nghiên cứu điều kiện lên men rượu từ giống bắp vn2599

Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa.. - Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa.. *Nguồn: Nguyễn Công Hà

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN LÊN MEN RƯỢU

TỪ GIỐNG BẮP VN25-99

MSSV: 3113740 LỚP: VI SINH VẬT HỌC KHÓA 37

Cần Thơ, Tháng 11/2014

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN LÊN MEN RƯỢU

TỪ GIỐNG BẮP VN25-99

MSSV: 3113740 LỚP: VI SINH VẬT HỌC KHÓA 37

Trang 3

KÝ TÊN HỘI ĐỒNG

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Trang 4

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đại học

Tôi vô cùng biết ơn Cô Ngô Thị Phương Dung, người hướng dẫn đề tài, người Thầy đáng kính, đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những tri thức bổ ích, tác phong làm việc và tư duy khoa học Cô đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi cũng rất biết ơn Thầy Huỳnh Xuân Phong đã tận tình quan tâm, giúp đỡ

và cho tôi những góp ý quý báu trong quá trình thực hiện các thí nghiệm cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đại học

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy Phạm Hồng Quang, cố vấn học tập, người Thầy đáng kính đã luôn tận tình quan tâm, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại học Cần Thơ, Thầy cũng đã truyền đạt cho tôi những tri thức

bổ ích trong lĩnh vực lên men thực phẩm

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô đã giảng dạy và truyền đạt tri thức cho tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Cần Thơ

Xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Ngọc Thạnh, quản lý phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm và quý Thầy, Cô, anh, chị quản lý phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị học viên cao học, các bạn sinh viên của phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Con cảm ơn Cha, Mẹ vì đã động viên, chia sẻ cũng như tạo điều kiện thuận lợi giúp con học tập tốt

Sau cùng, kính chúc quý Thầy, Cô, Cha, Mẹ, các anh, chị và các bạn dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt

Nguyễn Trọng Nhân

Trang 5

TÓM LƯỢC

Nghiên cứu đã sử dụng nấm mốc Amylomyces rouxii và nấm men Saccharomyces cerevisiae để tiến hành lên men rượu với nguồn cơ chất bắp lai VN25-99 Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men được xác định là nguyên liệu bắp xử lý ở dạng mảnh

và hồ hóa trong 45 phút (độ rượu 7,06% v/v) Toàn bộ quá trình lên men

nước chan thích hợp được xác định là 60 mL (độ rượu 10,2% v/v) Quy trình lên men rượu từ giống bắp VN25-99 bước đầu đã được thiết lập.

Từ khóa: Amylomyces rouxii, bắp, lên men, rượu đế, Saccharomyces cerevisiae

Trang 6

MỤC LỤC

KÝ TÊN HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM TẠ

TÓM LƯỢC i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH BẢNG iv

DANH SÁCH HÌNH v

CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Tình hình sản xuất rượu bắp 2

2.2 Nguyên liệu trong quá trình sản xuất 2

2.2.1 Bắp 2

2.2.2 Vi sinh vật lên men rượu 5

2.2.3 Nước 7

2.3 Cơ sở lý thuyết lên men rượu 8

2.3.1 Nguyên lý quá trình lên men rượu 8

2.3.2 Cơ chế quá trình lên men rượu 8

2.3.3 Động học của quá trình lên men 9

2.4 Sản xuất bột nấm mốc Amylomyces rouxii và bột nấm men Saccharomyces cerevisiae 10

2.4.1 Sản xuất bột nấm mốc Amylomyces rouxii 10

2.4.2 Sản xuất bột nấm men Saccharomyces cerevisiae 12

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

3.1 Phương tiện thí nghiệm 14

3.1.1 Thời gian và địa điểm 14

3.1.2 Nguyên liệu 14

3.1.3 Hóa chất 14

3.1.4 Thiết bị và dụng cụ 14

Trang 7

3.2 Phương pháp nghiên cứu 15

3.2.1 Xử lý nguyên liệu bắp cho quá trình lên men 15

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa 16

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa 17

3.2.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ bột nấm mốc và bột nấm men khi chủng vào nguyên liệu 17

3.2.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích nước chan trong lên men rượu bắp 19

3.3 Phương pháp thống kê 20

3.4 Phương pháp phân tích 20

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 Xử lý nguyên liệu bắp cho quá trình lên men 21

4.2 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa 23

4.3 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa 25

4.4 Tỷ lệ phối trộn thích hợp của bột mốc và bột men 27

4.5 Ảnh hưởng của thể tích nước chan trong lên men rượu bắp 28

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 30

5.1 Kết luận 30

5.2 Đề nghị 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: CÁC HÌNH ẢNH

PHỤ LỤC 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ

PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊ

Trang 8

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Thành phần hóa học của bắp 4

Bảng 2 Giới hạn hàm lượng các ion trong nước 7

Bảng 3 Thời gian hồ hóa và trạng thái hạt bắp cho quá trình lên men 21

Bảng 4 Sự phát triển khuẩn ty và hình thành dịch rỉ trong quá trình đường hóa 23

Bảng 5 Thể tích dịch rỉ và độ Brix theo thời gian và nhiệt độ đường hóa 24

Bảng 6 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa 25

Bảng 7 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn bột mốc và bột men 28

Bảng 8 Ảnh hưởng của lượng nước chan đối với độ rượu 29

Bảng 9 Bảng tính đổi độ rượu ở các nhiệt độ khác nhau về 20°C Phụ lục 2 Bảng 10 Kết quả cách xử lý nguyên liệu hiệu quả cho quá trình lên men Phụ lục 3 Bảng 11 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa Phụ lục 3 Bảng 12 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa Phụ lục 3 Bảng 13 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ bột nấm mốc và bột nấm men khi chủng vào nguyên liệu Phụ lục 3 Bảng 14 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích nước chan trong lên men

rượu bắp Phụ lục 3

Trang 9

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Quy trình sản xuất bột mốc từ nấm mốc Amylomyces rouxii 11

Hình 2 Quy trình sản xuất bột men từ nấm men Saccharomyces cerevisiae 13

Hình 3 Sơ đồ thí nghiệm xử lý nguyên liệu bắp 16

Hình 4 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỷ lệ bột mốc và bột men chủng vào nguyên liệu 18 Hình 5 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích nước chan 19

Hình 6 Độ rượu thu được ở các nghiệm thức trạng thái bắp khác nhau 22

Hình 7 Độ Brix thu được trong quá trình đường hóa 25

Hình 8 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ rượu 26

Hình 9 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ rượu 27 Hình 10 Cân phân tích Phụ lục 1 Hình 11 Tủ ủ Phụ lục 1 Hình 12 Máy đo pH Phụ lục 1 Hình 13 Cồn kế Phụ lục 1 Hình 14 Nồi hấp khử trùng Phụ lục 1 Hình 15 Hệ thống chưng cất rượu Phụ lục 1 Hình 16 Brix kế Phụ lục 1 Hình 17 Quá trình đường hóa khối bắp Phụ lục 1 Hình 18 Tủ cấy Telstar Phụ lục 1 Hình 19 Quá trình rượu hóa khối bắp Phụ lục 1

Trang 10

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Trang 11

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Rượu là thức uống phổ biến và là một nét văn hóa đặc trưng của người Việt Nam trong các dịp Tết, lễ hội, các ngày nghỉ hay trong giao tiếp Rượu được chia làm hai loại: rượu chưng cất và rượu không qua chưng cất (thường là rượu vang, được làm

từ những loại quả có hàm lượng đường cao) Nấu rượu đế là nghề truyền thống

và phổ biến của nhiều vùng miền trong cả nước, với những bí quyết nấu rượu khác nhau đã tạo cho rượu những hương vị riêng biệt Hiện nay trên thị trường

có hơn 90% là rượu chưng cất với nhiều loại nguyên liệu khác nhau như gạo, nếp, bắp, khoai lang,… đã làm cho rượu thêm đa dạng và phong phú

Rượu chưng cất thường được lên men từ các loại ngũ cốc và dịch đường Chưng cất là quá trình tách rượu và tạp chất dễ bay hơi Nguyên liệu bắp là một loại ngũ cốc có hàm lượng tinh bột khá cao có thể ứng dụng để sản xuất rượu và mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể Bắp được trồng phổ biến ở nước ta từ vùng núi Bắc Bộ cho đến tận Đồng bằng Sông Cửu Long Đặc biệt, tại phía Nam, giống bắp lai VN25-99 cho thấy khả năng thích ứng tốt cùng với năng suất cao vì vậy được hầu hết người nông dân tin dùng Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào và góp phần

đa dạng hóa sản phẩm rượu đế, xác định các điều kiện phù hợp để làm tăng năng suất

lên men, đề tài “Nghiên cứu điều kiện lên men rượu từ giống bắp VN25-99”

được thực hiện

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tìm ra các điều kiện thích hợp trong quá trình lên men rượu từ đó xây dựng quy trình lên men rượu từ bắp VN25-99 nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào và góp phần đa dạng hóa sản phẩm rượu đế

Để thực hiện mục tiêu trên, đề tài đã thực hiện các bước sau:

- Xác định cách xử lý nguyên liệu hiệu quả cho quá trình lên men

- Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa

- Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa

- Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ bột nấm mốc và bột nấm men khi chủng vào nguyên liệu

- Khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích nước chan trong lên men rượu bắp

Trang 12

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tình hình sản xuất rượu bắp

Rượu là một trong những sản phẩm thực phẩm lên men đã được biết đến

từ rất lâu đời Ở Việt Nam có rất nhiều loại rượu truyền thống như: rượu cần, rượu gạo, rượu nếp, rượu nếp than, rượu bắp, rượu vang,… Trong đó, rượu bắp được biết đến như là đặc sản của các dân tộc vùng cao Tây Bắc như: Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai,…

Rượu bắp tuy ít được biết đến như các loại rượu khác nhưng là một nét văn hóa đặc trưng của một số vùng Tùy kinh nghiệm của từng địa phương, từng dân tộc,

sử dụng các loại men khác nhau sẽ có những vị rượu đặc trưng Nghề nấu rượu bắp ngày càng phát triển ở nước ta với nhiều thương hiệu nổi tiếng như: rượu bắp Bản Phố, rượu bắp Thanh Vân, rượu bắp Nà Hang,…

Công nghệ sản xuất rượu đã và đang là một công nghệ chuyên nghiệp lâu đời, phương pháp truyền thống là dựa vào kinh nghiệm và kỹ thuật thủ công Ngày nay, những thiết bị tự động hoá đang dần thay thế và đồng thời kiểm soát được chất lượng cũng như cải thiện được vấn đề vệ sinh trong quá trình sản xuất Công nghệ sản xuất rượu bắp ngày nay đã được tiến hành bằng máy móc, góp phần tăng năng suất và giữ chất lượng sản phẩm ổn định Phế thải của quá trình sản xuất rượu có thể tái sử dụng để chế biến thức ăn gia súc hay sấy khô làm phân bón hữu cơ, không còn là phế thải hay những sản phẩm gây ô nhiễm (nguồn: ngobap.wordpress.com, ngày 02/06/2014)

Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng ethanol để pha rượu, đáp ứng các nhu cầu về y tế, nhiên liệu và phục vụ các ngành công nghiệp khác Trong đó, ethanol được sản xuất từ bắp là chủ yếu Ở các nước có nền công nghiệp sản xuất rượu vang nổi tiếng như: Pháp, Ý, Tây Ban Nha,… ethanol được dùng để tăng thêm độ rượu hay dùng để pha chế các loại rượu mạnh

2.2 Nguyên liệu trong quá trình sản xuất

2.2.1 Bắp

Bắp (ngô hay bẹ) có danh pháp hai phần: Zea mays L ssp mays, là một loại

cây lương thực được thuần canh tại khu vực Trung Mỹ và sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ Bắp lan tỏa ra phần còn lại của thế giới sau khi có sự tiếp xúc của

Trang 13

người châu Âu với người châu Mỹ vào cuối thế kỷ 15, đầu thế kỷ 16 (nguồn: ngobap.wordpress.com, ngày 02/06/2014).

Bắp là một loại ngũ cốc quan trọng, đứng thứ ba sau lúa mì và lúa gạo

Là cây lương thực giàu dinh dưỡng hơn lúa mì và lúa gạo, góp phần nuôi sống gần 1/3 dân số trên toàn thế giới Sản lượng bắp trên thế giới trung bình hàng năm

từ 696,2 đến 723,3 triệu tấn (năm 2005-2007), trong đó nước Mỹ sản xuất 40,62% tổng sản lượng bắp và 59,38% do các nước khác sản xuất Sản lượng bắp xuất khẩu trên thế giới trung bình hàng năm từ 82,6 đến 86,7 triệu tấn Trong đó,

Mỹ xuất khẩu 64,41% tổng sản lượng bắp và các nước khác chiếm 35,59% (nguồn: ngobap.wordpress.com, ngày 02/06/2014)

Ở Việt Nam, bắp là cây lương thực đứng thứ 2 sau lúa gạo Diện tích gieo trồng

và năng suất, sản lượng bắp cũng tăng mạnh, từ hơn 200 ngàn hecta (ha) với năng suất

1 tấn/ha (năm 1960), đến năm 2009 đã vượt ngưỡng 1 triệu ha với năng suất 43 tạ/ha

So với các nước khác, năng suất bắp ở nước ta vẫn thuộc loại khá thấp Đặc biệt, tại một số địa phương miền núi, vùng sâu, vùng xa của các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Thanh Hóa, Quảng Nam, Lâm Đồng,… một số đồng bào dân tộc ít người sử dụng bắp là nguồn lương thực, thực phẩm chính nhưng sử dụng các giống bắp địa phương

và tập quán canh tác lạc hậu nên năng suất bắp ở đây chỉ đạt trên dưới 1 tấn/ha

Căn cứ vào các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng đất đai, tập quán canh tác, mùa vụ, cây bắp được gieo trồng tại 8 vùng chính theo các vùng sinh thái nông nghiệp trong cả nước: vùng bắp đồng bằng Bắc Bộ, vùng bắp Việt Bắc và Đông Bắc Bắc Bộ, vùng bắp Tây Bắc Bắc Bộ, vùng bắp Bắc Trung Bộ, vùng bắp Nam Trung Bộ, vùng bắp Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và vùng bắp đồng bằng sông Cửu Long (Dương Minh, 1999)

a Cấu tạo hạt bắp

Hạt bắp được cấu tạo bởi 5 phần chính là: mày hạt, vỏ hạt, lớp biểu bì, nội nhũ

và phôi hạt (Trần Văn Dư, 2011)

- Mày hạt: phần lồi ra ngoài ở cuối hạt, mày hạt là bộ phận đính hạt và lõi bắp

- Vỏ hạt: lớp màng mỏng bao quanh hạt để bảo vệ hạt

- Lớp biểu bì: nằm dưới lớp vỏ hạt Khối lượng vỏ và lớp biểu bì chiếm 5-11% khối lượng toàn hạt

Trang 14

- Nội nhũ: chiếm 75-83% khối lượng hạt và chứa đầy tinh bột, được phân biệt thành 2 miền: miền sừng và miền bột

- Phôi hạt: chiếm 10-15% khối lượng hạt, nằm ở phần đầu nhỏ của hạt, dưới lớp biểu bì, chứa tất cả các tế bào phát triển của cây bắp, đóng vai trò quan trọng nhất trong sự xuất hiện và phát triển của các quá trình sống

(*Nguồn: Nguyễn Công Hà, 2000)

Hiện nay và trong những năm tới, bắp vẫn là cây ngũ cốc có vai trò quan trọng đang được đầu tư nghiên cứu, lai tạo được nhiều giống bắp mới phù hợp với khí hậu Việt Nam và cho năng suất ngày càng cao, tiêu biểu như các giống LVN10, LVN4, LVN66, LVN885, LVN9, LVN99, VN25-99, VN8960, bắp nếp, bắp ngọt,… Bắp có nhiều công dụng, tất cả các bộ phận của cây bắp từ hạt, đến thân,

lá đều có thể sử dụng để làm lương thực, thực phẩm cho người, thức ăn cho gia súc, làm nguyên liệu cho công nghiệp (làm rượu bắp, sản xuất ethanol để chế biến xăng sinh học, chế biến tạo ra một số vật dụng đồ dùng,…), một số bộ phận của bắp

có chứa các chất có vai trò như một loại thuốc chữa bệnh, làm chất đốt (nguồn: ngobap.wordpress.com, ngày 02/06/2014)

b Bắp lai VN25-99

Giống bắp lai đơn VN25-99 cho năng suất cao được tạo ra từ tổ hợp lai IL11/MV292 Thời gian sinh trưởng trung bình là 93-98 ngày Cây sinh trưởng nhanh, thân cứng, ít đổ ngã, độ đồng đều cao Chiều cao cây trong khoảng 230-235 cm, chiều dài bắp trong khoảng 18-19 cm, có từ 18-19 lá, 12-14 hàng hạt Khối lượng trung bình của 1.000 hạt là 310-320 g, tỷ lệ hạt/bắp là 78-80%, hạt dạng nửa đá, màu vàng cam, năng suất trung bình 60-65 tạ/ha, thâm canh tốt có thể đạt 70-80 tạ/ha Bắp lai VN25-99 phù hợp với khí hậu các tỉnh phía Nam và được Nhà nước quy hoạch

Trang 15

gia súc trong chăn nuôi đồng thời tăng thu nhập cho người dân (nguồn: cantho.gov.vn, ngày 02/06/2014)

2.2.2 Vi sinh vật lên men rượu

Sản xuất men rượu được xem là một nghề truyền thống, mang đậm nét văn hoá dân tộc Mỗi vùng có một loại men rượu đặc trưng riêng như men thuốc Bắc của người miền xuôi, men lá của đồng bào dân tộc Mỗi cơ sở làm men đều giữ

bí quyết riêng cho mình, nhất là men cái dùng cho các mẻ sau Vì vậy, rượu của từng cơ sở có những đặc trưng về năng suất, chất lượng và hương vị

Hệ vi sinh vật chủ yếu trong viên men rượu gồm nấm mốc Rhizopus oryzae,

Mucor indicus, Mucor circinelloides và Amylomyces rouxii, nấm men Saccharomyces cerevisiae, Hyphopichia burtonii, Saccharomycopsis fibuligera, Pichia anomala và Candida sp (Lee và Fujio, 1999) Các vi khuẩn thường hiện diện như Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus plantarum, L brevis, Weissella confusa,

W paramesenteroides, Bacillus subtilis, B circulans, B amyloliquefaciens,

B sporothermodurans, Acetobacter orientalis, A pasteurianus (Vu et al., 2008)

Trong nghiên cứu tuyển chọn nấm mốc có hoạt tính đường hoá cao từ men rượu Xuân Thạnh, Huỳnh Ngọc Thanh Tâm et al (2006) đã xác định mật số nấm mốc trong khoảng 2,0x106-3,2x108 CFU/g, nấm men 6,3x105-2,0x108 CFU/g và mật số

vi khuẩn là 4,0x103-2,5x106 CFU/g trọng lượng khô của viên men

Chính hệ vi sinh vật trong men rượu quyết định năng suất, chất lượng rượu làm ra Men rượu tốt sẽ cho năng suất cao, rượu thơm ngon và có mùi vị đặc trưng

Do đó việc tuyển chọn vi sinh vật đáp ứng mục tiêu sản xuất men rượu thuần đạt yêu cầu là rất cần thiết Từ các đề tài nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ, nhiều chủng nấm mốc và nấm men cho khả năng đường hoá, rượu hoá cao đã được tuyển chọn Bước đầu đã thử nghiệm sản xuất men rượu thuần phục vụ cho mục tiêu chung là ứng dụng quy trình công nghệ cải tiến chất lượng rượu lên men cho vùng ĐBSCL Trong số 53 chủng nấm mốc,

51 chủng nấm men và 15 loài vi khuẩn phân lập được đã xác định được các chủng

nấm mốc có khả năng đường hoá cao là Amylomyces rouxii, Rhizopus oligosporus và

Rhizopus oryzae Nấm men có hoạt lực lên men cao là Saccharomyces cerevisiae

(Dung et al., 2007)

Trang 16

a Nấm mốc Amylomyces rouxii

Nấm mốc đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình lên men rượu

từ các nguyên liệu giàu tinh bột như gạo, nếp, khoai, sắn, bắp,… Ở giai đoạn đường hóa, hệ enzyme amylase từ nấm mốc đảm nhận quá trình thủy phân tinh bột Nấm mốc được sử dụng trong các loại men rượu thuốc Bắc chủ yếu

thuộc các chi Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus Loài Mucor rouxii có nhiều

đặc tính tốt, nổi trội là khả năng chịu được nhiệt độ cao 32-35°C (Nguyễn Đức Lượng, 1998)

Nấm mốc Amylomyces rouxii phân lập từ viên men trên thị trường có khả năng

đường hóa cao với hoạt tính của enzyme amyloglucosidase lên đến 0,6 U/g, đạt nồng độ glucose trong dịch đường hóa là 25% w/w (Dung et al., 2006) Chúng tạo thành những khối sợi có nhánh gọi là khuẩn ty hay sợi nấm Khi gặp điều kiện thuận lợi, nấm mốc tạo khuẩn ty trên bề mặt hoặc đồng thời ăn sâu vào bên trong khối cơ chất mà chúng dùng làm nguồn dinh dưỡng Trong trường hợp này, khuẩn ty vừa bám chặt vào cơ chất vừa hút nước và hấp thu thức ăn từ cơ chất (Hồ Sưởng et al., 1982)

b Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Nấm men thường được sử dụng trong viên men là nấm men Endomycopsis

và Saccharomyces Nấm men Endomycopsis chủ yếu là Endomycopsis fibuligers,

loài giả nấm men có khả năng tổng hợp enzyme amylase, glucoamylase,

vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa Nấm men Saccharomyces

cerevisiae có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose,

fructose, maltose, raffinose, galactose và được dùng trong quá trình sản xuất rượu, bia, làm nở bánh mì, cồn công nghiệp,… (Kiều Hữu Ảnh, 2010)

Nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc giống Saccharomyces, lớp

Ascomycetes, ngành Nấm Là tế bào hình cầu hay hình trứng Kích thước của tế bào

thay đổi trong khoảng chiều rộng 2,5-10 μm và chiều dài 4,5-21 μm, thời gian

phát triển của một thế hệ khoảng 120 phút (Nguyễn Lân Dũng, 1998) Chúng có

khả năng lên men ở nhiệt độ cao (36-40°C) và chịu được môi trường acid

Đặc điểm quan trọng nhất là Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men nhiều loại

nguyên liệu khác nhau như gạo, nếp, bắp, khoai, sắn,… cho nồng độ rượu

Trang 17

trong dung dịch lên men là 10-12% với nhiệt độ lên men thích hợp là 28-32°C (Nguyễn Đức Lượng, 1998).

Ngoài hai chi nấm men cơ bản trên thì trong một số bánh men thuốc Bắc còn có nhiều loại nấm men dại khác, chúng vừa có khả năng phân hủy tinh bột vừa có khả năng chuyển đường thành rượu, tuy sự chuyển hóa này thấp Điều đặc biệt là các loại nấm men dại này chịu nhiệt rất cao, có khi lên tới 60-65°C và chịu được chất sát trùng ở nồng độ 0,05-1% (Nguyễn Đức Lượng, 1998)

c Vi khuẩn

Trong quá trình lên men có rất nhiều vi khuẩn, chủ yếu là vi khuẩn acid lactic

và vi khuẩn acid acetic Trong thời gian đầu của quá trình lên men, các vi khuẩn này phát triển làm môi trường có pH thích hợp cho nấm men phát triển Tuy nhiên, nếu pH quá thấp sẽ ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men Mặt khác, nếu trong dịch lên men có mặt oxy thì vi khuẩn acid acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid acetic làm giảm lượng rượu hình thành (Nguyễn Đức Lượng, 1998) Vi khuẩn hiện diện trong viên men rượu với mật số tương đối cao, khoảng 103-108 CFU/g, bao gồm

vi khuẩn hiếu khí lẫn kỵ khí (Hesseltine et al., 1988) Sự hiện diện của vi khuẩn trong viên men được xem là gây hại cho quá trình sản xuất rượu (Trần Thị Thanh, 2007)

2.2.3 Nước

Theo Bùi Thị Quỳnh Hoa (2001), nước chiếm phần lớn trong sản phẩm rượu Chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến rượu Do đó, nước sử dụng trong sản xuất rượu cần phải đạt các tiêu chuẩn:

Bảng 2 Giới hạn hàm lượng các ion trong nước

Trang 18

+ Độ cứng không vượt quá 7 mg/L, trong suốt, không màu, không mùi

+ Không có hoặc có rất ít muối ion kim loại nặng như: Hg2+, Ba2+,…

+ Khả năng oxy hóa 1 lít nước không vượt quá 2 mL dung dịch KMnO4 0,01 N + Chất cặn không vượt quá 1.000 mg/L

+ Muối CaSO4, MgCl2, NaCl với hàm lượng từ 300-400 mg/L thích hợp cho hoạt động của enzyme amylase, lượng đường khử tăng lên

+ Muối CaCO3, MgSO4, Fe2+, Fe3+ với hàm lượng 400 mg/L sẽ ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men

+ E coli < 20 tế bào/lít

2.3 Cơ sở lý thuyết lên men rượu

Bản chất của quá trình lên men là sự sinh sản và sinh trưởng của vi sinh vật Việc phân chia các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm mốc, nấm men một cách

rõ ràng là điều khó khăn Vì thực chất, sự phát triển của các loài vi sinh vật trong dịch lên men diễn ra đồng thời Chỉ có điều, sự phát triển đó thường không cùng mức độ Quá trình lên men được tạm chia thành hai giai đoạn chính: quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường (đường hóa) và quá trình chuyển hóa đường thành rượu (rượu hóa)

2.3.1 Nguyên lý quá trình lên men rượu

Quá trình lên men rượu diễn ra như sau:

Giai đoạn đầu tiên, tinh bột bị thủy phân thành glucose bởi enzyme amylase:

2.3.2 Cơ chế quá trình lên men rượu

Thông thường, khi lên men, lượng nấm men phải lớn hơn 10 triệu tế bào/mL dung dịch lên men Đường lên men và các chất dinh dưỡng được hấp thu trên bề mặt nấm men, sau đó khuếch tán qua màng vào bên trong, tạo ra rượu và CO2

Trang 19

Rượu etylic được tạo thành sẽ khuếch tán ra bên ngoài qua màng tế bào nấm men Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên tốc độ khuếch tán rất nhanh

CO2 cũng hòa tan trong môi trường nhưng tốc độ hòa tan không lớn và nhanh chóng đạt trạng thái bão hòa Khi đó, CO2 bám xung quanh tế bào tạo thành những bọt khí

Tế bào nấm men thường dính liền nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và hình thành những túi lớn, đến thời điểm nhất định sẽ có sự chênh lệch khối lượng riêng với môi trường và tế bào sẽ làm nấm men nổi lên Khi đó, sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt làm chúng bị vỡ ra và CO2 phóng thích ra bên ngoài Lúc này, khối lượng nấm men lại đủ lớn để chúng chìm xuống Quá trình tế bào nấm men nổi lên, chìm xuống diễn ra liên tục làm cho nấm men chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, gia tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào và môi trường, gia tăng

tốc độ lên men (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2001)

2.3.3 Động học của quá trình lên men

Tốc độ của quá trình lên men có thể xác định trực tiếp bằng lượng đường được lên men, hoặc gián tiếp xác định lượng rượu tạo thành và lượng CO2 thoát ra trong một đơn vị thời gian (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2005) Quá trình lên men được chia làm ba giai đoạn chính:

- Thời kỳ đầu: khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch đường Tốc độ lên men chậm, lượng đường lên men không đáng kể

- Thời kỳ sau: đây là giai đoạn lên men chính, chiếm 60-120 giờ sau thời kỳ đầu

Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh một cách đáng kể

và đạt hệ số cực đại

- Thời kỳ cuối: đây là thời kỳ lên men phụ, tốc độ lên men rất chậm, đồng thời

là giai đoạn ổn định, tạo mùi cho sản phẩm Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm lên men mà thời gian phụ kéo dài khác nhau, không quan sát được

Trang 20

2.4 Sản xuất bột nấm mốc Amylomyces rouxii và bột nấm men Saccharomyces

cerevisiae

2.4.1 Sản xuất bột nấm mốc Amylomyces rouxii

Theo Ngô Thị Phương Dung (2010), các bước tiến hành sản xuất bột nấm mốc

thuần (bột mốc) được trình bày trong Hình 1

Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng khoai tây – glucose – agar (PGA): khoai tây 20%, glucose 1%, (NH4)SO4 0,2%, MgSO4 0,05%, CaSO4 0,02%, KH2PO4 0,1%, agar 2%, lượng nước dùng để nấu khoai tây vừa đủ 100% Tiệt trùng ở 121°C, 15 phút Dùng que cấy lấy nấm mốc từ ống mốc giống đã được nuôi cấy trên môi trường thạch nghiêng MEA cấy phân bố đều 3 điểm trên đĩa môi trường PGA, ủ 5 ngày, 30°C Cân 10% trấu và 90% bắp mảnh, nhuyễn cho vào bọc PP (polypropylene) kích thước 35 x 55 cm, bổ sung khoáng và nước muối sinh lý 0,85% để tạo độ ẩm 50% Ngâm 1 giờ ở nhiệt độ phòng Hấp khử trùng 100°C, 1 giờ và để nguội 30-40°C Thu khuẩn ty và bào tử nấm mốc chủng vào môi trường bắp, trấu đã khử trùng

để nguội Dùng que cấy đã khử trùng xôm những lỗ nhỏ trên bọc chứa môi trường Tiến hành ủ mốc 4 ngày ở 30°C Thu hoạch khối mốc đã ủ, đánh tơi bằng que inox

đã khử trùng, sấy ở 42°C trong 17 giờ Nghiền mốc trong máy nghiền với đường kính

lỗ rây 0,5 mm Thu hoạch bột mốc thuần, trữ trong bao PP ép miệng ở điều kiện môi trường xung quanh

Trang 21

Bắp, trấu chứa trong bọc PP (35 x 55 cm)

Bổ sung khoáng (tạo độ ẩm 50%)

Ngâm 1 giờ

Hấp khử trùng 100°C, 1 giờ

Để nguội 35-40°C

Mốc giống ủ 4 ngày, 30-32°C Chủng mốc giống

Trộn khuẩn ty, bào tử mốc, bắp, trấu

Hình 1 Quy trình sản xuất bột mốc từ nấm mốc Amylomyces rouxii

(Ngô Thị Phương Dung, 2010)

Thử hoạt tính bột mốc: Hoạt tính của mốc giống được khảo sát trên môi trường

bắp mảnh Cân 50 g bắp mảnh cho vào bình tam giác 250 mL, chan 70 mL, đậy nút gòn, nắp giấy, ngâm bắp 4 giờ ở nhiệt độ phòng, hấp ở 100°C trong 1 giờ Khối bắp sau khi hấp đã được hồ hóa và để nguội đến 30-40°C, chủng 1% bột mốc vào mỗi bình tam giác, trộn và tạo khoảng trống giữa khối bắp nhằm tạo điều kiện hiếu khí kích thích sự phát triển của nấm mốc, ủ khối bắp 3 ngày ở nhiệt độ 30°C

Phân tích các chỉ tiêu:

- Quan sát sự phát triển của hệ khuẩn ty nấm mốc và lượng dịch rỉ

từ khối tinh bột đã hồ hóa Mỗi lần quan sát cách nhau 24 giờ

Trang 22

- Xác định pH của dịch đường rỉ từ khối tinh bột đã hồ hóa sau 3 ngày ủ

Đo bằng pH kế (Sartorius PB-20, Germany)

- Xác định lượng đường khử của dịch rỉ từ khối tinh bột hồ hóa sau 3 ngày ủ

Đo bằng khúc xạ kế (Hand Refractomether FG103/113, Euromex Holland) và dùng Kit thử Glucose Oxidase (Megazim-GLC9/96)

- Thu và đo thể tích dịch rỉ tạo thành

2.4.2 Sản xuất bột nấm men Saccharomyces cerevisiae

Theo Ngô Thị Phương Dung (2010), các bước tiến hành sản xuất bột men thuần

được trình bày trong Hình 2

Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng khoai tây – glucose – agar (PGA): khoai tây 20%, glucose 1%, (NH4)SO4 0,2%, MgSO4 0,05%, CaSO4 0,02%, KH2PO4 0,1%, agar 2%, lượng nước dùng để nấu khoai tây vừa đủ 100% Tiệt trùng ở 121°C, 15 phút

Để nguội đến 30-40°C Chuẩn bị dung dịch nước muối 0,85% và dung dịch khoáng

để tạo độ ẩm cho bột men: glucose 1%, (NH4)SO4 0,2%, MgSO4 0,05%, CaSO4 0,02%, KH2PO4 0,1%, lượng nước cất vừa đủ 100%

Chuẩn bị cơ chất: cân 200 g cơ chất cho vào mâm inox kích thước 20 x 28 x

2 cm, sấy 100°C trong 17 giờ, để nguội đến nhiệt độ 30-40°C Chủng men giống,

bổ sung khoáng, nước muối sinh lý 0,85% tạo ẩm cho bột (40%) Cho các mâm vào bọc, dùng que sắt nhọn đã khử trùng xom lỗ trên bọc và ủ ở 30°C trong 2 ngày Thu hoạch khối bột đã ủ men, đánh tơi khối bột, sấy khô bột ở 42°C, 17 giờ, xay bột ở

lỗ rây có đường kính 0,5 mm, thu hoạch bột men thuần và trữ trong bao PP ép miệng, trữ ở điều kiện môi trường xung quanh

Thử hoạt tính bột men: cho 100 mL dung dịch đường 20°Brix (hàm lượng glucose 18,89% w/v) thu hoạch từ dịch rỉ đường vào bình tam giác 250 mL, tiệt trùng

- Xác định pH của dịch đường trước khi lên men và sau khi lên men

Đo bằng pH kế (Sartorius PB-20, Germany)

Trang 23

- Xác định hàm lượng glucose (% w/v) còn sót lại sau khi lên men Tính lượng glucose sử dụng Xác định hàm lượng glucose bằng Kit thử Glucose Oxidase (Megazyme-GLC9/96)

- Xác định hàm lượng rượu ethanol tạo thành phương pháp chưng cất

Thu hoạch bột men thuần

Hình 2 Quy trình sản xuất bột men từ nấm men Saccharomyces cerevisiae

(Ngô Thị Phương Dung, 2010)

Trang 24

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện thí nghiệm

3.1.1 Thời gian và địa điểm

- Thời gian thực hiện: 06/2014 – 10/2014

- Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ

3.1.2 Nguyên liệu

- Giống chủng: Bột nấm mốc Amylomyces rouxii (CBS 111757, mật số

107 CFU/g) và bột nấm men Saccharomyces cerevisiae (LU 1250, mật số 109 CFU/g) sản xuất theo quy trình của Ngô Thị Phương Dung et al (2010), Dung và Phong (2011)

- Hạt bắp lai VN25-99 từ cây bắp được trồng ở huyện Tam Bình, Vĩnh Long

3.1.3 Hóa chất

- Các chất khoáng bổ sung trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật: (NH4)2SO4,

KH2PO4, MgSO4,

- Môi trường nuôi cấy vi sinh vật:

+ Khoai tây – glucose – agar (PGA): khoai tây 20%, glucose 2%, (NH4)SO4 0,2%, MgSO4 0,05%, CaSO4 0,02%, KH2PO4 0,1%, agar 2%

+ Malt Extract Agar (MEA): malt extract 3%, peptone 0,5%, agar 1,5%

+ Sabouraund: glucose 4%, peptone 10%, agar 2%

+ Czapek – Dox: Sucrose 3%, NaNO3 0,3%, K2HPO4 0,1%, MgSO4 0,05%, KCl 0,05%, FeSO4 0,001%, agar 2%

- Cồn kế (Alcoholweger 0 100% R&T, 331207, 109 416, Emergo)

- Nhiệt kế (Checktemp 1 Hana, S383437)

- Bộ chưng cất rượu

- Nồi hấp tiệt trùng (22793 Breukelen, Holland)

Trang 25

- Một số thiết bị cần thiết khác thường dùng trong phòng thí nghiệm

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Xử lý nguyên liệu bắp cho quá trình lên men

Mục đích: Xử lý hạt bắp nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc màng tế bào, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinh bột khỏi các mô Xác định thời gian hồ hóa nguyên liệu bắp phù hợp nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột

Phương pháp thực hiện: Thí nghiệm được thực hiện với nguyên liệu

bắp VN25-99 bởi hai nhân tố, ba lần lặp lại Tổng số nghiệm thức 3 x 4 = 12 Tổng số đơn vị thí nghiệm 12 x 3 = 36

Nhân tố A: trạng thái của hạt bắp

Chỉ tiêu theo dõi

+ pH sau đường hóa

+ Độ Brix

+ Độ rượu ở 20°C

Ghi chú:

+ Hạt bắp sau khi xay được rây qua lưới có đường kính 2mm

+ Lượng bắp bên trên lưới rây ở dạng mảnh và bên dưới lưới rây là dạng bắp bột

Trang 26

Xử lý nguyên liệu Hạt bắp

Hình 3 Sơ đồ thí nghiệm xử lý nguyên liệu bắp

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa

Mục đích: Xác định thời gian và nhiệt độ ủ thích hợp cho giai đoạn đường hóa của quá trình lên men

Phương pháp thực hiện: thí nghiệm được thực hiện với nhân tố C và D,

Trang 27

Nhân tố D: nhiệt độ

+ D1: nhiệt độ có kiểm soát (30°C)

+ D2: nhiệt độ không kiểm soát (28-32°C)

+ Sự xuất hiện của khuẩn ty

+ Độ Brix

+ Lượng dịch rỉ đường (bằng cách ly tâm khối lên men)

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa

Mục đích: Xác định thời gian và nhiệt độ ủ thích hợp cho giai đoạn rượu hóa trong quá trình lên men

Phương pháp thực hiện: thí nghiệm được thực hiện là nhân tố E và F với

+ F1: nhiệt độ có kiểm soát (30°C)

+ F2: nhiệt độ không kiểm soát (28-32°C)

+ pH sau khi lên men

+ Độ Brix

+ Hàm lượng rượu tạo thành (bằng cách chưng cất, quy về độ rượu ở 20°C)

3.2.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ bột nấm mốc và bột nấm men khi chủng vào nguyên liệu

Mục đích: Xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp của bột mốc với bột men

có hoạt tính lên men rượu cao

Phương pháp thực hiện: thí nghiệm được thực hiện với nhân tố G và H,

3 lần lặp lại

Tổng cộng đơn vị thí nghiệm là 48

Trang 28

+ pH sau khi lên men

+ Độ Brix

+ Hàm lượng rượu tạo thành (bằng cách chưng cất, quy về độ rượu ở 20°C)

Hình 4 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỷ lệ bột mốc và bột men

Chủng bột men, mốc

Trang 29

3.2.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích nước chan trong lên men rượu bắp

Mục đích: Xác định thể tích nước chan phù hợp cho giai đoạn rượu hóa trong quá trình lên men

Phương pháp thực hiện: thí nghiệm được thực hiện với nhân tố I, 3 lần lặp lại

+ Đo độ Brix và độ rượu sau lên men

Chưng cất

Chan nước

Trang 30

3.3 Phương pháp thống kê

Xử lý thống kê bằng chương trình STATGRAPHICS Centurion XV

3.4 Phương pháp phân tích

Kiểm tra dịch đường hóa:

+ Đo pH bằng pH kế, đo độ Brix bằng khúc xạ kế

Kiểm tra dịch lên men trước khi chưng cất:

+ Đo pH bằng pH kế, đo độ Brix bằng khúc xạ kế

Xác định độ cồn:

+ Độ cồn được xác định bằng phương pháp chưng cất, sử dụng cồn kế

đo độ rượu, nhiệt kế đo nhiệt độ sau đó quy đổi về độ rượu ở 20°C

Trang 31

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Xử lý nguyên liệu bắp cho quá trình lên men

Mục đích của thí nghiệm là xác định thời gian hồ hóa nguyên liệu bắp phù hợp nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái hòa tan trong dung dịch Kết quả được trình bày trong Bảng 3

Bảng 3 Thời gian hồ hóa và trạng thái hạt bắp cho quá trình lên men

hồ hóa

Trạng thái hạt bắp

pH sau lên men

*Ghi chú: Giá trị trong bảng là trung bình của 3 lần lặp lại

Các trị trung bình trong cùng một cột theo sau có các mẫu tự giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%

Theo Bảng 3, pH sau lên men (3,84-4,46) nằm trong khoảng pH phù hợp cho quá trình lên men rượu (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2005)

Độ Brix sau lên men giữa các nghiệm thức khác biệt có ý nghĩa thống kê, điều này phản ánh khả năng đường hóa của nấm mốc đối với mỗi trạng thái bắp là khác nhau Trong đó, dạng bắp nguyên hạt có độ Brix thấp nhất (1,3-1,83°Brix) đồng thời độ rượu cao nhất cũng chỉ 0,36% v/v

Trang 32

Kết quả thống kê cho thấy nhân tố trạng thái bắp, thời gian hấp cùng với

sự tương quan của thời gian hấp và trạng thái bắp có ảnh hưởng đến độ rượu Điều này cho thấy trạng thái bắp và thời gian hấp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phân giải tinh bột thành đường của nấm mốc

*Ghi chú: Các giá trị có mẫu tự giống nhau khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95%

Hình 6 cho thấy dạng bắp mảnh và bột cho giá trị độ rượu cao và khác biệt

có ý nghĩa về mặt thống kê so với dạng bắp nguyên hạt Điều này là do dạng bắp hạt vẫn còn lớp vỏ nên cản trở sự hoạt động của nấm mốc, lượng đường tạo ra ít hơn

so với nghiệm thức bắp mảnh và bột nên thu được rượu với độ cồn thấp

Dạng bắp mảnh và bột đạt độ rượu cao so với dạng bắp nguyên hạt là do quá trình xử lý hạt bắp đã làm lộ lớp nội nhũ chứa tinh bột ra môi trường ngoài,

vì vậy nấm mốc sẽ dễ dàng phân giải để tạo thành đường Đường là nguyên liệu chủ yếu để nấm men tiến hành lên men kỵ khí tạo thành rượu Với lượng đường đủ

và thích hợp, nấm men sẽ phát huy tốt vai trò lên men (Nguyễn Đình Thưởng

và Nguyễn Thanh Hằng, 2005)

Độ rượu cao được ghi nhận lần lượt với nghiệm thức bắp ở dạng bột và hấp trong 30 phút (6,70% v/v), tiếp đến là bắp ở dạng mảnh và hấp trong 45 phút (7,07% v/v) Tuy nhiên, sự khác biệt giữa hai nghiệm thức trên là không có ý nghĩa

về mặt thống kê

Xét về mặt thuận tiện cũng như hướng đến quy trình thực tiễn, bắp dạng mảnh

Hình 6 Độ rượu thu được ở các nghiệm thức trạng thái bắp khác nhau

Trang 33

lượng nguyên liệu lớn, môi trường bắp mảnh thuận lợi cho quá trình phát triển của

vi sinh vật vì tạo điều kiện tiếp xúc với chất dinh dưỡng Đồng thời, nguyên liệu dạng mảnh giúp giữ một phần nấm men trong một vùng không gian nhất định nên bảo vệ được các hoạt tính xúc tác mong muốn (Karel et al., 1994) Do vậy, nghiệm thức được chọn là xử lý bắp ở dạng mảnh và hồ hóa trong 45 phút

4.2 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn đường hóa

Thí nghiệm nhằm xác định thời gian và nhiệt độ ủ thích hợp cho giai đoạn đường hóa với nghiệm thức bắp mảnh đã được chọn từ thí nghiệm 4.1 Sau khi hấp bắp, tiến hành chủng 1% bột nấm mốc, trộn đều và ủ theo bố trí thí nghiệm (1 ngày, 2 ngày, 3 ngày, 4 ngày, 5 ngày, 6 ngày ở nhiệt độ môi trường xung quanh (28-32°C) và nhiệt độ 30°C) Tiến hành quan sát khuẩn ty, độ Brix và thể tích dịch rỉ Kết quả được trình bày ở Bảng 4 và Bảng 5

Bảng 4 Sự phát triển khuẩn ty và hình thành dịch rỉ trong quá trình đường hóa

Thời gian

Sự xuất hiện khuẩn ty

Sự xuất hiện dịch rỉ

Sự xuất hiện khuẩn ty

Sự xuất hiện dịch rỉ

Ký hiệu “+” biểu hiện mức độ phát triển của hệ khuẩn ty và mức độ xuất hiện dịch rỉ Trong đó,

số lượng ký hiệu “+” tương quan thuận với mức độ xuất hiện hệ khuẩn ty và dịch rỉ

Ký hiệu “-”biểu hiện không ghi nhận được sự phát triển của hệ khuẩn ty và mức độ xuất hiện dịch rỉ

Theo kết quả quan sát, sự xuất hiện khuẩn ty và dịch rỉ ở các khối bắp ủ ở nhiệt độ phòng (28-32°C) nhiều hơn so với ủ ở 30°C, đồng thời tăng dần theo thời gian

ủ và đạt cao nhất ở ngày thứ 5 Ở ngày đầu tiên không ghi nhận được sự xuất hiện dịch rỉ do nấm mốc được sử dụng ở dạng bột nên cần thời gian hoạt hóa cũng như phát huy tác dụng của hệ enzyme

Bảng 5 thể hiện chi tiết thể tích dịch rỉ và hàm lượng đường sau khi ly tâm khối bắp lên men Thể tích dịch rỉ và độ Brix tăng dần theo thời gian sau đó dao động

ổn định trong khoảng 17,3-18,5°Brix

Trang 34

Bảng 5 Thể tích dịch rỉ và độ Brix theo thời gian và nhiệt độ đường hóa

2 ngày Nhiệt độ không kiểm soát 14,50 19,80

2 ngày Nhiệt độ có kiểm soát (30°C) 13,80 23,80

Nhiệt độ không kiểm soát: Nhiệt độ môi trường xung quanh (28-32 ° C)

Phương trình hồi quy giữa độ Brix và lượng dịch rỉ được xây dựng bằng phần mềm Statgraphics: Y2 = (77,9938 + 6,02925 x X); với Y: Độ Brix và X: Thể tích dịch rỉ (mL)

Dựa vào phương trình trên có thể thấy lượng dịch rỉ và độ Brix có tương quan dương Điều đó cho thấy sự phù hợp với lý thuyết về chức năng của nấm mốc trong giai đoạn này cũng như khẳng định các quá trình sinh hóa đang diễn ra bình thường Quá trình phân tích phương sai hai nhân tố nhiệt độ và thời gian đối với độ Brix cho thấy nhiệt độ và sự tương tác giữa hai nhân tố không ảnh hưởng đến độ Brix thu được, chỉ có thời gian ảnh hưởng

Nhân tố nhiệt độ không ảnh hưởng đến sự phát triển cũng như hoạt tính nấm mốc trong giai đoạn này do nhiệt độ tại phòng thí nghiệm thực phẩm ở thời điểm bố trí thí nghiệm dao động trong khoảng 28-32°C, nhiệt độ thích hợp cho nấm mốc phát huy hoạt tính

Hình 7 cho thấy độ Brix thu được ở nghiệm thức 4, 5 và 6 ngày đường hóa cao

và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức 2 và 3 ngày đường hóa Do vậy, xét về mặt kinh tế và nhằm rút ngắn quá trình thực hiện, thời gian đường hóa 4 ngày

là tối ưu

Từ những kết quả trên, thời gian ủ 4 ngày ở điều kiện nhiệt độ môi trường

Trang 35

*Ghi chú: Các giá trị có mẫu tự giống nhau khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95%

Tuy cùng lên men từ nấm mốc Amylomyces rouxii nhưng thời gian đường hóa của rượu bắp là 4 ngày trong khi rượu gạo là 3 ngày (Nguyễn Thị Bé Lan, 2011)

do thành phần tinh bột của bắp chủ yếu là amylopectin (Lê Văn Nhương, 2009)

Vì amylopectin có cấu tạo mạch nhánh nên bền hơn so với amylose, thành phần chủ yếu có trong tinh bột của gạo

4.3 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa

Thí nghiệm nhằm xác định thời gian và nhiệt độ ủ thích hợp cho giai đoạn rượu hóa của quá trình lên men Kết quả được trình bày trong Bảng 6

Bảng 6 Thời gian và nhiệt độ ủ trong giai đoạn rượu hóa

Thời gian

° Brix Độ rượu ở 20 ° C

(% v/v)

3 ngày Nhiệt độ không kiểm soát 4,74 14,30 8,860

3 ngày Nhiệt độ có kiểm soát (30°C) 4,70 17,50 4,530

Nhiệt độ không kiểm soát: Nhiệt độ môi trường xung quanh (28-32 ° C)

Hình 7 Độ Brix thu được trong quá trình đường hóa

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	1,88 MB