộc thiểu số sản xuất và tiêu thụ Đồng bào các dân tộc thiểu số thường dùng bánh men lá để sản xuất rượu cần Chất lượng rượu phụ thuộc rất nhiều vào số lượng và thành phần các loại lá này Có ba loại: bánh men 1

lá, 2 lá và 3 lá (Nguyễn Văn Hiếu, 1993)

2.1.2.3 Hệ vi sinh vật trong bánh men

a Nấm men

Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men Chúng gồm 2 chi khác nhau:

 Endomycopsis (chủ yếu là E.fibuligenes)

 Saccharomyces (chủ yếu là S.cerevisiae)

 E.fibuligenes 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 cerevisiae có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau

như glucoza, saccharoza, maltoza, fructoza, raffinoza, galactoza Chúng có khả

chịu được độ axit

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 9

Hình 3 Nấm men Saccharomyces cerevisiae

0,02-0,025% Đặc điểm này rất thuận lợi cho nên khi cần sử dụng thuốc sát trùng Đặc điểm quan trọng hơn hết là loài nấm men này có khả năng lên men các loại nguyên liệu rất khác nhau như: gạo, ngô, khoai, sắn với lượng đường trong dung dịch từ 12-14% có khi 16-18% Nồng độ rượu trong dung dịch lên men là 10-12% Nhiệt độ lên

Ngoài 2 chi nấm men cơ bản trên, trong men thuốc Bắc còn thấy nhiều loài nấm men dại khác Chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển hóa đường thành cồn, tuy rằng sự chuyển hóa này còn thấp Điều đặc biệt là các loài nấm

nồng độ 0,005-1% (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

b Nấm mốc

Nấm mốc gồm có Aspergillus oryzae, A.flavus, A.awamorri, A.usami, A.niger,

Mucor, Rhizopus, Penicilum và Amylomyces rouxii…Nấm mốc sinh enzyme amylase

đường hóa tinh bột.( Lương Đức Phẩm, 2010)

Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rouxii có nhiều đặc tính rất quí như khả năng chịu nhiệt

Mucor Penicillum Aspergillus niger Rhizopus

Hình 4 Các loại nấm mốc trong bánh men

c Vi khuẩn

Trong bánh men thuốc Bắc thấy nhiều loài vi khuẩn phát triển Trong đó thấy chủ yếu là loài vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic Các loài vi khuẩn thường làm chua môi trường Thời gian đầu của quá trình lên men, quá trình này xảy ra là có lợi vì pH của môi trường do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm mốc phát triển Tuy nhiên, pH xuống quá thấp lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men Mặt khác nếu trong dịch lên men có mặt của oxy thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành axit acetic Quá trình này làm tổn hao lượng cồn tạo thành Ngoài ra trong bánh men còn

có nhiều loại vi khuẩn khác chưa xác định được (tạm xếp vào loại vi khuẩn tạp nhiễm)

Như vậy, bánh men dùng để sản xuất các thực phẩm truyền thống là chế phẩm

vi sinh vật rất đặc biệt Trong đó có sự tồn tại hài hòa nhiều vi sinh vật khác nhau Bánh men thuốc Bắc là nguyên liệu quan trọng để làm cơm rượu Nó quyết định đến chất lượng của cơm rượu như: hàm lượng đường, rượu, hương thơm

Trong bánh men có sự tạp nhiễm nhưng không gây hại cho sản phẩm chứng tỏ vi sinh vật chủ yếu trong bánh men kháng tốt với các loại vi sinh vật gây hại (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

2.1.3 Nước dùng trong lên men

Nước dùng trong các xí nghiệp lên men phải đáp ứng được những yêu cầu về nước uống, không có mùi vị, không màu, trong suốt

Các yêu cầu về nước uống như sau:

Bảng 4 Các yêu cầu về nước dùng trong lên men

Hàm lượng các chất, mg/l, không quá:

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 11

Số lượng trực khuẩn đường ruột trong 1 lít nước

6 Dư lượng SO2, ppm, không lớn hơn 7

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 13

2.2 KĨ THUẬT LÊN MEN CƠM RƯỢU

2.2.1 Khái quát quá trình lên men cơm rượu

Lên men cơm rượu là lên men ở trạng thái rắn trong đó có sự phát triển đồng thời của một hệ vi sinh vật là dạng lên men hỗn hợp

Quá trình lên men gồm hai giai đoạn: giai đoạn đường hóa và giai đoạn rượu hóa Hai giai đoạn này diễn ra đồng thời trong khối cơm nếp Ngoài ra còn có quá trình lên men lactic

2.2.1.1 Quá trình đường hóa

Do sự phát triển của nấm mốc Mucor rouxii, Rhizopus delemar, các loại nấm men thuộc Endomycopsis, tinh bột được chuyển hóa thành đường Men giống là hỗn

hợp bao gồm cả nấm men, nấm mốc và vi khuẩn, vì thế khi rắc men vào nguồn tinh bột, trước tiên nấm mốc sẽ phát triển sinh ra nhiều loại enzyme amylase, trong đó α-amylase, β-amylase và γ-amylase là những enzyme tiêu biểu cho quá trình thủy phân giải tinh bột thành đường glucose Bản chất của các enzyme này là các enzyme cảm ứng do đó nguyên liệu là loại chứa nhiều tinh bột kích thích quá trình tổng hợp

enzyme rất mạnh mẽ Mặt khác, các loại nấm men như Endomycopsis và

Saccharomyces cerevisiae rất tích cực trong việc chuyển hóa đường thành rượu

ethylic, lượng glucose được nấm mốc tạo ra sẽ được nhanh chóng chuyển hóa thành rượu, một phần phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chính vi sinh vật

đó, vì thế khối lên men không xảy ra hiện tượng kìm hãm ngược của glucose (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột dưới tác dụng của hệ enzyme amylase:

 Giai đoạn dextrin hóa: α-amylase phân cắt liên kết 1,4-glucoside bên trong phân tử tinh bột một cách ngẫu nhiên tạo ra một lượng lớn dextrin phân tử thấp, độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh)

 Giai đoạn đường hóa: giai đoạn này gồm hoạt động phối hợp của cả 3 loại enzyme α-amylase, β-amylase và γ-amylase

 α-amylase

Các dextrin bậc thấp vừa được tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo thành các tetramaltose và trimaltose Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-amylase cho tới monosaccharide Dưới tác dụng của α-amylase, amylose sẽ bị phân giải khá nhanh tạo thành oligosaccharide gồm 6÷7 gốc glucose Các oligosaccharide tiếp tục bị phân cắt tạo thành 87% maltose và 13% glucose

α-amylase

β-amylase γ-amylaseα-amylase

 β-amylase

Bên cạnh hoạt động của α-amylase, thì enzyme β-amylase cũng xúc tác sự thủy phân liên kết α-1,4 glycoside trong tinh bột, phân cắt tuần tự gốc maltose ở đầu không khử Khác với α-amylase, β-amylase hầu như không thủy phân hạt tinh bột mà thủy phân mạnh mẽ hồ tinh bột β-amylase phân giải 100% amylose và 54÷58% amylopectin thành maltose Khi tới liên kết α-1,4 glycoside gắn với liên kết α-1,6 glycoside, thì β-amylase sẽ ngừng tác dụng, phần saccharose còn lại là các dextrin phân tử lớn chứa nhiều liên kết α-1,6 glycoside

 γ-amylase

Ngoài khả năng phân cắt liên kết α-1,4 glycoside thì enzyme γ-amylase còn có khả năng phân cắt liên kết α-1,6 glycoside Nó thủy phân polysaccharide kiểu như maltose từ đầu không khử tuần tự thành từng gốc glucose Do đó, nhờ vào hoạt động của γ-amylase mà các polysaccharide bị thủy phân tạo một lượng glucose lớn, cung cấp cho quá trình lên men rượu (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Phương trình tổng quát

(C6H10O5)n ( C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6 Tinh bột Dextrin (x < n) Maltose Glucose

2.2.1.2 Quá trình rượu hóa

Quá trình chuyển hóa đường thành rượu được thực hiện bởi: Saccharomyces

cerevisiae: đóng vai trò cơ bản, Mucor và Rhizopus sp, Endomycopsis sp ( Nguyễn

Đức Lượng, 2002)

Quá trình rượu hóa là quá trình hết sức phức tạp, trải qua rất nhiều giai đoạn chuyển hóa từ đường thành rượu nhờ sự tham gia của nhiều ezyme khác nhau Các ezyme tham gia quá trình rượu hóa nằm trong tế bào nấm men Thực chất của quá trình lên men này là quá trình trao đổi chất của nấm men trong môi trường chứa đường

và tạo ra sản phẩm trao đổi chất là ethanol cùng một số sản phẩm phụ khác

Trong quá trình này đường sẽ được chuyển hóa thành acid pyruvic theo con đường EMP ở giai đoạn chuyển hóa từ 3 – P – Glyceraldehid thành acid 1,3 – P –

về sau sẽ được sử dụng để khử acetaldehid tạo thành rượu ethylic (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

β-amylase

+ H 2 O

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 15

(Acetaldehyde) (Ethanol)

Phương trình tổng quát của quá trình lên men:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

2.2.1.3 Quá trình lên men lactic

Song song với quá trình lên men rượu, bên trong khối cơm nếp còn xảy ra quá

trình lên men do các vi khuẩn như: Lactobacillus, Streptococcus Đây là quá trình

chuyển hóa đường và các thành phần khác thành acid hữu cơ, chủ yếu là acid lactic

Đây là quá trình không mong muốn trong giai đoạn lên men, nhưng quá trình này xảy ra không mạnh do trong thời gian đầu lượng đường trong khối lên men chưa cao, vi khuẩn không cạnh tranh được với nấm men nên việc chuyển hóa đó xảy ra không mạnh

Đặc biệt lưu ý các quá trình chuyển hóa xảy ra xen kẽ nhau, hỗ trợ nhau tạo nên một quá trình chung hài hòa, cuối cùng ta thu được hỗn hợp bao gồm nhiều thành phần khác nhau, tạo nên mùi vị đặc trưng của cơm rượu (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

2.2.2 Các biến đổi trong quá trình lên men

2.2.2.1 Biến động về số lượng của hệ vi sinh vật trong quá trình lên men cơm rượu

Men cơm rượu là hỗn hợp vi sinh vật gồm nấm men, nấm mốc và vi khuẩn, giữa chúng có tác động tương hỗ trong quá trình lên men Khi cho men cơm rượu vào môi trường lên men thì đồng thời xảy ra một loạt các quá trình khác nhau, đầu tiên là quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật Đây chính là quá trình sinh sản và phát triển của vi sinh vật

Việc phân ra các giai đoạn phát triển của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn một cách rõ ràng là điều hết sức khó khăn Vì thực tế sự phát triển của các loài vi sinh vật trong khối lên men này diễn ra đồng thời nhưng không cùng một mức độ

Pyruvat decarbonxylase

dehidrogenase

a Giai đoạn 1: Hô hấp hiếu khí

Đây là giai đoạn để hệ vi sinh vật có trong bánh men thích nghi và làm quen với

môi trường Nấm mốc như Mucor, Rhizopusgia tăng sinh khối và có sự sinh tổng hợp

amylase thủy ngân tinh bột thành đường Giai đoạn này thực hiện trong điều kiện hiếu khí, thời gian 4 giờ

b Giai đoạn 2: Hoạt động của vi khuẩn

Có sự hoạt động của vi khuẩn acetic và vi khuẩn lactic Nhưng trong giai đoạn này vi khuẩn lên men acetic hoạt động kém (do môi trường cơ chất của vi khuẩn lên men acetic là rượu rất ít) Vi khuẩn lactic hoạt động chuyển hóa đường thành acid lactic làm pH môi trường giảm xuống (từ 6,3 xuống 4,6) Môi trường này không còn

thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn (pH thích hợp cho vi khuẩn lactobacillus phát

triển 5,5- 6,5) cộng với sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất cũng không thuận lợi cho sự phát triển nên số lượng vi khuẩn lactic giảm Nhưng môi trường acid lại thuận lợi cho sự phát triển của nấm men, nấm mốc

c Giai đoạn 3: Hoạt động của nấm men trong điều kiện kị khí

Tế bào nấm mốc tiếp tục thủy ngân tinh bột thành đường Tế bào nấm men sử dụng nguồn cơ chất là đường để tăng sinh khối Số lượng cao chứng tỏ vai trò quan trọng của nấm men trong giai đoạn sau (giai đoạn lên men mạnh) và điều kiện của môi trường thuận lợi cho lên men rượu Ở thời điểm này sự thủy phân tinh bột đã tạo một lượng nước giúp việc lên men dễ dàng hơn Cùng lúc đó lượng nấm mốc thủy giải tinh bột giảm ở cuối giai đoạn Cuối giai đoạn này sản phẩm được giữ trong tủ lạnh

2.2.2.2 Sự biến động về thành phần hóa học của cơm rượu

Các hoạt động trao đổi chất diễn ra song song với sự phát triển của vi sinh vật trên cơm nếp và một số sản phẩm tích lũy trong môi trường:

a Hàm lượng protein hòa tan:

Hàm lượng protein hòa tan tăng liên tục từ 0 – 70h Giai đoạn đầu của quá trình lên men hàm lượng này tăng nhanh (0 – 40h), sau đó chậm dần

Chính sự gia tăng số tế bào vi sinh vật thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp enzyme thực hiện các quá trình thủy phân cơ chất tạo nguồn dinh dưỡng, năng lượng cho sự phát triển của vi sinh vật

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 17

b Hàm lượng acid hữu cơ:

Hàm lượng acid hữu cơ tăng liên tục trong suốt quá trình lên men cho nên làm thay đổi pH trong quá trình lên men cơm rượu do đó giúp hạn chế sự nhiễm vi sinh vật

c Sự thay đổi của hàm lượng rượu ethylic:

Ở thời điểm đầu của quá trình lên men, hàm lượng rượu ethylic không đáng kể Sau 30h lượng rượu này tăng dần cho đến cuối thời điểm khảo sát

d Sự thay đổi hàm lượng glucose và hoạt tính của glucoamylase:

Ở giai đoạn đầu vi sinh vật đã sử dụng glucoamylase thủy giải tinh bột nếp tạo glucose cung cấp cho sự tăng trưởng sinh khối, tạo các sản phẩm trao đổi chất Hoạt tính của glucoamylase tăng dần và đạt cực đại ở 60h, sau đó giảm xuống có thể do hàm lượng cơ chất đã cạn kiệt Song song là sự tích lũy glucose tăng dần và đạt cực đại ở 60h, sau đó giảm xuống do bị thu hút vào quá trình lên men ethylic, lactic và các sản phẩm trung gian khác (Trịnh Thị Hồng, 1993)

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.2.3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ men và chất lượng men giống

Nếu lượng men cho vào ít hoặc có chất lượng kém thì lượng vi sinh vật không

đủ để thực hiện các quá trình chuyển hóa, hiệu suất thấp Ngược lại, nếu lượng men cho vào nhiều hoặc lượng vi sinh vật quá nhiều thì nguồn dinh dưỡng không đủ cung cấp cho hệ vi sinh vật phát triển, dẫn đến sự ức chế lẫn nhau hiệu suất lên men giảm

2.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật, mỗi loài vi sinh vật chỉ có một giới hạn nhiệt độ nhất định

Đối với quá trình lên men rượu, thì yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến sự trao

đổi chất của nấm men Nấm men Saccharomyces có nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn

ra chậm nhưng có thể hạn chế được hoạt động của các loài nấm men dại và vi sinh vật

có hại khác phát triển

2.2.3.3 Ảnh hưởng của pH

Vi sinh vật sống trong môi trường lỏng chịu ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp

chất và phát triển của vi sinh vật Sự ảnh hưởng này có thể xác định theo hai nhân tố:

nhân tố thứ nhất là sự tác dụng trực tiếp của ion H+ và OH- đến tính chất keo của tế bào, đến hoạt động của các enzyme; nhân tố thứ hai là sự tác dụng gián tiếp của pH môi trường đến tế bào (Lương Đức Phẩm, 2010)

Trong quá trình ủ cơm rượu thường khống chế pH khoảng 4,8 ÷ 5,2 nhằm kết hợp giữ cho enzyme amylase hoạt động chuyển hóa tinh bột và dextrin thành các loại đường có thể lên men được Nếu pH tăng thì khối lên men dễ bị nhiễm khuẩn, glycerin tạo ra nhiều hơn, do đó làm giảm hiệu suất lên men

2.2.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch lên men

Lượng chất hòa tan của môi trường có ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, nếu nồng độ dung dịch càng cao sẽ làm cho tế bào lâm vào tình trạng khô sinh lí (Bùi Quỳnh Hoa, 2009)

Nồng độ chất hòa tan có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men Thông thường, trong giới hạn nồng độ đường từ 2,5 ÷ 12% thì tốc độ lên men không thay đổi nhiều, nếu nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn thì cường độ lên men sẽ giảm đi đáng kể Nếu nồng độ quá cao sẽ tạo áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy trạng thái sinh

lí bình thường của nấm men Tùy thuộc vào chủng nấm men sử dụng và các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm lên men mà ta chọn nồng độ chất hòa tan ban đầu cho phù hợp

2.2.3.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men

Do sản phẩm tạo thành chưa xảy ra quá trình rượu hóa hoàn toàn, do vậy việc khống chế thời gian lên men là hết sức quan trọng Thời gian phải đủ dài để quá trình đường hóa xảy ra gần như hoàn toàn, trong khi đó quá trình lên men rượu chỉ vừa mới xảy ra, đảm bảo rượu ethylic thu được không vượt quá 3g/100g cơm rượu, tạo hương

vị tốt cho sản phẩm

2.2.3.6 Ảnh hưởng của oxy

Oxy là một trong các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của

vi sinh vật hiếu khí cũng như các quá trình trao đổi chất trong tế bào (Lương Đức Phẩm, 2010)

Quá trình lên men cơm rượu gồm hai giai đoạn: ủ hiếu khí và ủ yếm khí xảy ra liên tục Ở giai đoạn đầu (ủ hiếu khí), oxy rất cần thiết cho quá trình tăng simh khối của vi sinh vật (nấm men và nấm mốc) Đặc biệt là quá trình phát triển của nấm mốc

để sinh ra enzyme amylase thủy ngân tinh bột, do đó trong giai đoạn này tiến hành ủ

hở bằng cách đậy hờ nắp dụng cụ lên men hoặc sử dụng miếng vải mỏng đậy lên dụng

cụ lên men nhằm tránh vi sinh vật tạp nhiễm vào khối lên men, mà vẫn đảm bảo oxy cho nấm mốc hoạt động Nếu lượng oxy trong giai đoạn đầu quá ít thì quá trình đường

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 19

hóa và quá trình lên men rượu ethylic bị hạn chế, tốc độ lên men chậm lại, do không

đủ mật số tế bào vi sinh vật thực hiện các quá trình chuyển hóa Ngược lại, hàm lượng oxy quá nhiều thì tế bào sẽ tăng sinh và nảy chồi nhiều hơn, hàm lượng sản phẩm phụ cũng gia tăng

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm khoa Nông nghiệp

và Sinh học Ứng dụng trường Đại học Cần Thơ

Thời gian: Từ ngày 11/8/2014 đến ngày 11/11/2014

 Na2SO4 bão hòa 30%

 Xanh metylen 1% trong nước

 Fehling B: Kalinatritartrate 346g và 100g NaOH trong 1000 ml nước cất

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm Trang 21

3.2.2 Chuẩn bị mẫu

Nguyên liệu nếp đem vo sạch, ngâm trong nước ít nhất 4 giờ trước khi đem nấu, sau đó chắt bỏ nước ngâm, để ráo Đem nấu với các tỉ lệ nước khác nhau (nhân tố khảo sát), nếp chín trải ra mâm cho nguội, vo tròn thành viên có đường kính 1,5cm Men (nhân tố khảo sát) được nghiền mịn, lấy lượng men vừa đủ (nhân tố khảo sát), đem rắc đều lên các viên nếp đã được vo tròn Quấn lá chuối từng viên nếp, đặt vào trong hộp nhựa, không đậy nắp hộp 4 giờ để nấm mốc hoạt động Sau 4 giờ, đậy kín nắp bắt đầu lên men trong khoảng thời gian và nhiệt độ nhất định (nhân tố khảo sát) Kết thúc quá trình lên men, lấy từng viên cơm rượu ra, tách khỏi lá chuối, theo dõi lượng rượu sinh

ra và lượng đường khử còn lại trong dịch lên men (chỉ tiêu theo dõi), bổ sung thêm nước đường phèn để tiến hành đánh giá cảm quan (chỉ tiêu theo dõi)

3.2.3 Phương pháp phân tích

 Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp BERTRAND

 Xác định thể tích rượu tạo thành bằng phương pháp chưng cất

 Phương pháp đánh giá cảm quan theo thang điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (tự xây dựng)

Hình 5 Cân điện tử

Hình 6 Hệ thống chưng cất rượu