Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng sự lên men ethanol từ nguyên liệu khoai mì

Phản ứng cạnh tranh có thế biếu thị như sau: E + S = E S — > E + P Nguyễn Đức Lượng, 2001 2.5.6 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa Các chất hoạt hóa activator là những chất làm tăng khả năn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THO KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Bộ MÔN CÔNG NGHỆ THỤC PHẨM

gOÊoCBcsesTRẦN NGỌC DIỄM

MSSV: LT10010

KHẢO SÁT MỘT SỐ YÉU TÓ ẢNH HƯỞNG

SỤ LÊN MEN ẺTHANOL TỪ NGUYÊN LIỆU

KHOAI MÌ

Luận văn tổt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

Mã ngành: 08

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẰN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Bộ MÔN CÔNG NGHỆ THỤC PHẲM

go so CQ 03 03

Luận văn tốt nghiệp

Ngành: CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

KHAO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Sự LÊN MEN ÈTHANOL TỪ NGUYÊN LIỆt

Tên đê tài:

Giáo viên hướng dẫn:

ThS Vũ Trường Son

= -=

Cần Thơ, 2012

11

LỜI CAM ĐOAN

80 80 CQ0303

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng sự lên men ethanol từ nguyên liệu khoai mì’ do sinh viên Trần Ngọc Diễm thực hiện và

báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn

Tập thể cán bộ phòng thí nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm cùng tất cả các bạntrong phòng thí nghiệm đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi trong suốt thờigian làm luận văn tốt nghiệp.

Kính chúc quý thầy cô và các bạn dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc Xin chân thành cảm ơn!

11

MỤC LỤC

80S0CŨ0303Luận v^tốtj^iệp tóoá 36LT - 2012 Trường Đại học Can Thơ

Ngành Công nghệ thực phâm - khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 5

Luận văn tốt nghiệp khoá 36LT - 2012 Trường Đại học cần Thơ

*t* mmm YMmm&Y&vayaY/KyMYA t m 'm , <m»Y#x

Đe tài đã thực hiện và thu được kết quả như sau:

Làm thí nghiệm với các tỉ lệ nước khác nhau 900 ml, 1000 ml, 1100 ml, 1200 ml sovới lOOOg khoai mì được nấu chín ở cùng một tỉ lệ men là 0,6%, kết quả cho thấy

lượng nước ở 1000 ml cho hiệu quả lên men tốt do dung dịch cồn tuyệt đối thu được

nhiều nhất và thời gian lên men phù hợp nhất là 4 ngày

Dựa vào các thông số tối ưu từ thí nghiệm 1 tiến hành thí nghiệm 2 ở các tỉ lệ men

khác nhau.Với tỉ lệ nấm men sử dụng là 0,6%; 0,8%; 1% và 1,2% nấm men thuốc bắc trên 1000 g nguyên liệu khoai mì sau khi nấu chín thì dung dịch cồn tuyệt đối thu

được nhiều nhất ở tỉ lệ nấm men là 1 % và thời gian lên men 3 ngày

Trường Đại học cần Thơ9*1 mmm YMmmm*v&7#Y4r/am Y# ’¡mmsimt»

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

ỈOỈOỊCŨIOSOS

1.1 Giói thiệu

Hiện nay, ethanol được sử dụng rộng rãi ngoài ứng dụng trong thực phẩm các đồ uống

có chứa cồn, ethanol còn được dùng cho nhiều ngành công nghiêp khác, ethanol đượcsản xuất từ nguồn nguyên liệu chính là tinh bột Ớ nước ta nguồn tinh bột tương đốidồi dào với các loại nông sản thế mạnh như gạo, ngô, khoai, sắn (khoai mì) Tuy vậy,không thế sản xuất ethanol với qui mô lớn từ gạo vì vấn đề an ninh lương thực luôn làmối quan tâm hàng đầu ở mỗi quốc gia Do đó việc tìm một loại nguyên liệu vừa giáthành rẻ vừa đáp ứng được nhu cầu về ethanol mà không ảnh hưởng đến an ninh lươngthực là điều cần được quan tâm và cây khoai mì (sắn) là một lựa chọn thích hợp chonguồn sản xuất ethanol của tương lai

Khoai mì là cây trồng chủ lực ở Châu Phi, Châu Á và Nam Mỳ Tại Việt Nam, khoai

mì hiện là cây lương thực xếp thứ tư trong các cây lương thực quan trọng nhất và lànguồn thu nhập cho các hộ nông dân nhỏ.Theo truyền thống, cây có củ đặc biệt làkhoai mì được dùng như là lương thực cơ bản đế thay thế cho gạo trong lúc hạn hánhoặc mất mùa ở các vùng trung du miền núi Ngày nay do tiến bộ trong việc sản xuấtlúa gạo nước ta mà tỉ lệ tiêu dùng khoai mì trong lương thực giảm dần Hiện nay ngườidân dùng khoai mì làm thức ăn cho gia súc hoặc đem bán cho các nhà máy chế biếntinh bột khoai mì Việt Nam hiện là một trong nhũng quốc gia lớn nhất xuất khẩu cácsản phẩm được chế biến từ khoai mì, được xếp thứ 2 sau Thái Lan

Tinh bột được tìm thấy trong củ cây khoai mì được dùng làm bánh quy, bánh mì, bánhxèo, bột nhào, bánh bao, bánh xốp, bánh mì vòng Nước ép từ củ được lên men thànhrượu mạnh có tên “Kasiri”, rượu này được thêm đường và cô đặc thành sirô có tên

“Kasripo” Loại siro này có khả năng khử trùng và được dùng làm hương liệu

Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn đế pha chế rượu và cho các nhu câu khác như: y tế, nhiên liệu và

nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác Tuỳ theo tình hình phát triển của mỗi nước, tỉ lệ cồn dùng trong các ngành rất đa dạng và khác nhau Ớ các nước có nền công nghiệp rượu vang phát trien như Italia, Pháp, Tây ban nha cồn được dùng đế tăng thêm nồng độ rượu Một lượng khá lớn cồn được dùng để pha chế các loại rượu mạnh, cao độ như Whisky, Martin, Brandy, Napoleón, Rhum

Luận văn tôt nghiệp khoá 36LT - 2012

Ngành Công nghệ thực phâm - khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nhằm tăng giá trị của khoai mì và đa dạng hoá sản phẩm Đe tài “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng sự lên men ethanol từ nguyên liệu khoai mì” được tiến hành tại

phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứngdụng - Trường Đại học cần Tho

Đe tài thực hiện với 2 thí nghiệm:

Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến the tích ethanol sinh ra.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên men đến thế tích ethanol sinh ra.

Ngành Công nghệ thực phâm - khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 9

Luận văn tốt nghiệp khoá 36LT - 2012 Trường Đại học cần Thơ

2.1 Nguyên liệu khoai mì.

Khoai mì (hay còn gọi là sắn) có tên khoa học là Manihot Esculenta và một số tên khác mandioca, kelala, aipi, tapioca Khoai mì là loại cây lương thực ưa ẩm, sống

thành bụi tập trung chủ yếu ở Braxin, nơi được coi là nguồn gốc của khoai mì Vào thế

kỉ XVI khoai mì được người châu Á đem về trồng, đến thế ki XIX thì phát triển sangcác nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam

Hình 1: Cánh đồng khoai mì

(Nguồn: http://baoninhthuan com, vn/)

Ở nước ta khoai mì được trồng phổ biến từ Bắc vào Nam, đặc biệt phát triển ởcác vùng đồi núi trung du và đã trở thành một loại cây màu quan trọng trong cơ cấunông nghiệp cũng như trong đời sống nông dân

Khoai mì Việt Nam bao gồm nhiều loại giống Nhân dân ta thường căn cứ vàokích thước, màu sắc củ, thân, gân lá mà tiến hành phân loại Tuy nhiên người ta thườngphân thành 2 loại: Khoai mì đắng và khoai mì ngọt

♦ Thân : Thuộc loại cây gồ cao tù’ 2 đến 3m, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu

♦ Lá: Có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân

Hình 2: Khoai mì

(Nguồn: http://cluocthaothucclunx.bloxspot.com/20 11/1 ì/)

theo chiều xoắn ốc Cuống lá dài từ 9 đến 20cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím.

♦ Hoa: Là hoa đơn tính có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm hoa Hoa cái không nhiều, mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luônđược thụ phấn của cây khác nhờ gió và côn trùng

♦ Quả: Là loại quả nang, có màu nâu nhạt đến đỏ tía, có hình lục giác, chia thành ba ngăn, mỗi ngăn có một hạt

♦ Rễ: Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuốngđất Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ

^ Củ: Khoai mì hai đầu nhọn, chiều dài từ 25 -T 200 cm, trung bình khoảng 40-Ỉ-50

cm Đuờng kính củ thay đối từ 2 -r 25 cm, trung bình 5 T 7 cm Nhìn chung kích thướccũng như trọng lượng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất

Hình 3: cấu tạo CÜ khoai mì

Nguồn: http://diendankienthuc.net/

4- Phần vỏ gỗ: Chiếm 1 -T 3% , chủ yếu là cellulose và hemicellulose, chức năng

của nó có nhiệm vụ bảo vệ cả về cơ học và hóa học Trong vỏ gỗ hoàn toàn không có tinh bột nên trong chế biến phải loại bỏ hoàn toàn nhưng trong bảo quản phải giữ, hạn chế tróc vỏ

4- Vỏ cùi: Chiếm 3 -T 10%, thành phần chủ yếu là cellulose, gần như không có tinh

bột nhưng chứa nhiều dịch bào (nhựa)

4- Thịt cùi: Chiếm tỉ lệ lớn nhất, chứa nhiều tinh bột và protein Đây là phần dự trữ

chủ yếu các chất dinh dưỡng của củ Đối với sản xuất ethanol thì thành phần quantrọng nhất là glucid lên men được, gồm tinh bột và một số đường Glucid trong tựnhiên được chia làm ba nhóm chính là: monosaccharide, oligo và polysaccaride.Monosaccharide là những glucid đơn giản.Trong đó lại chia ra :

monosaccharide trioza, tetroza, pentoza, và hexoza Trong thiên nhiên phổ biên nhất làhexoza và pentoza Hexoza là glucid lên men được, dưới tác dụng của nấm men đa sohexoza sẽ biến thành rượu và C0 Pentoza thuộc loại glucid không lên men được

Oligosaccharrit là những glucid chưa từ 2 đến 10 gổc monosaccharide Trong thiênnhiên phố biến nhất là oligo chứa 2 hoặc 3 gốc mono Trong đó disaccharide dễ dàngchuyển hoá thành rượu và C02 dưới tác dụng của hệ enzyme amylase nấm men, còntrisaccharide chỉ lên men được 1/3.

Hình 4: Thu hoạch khoai mì

(Nguôn: littp://www baovecaytroii8.com/)

Bảng 1: Thành phần hóa học trung bình của khoai mì

Thành phần Đơn vi trong

lưọng 100g

Thành phầ n chế biến được của củ sắn

2.2 Giói thiệu chung về hệ enzyme amylase

Hệ enzyme amylase là một trong số các hệ enzyme được sử dụng rộng rãi nhấttrong công nghiệp, y học và nhiều lĩnh vực quốc dân khác Các enzyme amylase cótrong nước bọt, dịch tiêu hóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạkhuẩn, nấm men và vi khuẩn Bây giờ, người ta thu chúng chủ yếu từ canh trường vikhuân, nấm sợi và một vài nấm men Amylase là hệ enzyme rất phố biến trong thế giớisinh vật Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liênkết nội phân tử trong polysaccharide đồng với sự tham gia của nước

R.R + H - OH > RH + R OH

Hiện nay người ta đã biết có sáu loại amylase được xếp thành hai nhóm:endoamylase (enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào)

4- Endoamylase: gồm có a-amylase và nhóm enzyme khử nhánh Nhóm enzym khử

nhánh được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (hay (X- dextrin glucanohydrolase), khử gián tiếp là transglucosylase (hay oligo-1,6- glucosidase) và amylo-1,6-glucosidase Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi

6-polysaccharide

4- Exoamylase: gồm P-amylase và y-amylase Đây là những enzyme thủy phân tinh

bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide

Các dạng amylase không chỉ khác nhau ở đặc tính mà còn khác nhau ở pH, nhiệt độ,mức độ polymer hóa của cơ chất Các enzyme amylase từ các nguồn khác nhau sẽ cótính chất, cơ chế tác dụng và sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân khác nhau.(Nguyễn Đức Lượng, 2004)

^ Hoạt động của amylase: a-amylase

> Dextrin + oligosacchride Pullulanase

Dextrin

Hình 5: Vị trí phân cắt mạch của amylase.

(Nguồn: http://sites.googìe com/site/hoangnhi2/image056 ịpg)

2.2.1 a-amvlase (a-1,4 glucan-4-glucanhydrolase, 3.2.1.1)

❖ Đặc tính

Là một metaloenzyme trong phân tử có ít nhất một phân tử Ca2+ có tác dụng làm bềncấu trúc bậc 2, 3 của phân tử enzyme

4- amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau: mồi loại

a-amylase có một tố hợp amino acid đặc hiệu, song chúng đều khá giàu tyrosine vàtryptophan nhưng ít methionin

4- a-amylase được hoạt hóa bởi ion đom hóa trị nếu chúng có nguồn gốc động vật và

vi sinh vật Nếu có nguồn gốc động vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa trị II Hoạt hóa

bởi ion hóa trị I như sau: cr > Br ' > I ' Chúng bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như

Cu2+, Hg2+, a-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhấttrong hệ enzyme amylase)

❖ Cơ chế tác dụng lên mạch amylase và amylopectin

4- a-amylase có khả năng phân cắt liên kết a-1,4 glucozit nằm ở phía bên trong phân tử

cơ chất (tinh bột, glycogen, polyose đồng loại) một cách ngẫu nhiên không theo mộttrật tự nào cả Vì thế người ta gọi nó là enzyme amylase nội phân (endo amylase)

4- a-amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà thủy phân cả hạt tinh bột nguyên

lành, song với tốc độ rất chậm Dưới tác dụng của enzyme a-amylase, amylase bị phân

giải khá nhanh olygosaccharide gồm 6 -T 7 gốc glucose Sau đó các polyglucose này

lại bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến mạch maltotetrose, maltotriose vàmaltose Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylase chứa 87%maltose và 13% glucose Dưới tác dụng cúa enzyme a-amylase amylopectin cũng bị

phân giải khá nhanh, nhưng vì a-amylase không phân cắt được liên kết a-1,6 glucozit

nên dù có kéo dì thời gian thủy phân

Luận văn tôt nghiệp khoá 36LT -

¡«M rMmmMmmyœYM'/fàVM'sWteWFMWfmYœyœmY&t&m'mm 'm Wfrnm wr^&MY* /aY#YM'/»m

v stovmw*mịm#mỸsmYÀầm‘Mầ'ĩ'&%!k , m m mMMMfi

nhưng sau cùng sản phẩm có khoảng: 72% maltose, 19% glucose còn có dextrin phân

tử thấp và izomaltose là 8% (Nguyễn Đức Lượng, 2004).

2.2.2 p-amylase (a-1,4 glucan-mantohidrolase, 3.2.1.2)

❖ Đặc tính

4- p-amylase là một loại albumin, tâm xúc tác của nó có chứa các nhóm -SH và nhóm

-COOH cùng với vòng imidazol của các gốc histidin (3-amylase chỉ phố biến trongthực vật, đặc biệt có nhiều trong các hạt nảy mầm Trong vi khuẩn không có P-amylase Còn sự tồn tại P-amylase trong nấm sợi cho đến nay vẫn chưa được chứngminh

4- P-amylase rất bền khi không có ion Ca2+, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như:

Cu2+, Hg2+, urea, idoacetamide, iodine, ozon pH tối thích trong dung dịch tinh bộtthuần khiết là 4,6 còn trong dung dịch nấu là 5,6 Nhiệt độ tối thích trong tinh bộtthuần khiết là 40 -T 50°c, trong dung dịch nấu là 60 -T 65°c, P-amylase bị vô hoạt ở70°c

❖ Cơ chế tác dụng lên mạch tinh bột

4- p-amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết a-1,4 glucozit trong tinh bột, glycogen,

polysaccharide đồng loạt, phân cắt tuần tự từng gốc maltose một từ đầu không khử củamạch Maltose có cấu hình p được tạo thành P-amylase được gọi là enzyme ngoại phân(exoamylase)

4- p-amylase phân giải 100% amylase thành maltose và phân giải 54 -T 58%

amylopectin thành maltose Do mỗi nhánh của amylopectin có từ 20 -ỉ- 26 gốc glucosenên sau khi thủy phân tạo thành 10 -ỉ- 12 phân tử maltose Khi gặp liên kết a-1,4

glucozit đứng kế cận liên kết a-l,6glucozit thì P-amylase ngừng tác dụng, phần

saccharide còn lại là dextrin có màu tím dở với iodine Độ nhớt dung dịch giảm.(Nguyễn Đức Lượng, 2004)

P-amylaseTinh bột -► 54 H- 58 % maltose + 42 H- 46% P" dextrin

Cơ chế tác dụng lên

Enzym y-amylase có khả năng xúc tác cả liên kết a-1,4 glucozit, a-1,6 glucozit trongtinh bột, glycogen,polysaccharide đồng loại, cả maltose và các oligosaccharide từ đầu

không khử tuần tự từng gốc glucose một Chúng không thủy phân được các dextrinvòng Khi thủy phân tinh bột cùng với việc tạo thành glucose còn có thế tạo thànholygosaccharde Ngoài ra, y-amylase còn có thế phân cắt các liên kết a-1,2; 1,3glucozit nữa (Nguyễn Công Hà, 2000).

2.3 Cơ chất của amylase

2.3.1 Tinh bột

i- Tinh bột là nhóm cacbohydrate, ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ như khoai

lang, khoai tây, khoai mì Trong các loại ngũ cốc, các hạt có công thức tổng quát là(C6Hi206)n- Tinh bột từ nguồn khác nhau đều cấu tạo từ amylose và amylopectin Cácloại tinh bột giống nhau về thành phần nhưng tỉ lệ amylose và amylopectin khác nhau.Tuy có sự khác biệt nhau như vậy, nhưng đa phần đều chứa khoảng 20 -T 30%amylose và 70 -T 80% amylopectin Trong thực vật, tinh bột được xem như là chất dựtrừ năng lượng quan trọng

4- Amylose được cấu tạo từ những gốc glucose và liên kết với nhau bởi nối 1,4 -glucoside nên tạo thành mạch thắng, số gốc glucose trong phân tử amylose có thể tạo thành 200 -T

1000 và tương ứng với phân tử lượng là 34200 -T 162000 Amylose dễ tan trong nước nóng và tạo nên độ nhớt của dung dịch ị- Amylopectin cấu tạo từ những gốc glucose nhưng ngoài các nối a - 1,4 - glucoside thì trong phân tử amylopectin còn nối với nhau bởi các a- 1,6 glucoside thường rất ít so với a - 1,4 - glucoside nhưng rất bền Mạch chính của amylopectin có khoảng 400 T- 2000 gốc glucose, các mạch nhánh bao gồm 15 -r 18 gốc và cách đều 8 -ỉ- 9 gốc Tùy theo loại nguyên liệu số gốc glucose trong phân tử

amylopectin có thể từ 600 -ỉ- 6000, tương đương với phân tử lượng 96120 -T 961200 Tinh bột là chất keo háo nước điển hình nhưng không hòa tan trong nước lạnh, trong rượu và este Trong nước nóng tinh bột sẽ hút nước và trương nở và tạo gel Mức độ trương nở tùy thuộc vào nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ lên đến (60 -T 85°C) thì tinh bột sẽ bị hồ hóa và được gọi là hồ tinh bột dạng gel i- Dưới tác dụng của

enzyme amylase tinh bột bị thủy phân do các liên kết

glycoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo hai mức độ: dịch hóa và đường hóa Ket quả của sự dịch hóa là tạo sản phẩm trung gian dextrin và khi dextrin tiếp tục bị đường hóa thì sản phấm sẽ là maltose

và glucose.

Glycogen là một loại carbohydrate được dự trữ trong cơ thế động vật và được cơ thể chuyển hóa để sử dụng từ từ Amylase có vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa glucid ở tế bào động vật, vi sinh vật liên kết lại với nhau bởi liên kết a -1,4 - glycoside

ở các vị trí phân nhánh glucose nối với nhau bằng liên kết a -1,6 - glycoside

Glycogen có số mạch nhánh nhiều hơn tinh bột Phân tử lượng ở vào khoảng 2 H- 3 triệu Glycogen dễ tan trong nước Glycogen được cấu tạo từ các glucose

2.4 Co’ chế tác động của enzyme

Bản chất của cơ chế tác dụng bởi enzyme trong các phản ứng hóa học là khả nănghoạt hóa cơ chất đế các cơ chất tham gia phản ứng mạnh hơn

Khi có enzyme tham gia xúc tác, thì năng lượng cần cho phản ứng nhỏ hơn khi không

có enzyme Quá trình xúc tác xảy ra qua ba giai đoạn:

E + S - E S - > P + E

Trong đó: E: enzyme; S: cơ chất; P: sản phẩm

Ớ giai đoạn thứ nhất: enzyme sẽ kết họp với cơ chất bằng liên kết yếu Ket quả là

tạo thành một phức hợp ES, phức hợp này không bền Phản ứng này xảy ra rất nhanh

và đòi hỏi một ít năng lượng

Ở giai đoạn thứ hai: cơ chất bị biến đổi, dẫn đến làm căng và phá vỡ các liên kết

đồng hóa trị

Ở giao đoạn thứ ba : sản phẩm được tạo thành, enzyme được giải phóng và trở lại

trạng thái tự do Liên kết giữa E và s đế tạo thành phức hợp ES và liên kết hidro,tương tác tĩnh điện, tương tác van der waals (Nguyễn Đức Lượng, 2001 )

Trường Đại học cần Thơ

Y#mww*WkvsL 9*1 mmm YMmmm*v&7#Y4r/am •m ’¡mmsimt»

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

enzyme 2.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ CO' chất

Hình 6: Ảnh huửng của nồng độ CO’ chất đến vận tốc phán ứng.

(Nguồn: htW://sites.soosle.conưsite/hocmsnhi2/ì

Cơ chế tác động của enzyme vào cơ chất qua ba giai đoạn:

■ Giai đoạn đầu: Enzyme sẽ tương tác với cơ chất đế tạo thành phức hợp ES

■ Giai đoạn 2: Phức họp ES sẽ được tách ra

■ Giai đoạn 3: E sè được giải phóng và hoạt động tự do Hiện tượng trên đượcxem xét trên cơ sớ phản ứng chỉ có một cơ chất duy nhất Ở trường họp này sẽxảy ra ba giai đoạn khác biệt

Ớ giai đoạn đầu nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng (V) phụ thuộc tuyếntính với nồng độ cơ chất

Ớ giai đoạn kế tiếp tốc độ phản ứng cực đại và nó hoàn toàn không phụ thuộc vàonồng độ cơ chất

Ở giai đoạn tiếp theo, nếu nồng độ cơ chất vượt qua ngưỡng cực đại của tốc độphản ứng không có khả năng tăng theo Ớ giai đoạn này, các enzyme đã bão hòa cơchất do đó nó không có tốc độ phản ứng cao hon được

(Nguyễn Đức Lượng, 2001)

2.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Bản chất của enzym là protein Do đó, nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến câu trúccủa chúng Trong các phản ứng hóa học, nhiệt độ càng tăng tốc độ phản ứng xúc táccàng tăng Trong các phản úng sinh học, nhiệt độ tăng khả năng xúc tác enzyme sẽtăng Nhưng khả năng tăng của tốc độ phản ứng có giới hạn nhất định Quá giới hạnnhiệt độ đó, phản ứng enzyme sẽ giảm và giảm rất nhanh

Trường hợp ta tăng nhiệt độ trong giai đoạn đầu của phản ứng enzyme sè làm tăng khảnăng tạo cấu trúc không gian của enzyme cho phù hợp với cấu trúc không gian của cơchất Khi vượt quá giới hạn về nhiệt độ, cấu trúc không gian

của trung tâm hoạt động trong enzyme không còn phù hợp với cấu trúc không gian của

co chất nữa Khi đó hoạt tính của enzyme sẽ mất dần và đi đến triệt tiêu

Vì vậy, trong kỹ thuật người ta thường dùng nhiệt như biện pháp làm tăng khảnăng hoạt động của enzyme Biện pháp này rất có ý nghĩa cả trong bảo quản và trongLuận văn tôt nghiệp khoá 36LT - 2012

chế biến thực phẩm (Nguyễn Đức Lượng, 2001).

2.5.3 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Hình 7: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng

lĩttp://sites.googỉe.coin/site/liocmgnhi2/

Trong trường hợp thừa CO chất, nồng độ enzyme tăng sẽ làm tăng tốc độ phản

ứng Sự tăng tốc độ phản úng trong tế bào sinh vật lại phụ thuộc rất nhiều vào khả năng điều hòa gen Nhìn chung tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính với lượng enzyme (Nguyễn Đức Lượng, 2001)

Tốc độ phản ứng V = K [E]

Trong đó: V: tốc độ phản úng

[E]: Nồng độ enzyme

2.5.4 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính enzyme

pH thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chat, enzyme và ảnh hưởng đến độbền của protein Do đó tốc độ của phản ứng enzyme sẽ tăng dần đến giá trị cực đại vàsau đó sẽ giảm dần Đa số enzyme bền ở pH 5+ 9 Độ bền của enzyme sẽ tăng nếu cómặt của cơ chất và coenzyme hoặc Ca2+v.v

(Nguyễn Đức Lượng, 2001)

2.5.5 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm

Các chất kìm hãm thường là các ion, các phân tử vô cơ, hữu

cơ và cả protein Các chất kìm hãm thường tham gia vào quá trình kiếm tra, điều hòa quá trình trao đối chất trong cơ thế sống Các chất kìm hãm được chia làm hai nhóm: nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh và nhóm các chất kìm hãm không cạnh tranh.

❖ Nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh

Các chất kìm hãm cạnh tranh thường có cấu trúc không gian tương tự như cấu trúckhông gian của cơ chất Do đó, chúng có khả năng kết hợp với trung tâm hoạt độngcủa enzyme Kết quả là một số chỗ kết hợp cần thiết ở enzyme bị chất kìm hãm chiếmmất Do đó cơ chất mất một phần khả năng tương tác, làm cho tốc độ phản ứng khôngtăng Phản ứng cạnh tranh có thế biếu thị như sau:

E + S = E S — > E + P

(Nguyễn Đức Lượng, 2001)

2.5.6 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa

Các chất hoạt hóa (activator) là những chất làm tăng khả năng xúc tác của enzyme.Các chất hoạt hóa có thể là các anion, các ion kim loại ở ô thứ 11 đến ô thứ 55 trongbảng tuần hoàn Mendeleev, các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp làm nhiệm vụ chuyếnhydro, các chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme, các chất

có khả năng phục hồi nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme (Nguyễn ĐứcLượng, 2001)

2.6 Vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc

2.6.1 Vi khuẩn

Trong bánh men thuốc bắc có nhiều loài vi khuẩn phát triển Trong đó thường thấy

có mặt của vi khuẩn lactic, vi khuẩn axetic Các loài vi khuẩn thường làm chua môitrường của thời gian đầu quá trình lên men, quá trình này xảy ra có lợi vì tạo pH môitrường thích họp cho nấm men và nấm sợi phát triến Tuy nhiên, nếu đế pH xuống quáthấp sè ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men Mặt khác nếu trong dịch lên men có mặtoxy và vi khuẩn axetic sẽ oxy hóa rượu thành axit axetic, quá trình này làm tổn haolượng cồn tạo thành

(Nguyễn Đức Lượng, 2002)

Là nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, thường sinh sản bằng cách nây chồi và phân cắt.

Nấm men thuộc về hai lớp nấm: nấm túi {Ascomycètes) và nấm bất hoàn toàn (.Deutero-mecetes or Fungiimperfer)

Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men

Chúng gồm hai chi khác nhau: Endomycopsis (chủ yếu là Endo Fibuligenes), Saccharomyces (chủ yếu là S.cerevisiae).

Endo Fibuligenes: là loài nấm men rất giàu enzyne amilase, glucoamilaza, do đó

chúng vừa có khả năng đường hoá vừa có khả năng rượu hoá

Hình 8: Nấm men Sacchoromyces cerevisiae

(Nguồn: http://www.snowshoebrewing.com/)

Saccharomyces cerevisiae: có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như:

glucoza, sacroza, maltoza, fructoza, rafinoza, galactoza Chúng có khả năng lên men ở

nhiệt độ cao (36 -ỉ- 40°C), chúng có khả năng chịu được độ axit Đặc biệt chúng có

khả năng chịu được thuốc sát trùng Đặc biệt chúng có khả năng chịu được thuốc sáttrùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02 0,025% Đặc điếm này rấtthuận lợi cho lên men khi cần sử dụng thuốc sát trùng Đặc điểm quan trọng hơn hết

đó là có khả năng lên nhiều loại nguyên liệu khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn, vớilượng đường trong dung dịch từ 12 ^ 14% có khi 16 + 18% Nồng độ rượu trong dungdịch lên men 10 4- 12% Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 -T 32 c

Ngoài hai chi nấm men trên, trong bánh men thuốc bắc còn thấy nhiều loại nấm mendại khác, chúng vừa khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển hóa đườngthành rượu, tuy sự chuyển hóa này thấp Điều đặc biệt là các loài nấm men dại nàychịu nhiệt rất cao, có khi tới 60 -ỉ- 65°c và chịu được chất sát trùng nồng độ 0,05 -41% ( Nguyễn Đức Lượng, 2002)

Nấm mốc là loại thực vật không có diệp lục, nên chúng chỉ sống được nhờ có sợi hệbám vào các chất hữu cơ Hệ sợi nấm mốc có một số ăn sâu vào cơ chất gọi là khuẩn ti

cơ chất hay khuẩn ti dinh dưỡng, một số mọc ra ngoài bề mặt cơ chất gọi

là khuẩn ti khí sinh Những khuẩn ti khí sinh là những lông tơ màu trắng, mọc thành

Sacchsromyctì s c«r»vJs/M

một lớp sợi mềm và dần dần sẽ có một số sợi phát triển thành cơ quan sinh sản đặcbiệt mang bào tử Màu sắc của bào tử sẽ đặc trưng cho nấm mốc khi già.

( Lương Đức Phẩm, 2005)

Hình 9: Nấm mốc Aspergillus

(Ngnon: http: www.tinluccaonien.com/docs/clocs/)

Trong bánh men thuốc bắc thấy nhiều loài nấm mốc phát triển thuộc họ

Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus và cimylomyces rouxii phát triên nhiều hơn

cả

Loài Mucor đặc biệt là Mucor rouxii có nhiều đặc tính rất quỷ như khả năng chịu được

nhiệt độ cao 32 -ỉ- 35°c, chúng vừa có khả năng đường hóa vùa có khả năng rượu hóa.( Nguyễn Đức Lượng, 2002)

2.7 Quá trình lên men rượu

Lên men rượu là quá trình trao đối chất nhờ tác dụng của các enzyme tươngứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sốngcủa nấm men) Tuỳ theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men người ta chia làmnhiều kiếu lên men khác nhau Tuy nhiên có 2 hình thức lên men chính: lên men yếmkhí và lên men hiếu khí

> Lên men yếm khí: là sự phân huỷ đường không có sự hiện diện của 02 nhưquá trình lên men lactic, lên men rượu, butylic

> Lên men hiếu khí: là sự phân huỷ đường có sự hiện diện của 02 như quá trìnhlên men acid acetic, citric

❖ Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men Nấmmen chuyến hoá đường lên men thành rượu etylic và C02 Người ta còn gọi làquá trình rượu hoá, cồn hoá

❖ Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm hai thời kỳ chính:

Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của 02 tế bào nấm menphát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng).

Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và C02: giai đoạn này nấm men hấp thụcác chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình đế thực hiện xúc tác sinhhóa trong quá trình trao đối chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và C02

2.7.1 Co' chế của quá trình lên men

Đe lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.Tuỳ theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau Thông thườngkhi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được > 100 triệu tế bào trong một ml dịchlên men Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn nên khả năng hấp thụ cácchất dinh dưỡng rất mạnh Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môitrường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khếch tán quamàng vào bên trong tế bào nấm men, rượu và C02 Rượu etylic tạo thành khếch tán ramôi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm men Rượu hoà tan vô hạn trong nước nênkhếch tán rất nhanh vào trong môi trường C02 cũng hoà tan vào môi trường nhưng sựhoà tan không lớn

Ỏ áp suất 800 mmHg nhiệt độ 25 -T 30°c là 0,856 -T 0,837 lít C02 trong mộtlít nước Vì thế COọ sinh ra trong quá trình lên men sẽ khếch tán vào trong môitrường và nhanh chóng đạt được trạng thái bão hoà Khi bão hoà C02 bám vào xungquanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí Te bào nấm men thường dính liềnnhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó

có sự chênh lệch giữa khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lêntrên bề mặt Khi đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bịphá vỡ ra làm cho khí C02 bị phóng thích ra bên ngoài Lúc này do khối lượng riêngcủa nấm men đủ lớn trở lại nên chúng sẽ bị chìm xuống Quá trình này diễn ra liên tụcnên tế bào nấm men vốn từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạng thái động, làm gia tăngkhả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và môi trường điều này làm cho quá trình traođối chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ hơn, khi đó sẽ làm tăng nhanh quá trình lên men.Khí C02 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí C02 làm tăngkhả năng lên men của nấm men Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men, cácchất hoà tan mang điện tích, các vật lơ lừng khác hiện diện trong dịch lên men điềuảnh hưởng đến sự thoát khí C02 nên cũng ảnh hưởng quá trình lên men.( Bùi ThịQuỳnh Hoa, 2004)

2.7.2 Động học của quá trình lên men

Tốc độ của quá trình lên men có thế quan sát được bằng cách theo dõi sự thayđối của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đốilượng rượu và C0 tạo thành cũng như sự thay đối trị số của nồng độ dịch lên men

Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính:

❖

> Thời kỳ đầu: khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men

Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kế

> Thời kỳ 2: đây là thời kỳ lên men chính Chiếm khoảng 60 -T 120 giờ sauthời kỳ đầu Sự phát triến của nấm men sau mồi giờ tăng nhanh đáng kê vàđạt đến trị số cực đại

> Thời kỳ 3: đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời kỳ

ôn định tạo mùi cho sản phâm Tuỳ theo phương pháp lên men, loại sản phâm

mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được

Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đối sâu sắc các thành phần trong dịchlên men Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men Trong giai đoạn này,trong điều kiện lên men bình thường sau mồi giờ nồng độ đường trong dịch lên men

sẽ giảm đi khoảng 1 độ (Brix, balling, %) tuỳ theo sản phẩm, dây chuyền sản xuất

Sự tồn tại của thời kỳ lên men cuối là đặc trưng đối với quá trình lên dịchđường hoá từ nguyên liệu chứa tinh bột.Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng

đường tồn tại trong dịch lên men là 100% thì 4 -f 6% là dạng chất không tan, 75 -r

77% được chuyển thành maltose và 19% là dextrin

Trong giai đoạn lên men sự đường hoá cũng xảy ra nhanh nhưng rất chậm vàkhông hoàn toàn, đặc biệt khó khăn đối với tinh bột không hoà tan Do đó tốc độ lênmen trong thời kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụthuộc vào sự thuỷ phân hàm lượng dextrin không lên men còn lại

Tuy vậy chính những loại đường không lên men này sè tạo thành vị ngọt chosản phẩm Như vậy chu kỳ lên men dịch đường hoá tinh bột phụ thuộc vào thời gianlên men cuối hay phụ thuộc vào khả năng đường hoá của phức hệ enzyme amylase.Rất nhiều thí nghiệm cho thấy rằng càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng giatăng hiệu suất của quá trình lên men

Tuy vậy tuỳ theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ đường của dịch đườnghoá, phương pháp lên men, nhà sản xuất sẽ tạo ra một qui trình sản xuất riêng biệt vớichất lượng và thành phần mong muốn của họ

( Bùi Thị Huỳnh Hoa, 2004)

2 8 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.8.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của nấm men lànhiệt độ Mồi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng, đối vớisinh trưởng của đa số nấm men nhiệt độ tối thích vào khoảng 28 -ỉ- 32°c nhưng vớilên men thì lại hoàn toàn không trùng với khoảng nhiệt độ này Đối với lên men rượuetylic đế sản xuất rượu trắng (cồn thực phẩm, rượu Vodka, các loại rượu truyền thống)

nhiệt độ thích hợp là 30 -r 35°c.

Nhiệt độ lên men cao ở khoảng 30 35°c sự bắt đầu tích tụ rượu etylic

càng sớm, nhưng không lên men được hết đường (đường sót còn lại với một lượngkhá lớn) Điều này có thể làm nguy hiểm đến chất lượng rượu tạo thành vì đường sót

sẽ được vi khuấn lactic sử dụng để tạo thành axit lactic, làm chua dịch lên men, làmảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm Nhiệt độ không những ảnh hưởng đến cường độ lênmen và sinh trưởng nấm men mà còn ảnh hưởng tới sinh tống hợp các sản phấm phụ

và thứ cấp Nhiệt độ lên men càng cao dẫn đến tích tụ nhiều loại rượu bậc cao cũngnhư axetaldehyt

Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp khả năng lên men sẽ cao vàkéo dài thời gian lên men hơn Neu làm lạnh dịch đường tới 20 -ỉ- 22°c sè hạn chếđược phát triến của tạp khuấn (Nguyễn Đình Thưởng, 2005)

2.8.2 Ảnh hưởng của pH

Nồng độ H+ trong môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men.Chúng có khả năng làm thay đối điện tích các chất của vở tế bào, làm tăng hoặc giảmmức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men.Mồi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng thái ion nhất định, trạng thái nàylại phụ thuộc vào pH của môi trường

Trong điều kiện lên men rượu pH tối ưu cho hoạt động của nấm men là 4,5

-ỉ-5,0 Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH =

4,8 *r 5,2 nhằm kết hợp giữ cho amylaza tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrinthành đường lên men được Nếu pH tăng thì dễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin sẽnhiều do đó làm giảm hiệu suất lên men Chính vì vậy khi gây men giốngtrong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 -ỉ- 4,0 đế hạn chếphát triến của vi khuấn lactic và nấm men dại ( Nguyễn Đình Thưởng, 2005)

2.8.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men

Nồng độ dịch đường quá cao sê dẫn đến làm tăng áp suất thấm thấu và làmtăng trạng thái cân bằng sinh lý của nấm men Ket quả là rượu nhiều sẽ ức chế khôngnhững tạp khuẩn mà cả nấm men Ngược lại nếu nồng độ dịch đường quá thấp sẽkhông kinh tế Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dịch lên menkhoảng 16 -í- 18% tương đương khoảng 13 -ỉ- 15% đường đế sau khi lên men sè nhận

được nồng độ rượu trong dấm chín 8,5 -ỉ- 9,5% V Ở các nhà máy rượu của ta nhiều

nơi chỉ khống chế nồng độ dịch đường 13 -ỉ- 14% chất khô, độ rượu trong dấm chínhchỉ đạt 6,5 -i- 7,5% V (Nguyễn Đình Thưởng, 2005)

2.8.4 Ảnh hưởng của chất sát trùng

Trong điều kiện sản xuất dù có vệ sinh sạch đến mấy cũng khó đảm báo vô

trùng vì vậy cần phải sử dụng chất sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế tạp khuẩn Cóthể dùng nhiều chất khác nhau như: formon (formalin), Na2SiF6, NaF, CaOCl2, cácmuối kim loại nặng, các tia cực tím, đều ảnh hướng đến quá trình hoạt động sống củanấm men Tùy theo chất lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít, sao cho hạn chếđược sự phát triển của tạp khuẩn nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của

nấm men Khi sử dụng formalin hay fuosilicat natri, nồng độ không vượt quá 0,02%

so với dịch lên men

(Nguyễn Đình Thưởng, 2005)

2.8.5 Ảnh hưởng của nồng độ rưọu

Rượu etylic được nấm men tạo ra thường trong dịch lên men có khoảng 4 6%

rượu và được tích tụ trong môi trường ngày càng nhiều Hàm lượng rượu cao dần sẽ làm cho nấm men sinh trưởng chậm dần và đến nồng độ nào đó sẽ làm cho nấm men giảm hoạt tính thậm chí có thể làm ngừng hẳn sự phát triển cúa nấm men

2.9 Sản phấm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu

Trong quá trình lên men, ngoài sản phâm chính là rượu và C02 còn tạo ranhiều chất khác Bằng phân tích sắc kí khí người ta phát hiện trên 50 chất khác nhau,nhưng có thế xếp thành 4 nhóm chính: acid, ester, aldehyde và alcol cao phân tử

2.9.1 Sự tạo thành acid

Trong quá trình lên men rượu luôn tạo các acid hữu cơ bao gồm: acid acetic,acid lactic, acid citric, acid pyrovic và acid succinic nhưng nhiều hơn cả là acid acetic

và acid latic

Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hoá khử giữa hai aldehyde

acetic - 1 phân tử bị oxy hoá, phân tử thứ hai sẽ bị khử:

CH3CHO + CH3CHO + H20 = CH3COOH + C2H5OH

Acid lactic được tạo bởi pyrovat dehydronase theo phản ứng:

CH3CO-COOH + NAD.H2= CH3CHOHCOOH + NAD Hoặc

CH20(H2P03)CH0HCH0 + H20 = CH3CHOHCOOH + H3PO4

Acid citric theo Laphon được tạo từ aldehyde acetic Phản ứng được biểu diễntống quát như sau:

9CH3CHO + 4H20 = (CH2COOH)2 C(OH)COOH + 6CH 3CH2OH

Acid succinic được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng hợphai phân tử acid acetic với một phân tử aldehyde acetic:

2CH3-COOH + CH3CHO = COOHCH 2CH2COOH + C2H5OH

Hoặc được tạo thành do deamin acid glutamic Trường hợp này aldehydeglyceric tiếp nhận hydro và tạo ra cả glycerin Phương trình tổng quát tạo acidsuccinic cùng với glycerin từ acid glutamic được biếu diễn như sau:

C6H,206 + COOH-CH2-CH2-CHNH2COOH + 2H20 = COOH-CH2CH2COOH +2C3H803 +NH3 + C0 2

Glycerin và aldehyde đều là sản phẩm trung gian của lên men rượu Trongđiều kiện lên men nhằm mục đích chỉ thu rượu etylic, người ta khống chế pH dịch lênmen trong giới hạn 4,5 -r 5,2 Với điều kiện ấy lượng glycerin tạo thành chỉ chiếm 0,3-r 0,45% dịch dấm chín, tương ứng tiêu tốn đường 2 -r 3% so với lượng đưa vào Nếutăng pH tới kiềm thì lượng đường tham gia tạo glycerin tăng tới 23,4% và đường tạoaldehyde nhưng chưa chuyến thành rượu đạt 11,9%

Lên men đường xảy ra theo phương trình:

C6H|206 = 2C2H5OH + 2C02 (lên men rượu bình thường)

C6Hl206= CH3CHO+ C 3H803 + C02 (lên men suníĩt)

2C6H12OÓ + H20 = 2C02 + CH3COOH + C 2H5OH + 2C3H803 (lên men trong môitrường kiềm)

(Nguyễn Đình Thưởng, 2005)

2.9.2 Sự tạo thành rượu bậc cao

Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lênmen rượu, là các rượu có số nguyên tử carbon lớn hơn hai Các alcol này tuy ít nhưngnếu lẫn vào etylic sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Đó là các alcolpropylic, izobutylic, izoamylic, amylic v.v Hàm lượng của chúng chỉ khoảng 0,4 -ỉ-0,5% so với cồn etylic nhưng gây cho sản phẩm có mùi khó chịu Các alcol này có tênchung là dầu fusel là do nấm men sử dụng nitơ của các acid amin

Phương trình tổng quát quá trình tạo thành alcol có phân tử cao được đơn giảntheo phản ứng:

2.9.3 Sự tạo thành ester

Song song với việc tạo ra acid và alcol, dưới tác dụng của enzyme trong nấm men, các acid và alcol sẽ tác dụng lẫn nhau đế tạo ra những ester tương ứng Lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vàonhiều yếu tố Chúng thay đổi theo nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũng như chủng giốngnấm men và cả nguồn nguyên liệu

2.10 Một vài quy trình sản xuất rượu từ tinh bột

2.10.1 Công nghệ sản xuất rưọu gạo

Sơ đồ quy trình

V

Rượu gạo

Hình 10: Qui trình sản xuất ruựu gạo

(Nguồn: http://www.agu edu vn)

Gạo > Nấu chín ► Để nguội > Trộn bánh men thuốc bắc

Chưng cất