thành phần và vai trò của hệ vi sinh vật trong bánh men rượu truyền thống và hiện đại

Trong sản xuất rượu, hệ vi sinh vật trong bánh men đóng vai trò rất quan trọng.. Chúng góp phần chuyển hoá các chất từ nguyên liệu thành đường và từ đường thành rượu nhờ quá trình đường

Phần I: Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề

Rượu là đồ uống có từ lâu đời Trong cuộc sống, nếu biết sử dụng hợp

lí rượu sẽ rất tốt cho sức khoẻ, và cần thiết trong giao tiếp Rượu và các đồ uống có rượu chiếm một vị trí đáng kể trong công nghiệp thực phẩm Chúng

đa dạng tuỳ theo truyền thống và thị hiếu của người tiêu dung mà các nhà sản xuất làm ra nhiều loại rượu mang tên khác nhau Trong sản xuất rượu, hệ

vi sinh vật trong bánh men đóng vai trò rất quan trọng Chúng góp phần chuyển hoá các chất từ nguyên liệu thành đường và từ đường thành rượu nhờ quá trình đường hoá và lên men Chúng cùng với nguyên liệu tạo nên chất lượng rượu Vậy chúng tôi tiến hành đề tài “ thành phần và vai trò của

hệ vi sinh vật trong bánh men rượu truyền thống và hiện đại”

1.2 Mục đích, yêu cầu

Phân lập và xác định thành phần đặc điểm hình thái của các loại vi sinh vật trong bánh men rượu truyền thống và hiện đại

Phần II: Tổng quan

I Tình hình sản xuất ở nước ngoài

Rượu có từ lâu đời Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại rượu khác nhau Gồm

-Rượu lên men thuần túy: Rượu được lên men từ các nguyên liệu có chứa đường và tinh bột đều có nồng độ thấp

VD: Rượu vang, rượu táo sake, cơm rượu…

-Rượu cất : cũng dung những nguyên liệu có chứa đường và tinh bột, nhưng sau khi lên men đem cất lại

Đây thuộc loại rượu nặng như: Brandy, Whisky, Rhum và Vodka… -Rượu pha chế : Rượu được lên men hoặc pha thêm đường, hương liệu dược liệu…mà thành Như các thú rượu bổ, rượu sâm, cocktail

II Tình hình sản xuất rượu ở Việt Nam

Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công có từ ngàn xưa và chưa có tài liệu nào cho biết chính xác có từ khi nào Ở miền núi, đồng bào các dân tọc dung gạo, ngô, khoai, sắn nấu chin rồi cho lên men, men này được lấy từ một số lá cây hoặc được nuôi cấy thuần khiết hơn Sản phẩm nổi tiếng là rượu cần Ở đồng bằng, nhân dân biết nuôi cấy và phát triển nấm mốc, nấm men trong thiên nhiên trên môi trường thích hợp, gạo và các nguyên liệu khác nhau có chứa tinh bột đã được nấu chín

Sau đó một loạt các nhà máy sản xuất rượu từ nguyên liệu tinh bột, rỉ đường được thành lập như ở Hà Nội, Nam Định, Hải Dượng… Có nhiều loại bánh men được sản xuất công nghiệp như bánh men Nàng Hương, bánh men ngọt…

Phần III: Nội dung

I Công nghệ sản xuất rượu

1.1 Nguyên liệu:

1.1.1 Tinh bột

Gạo, ngô, khoai, sắn chứa rất nhiều tinh bột, là nguyên liệu chính để sản xuất rượu.Các nguyên liệu này cần phải nấu chín để các màng tinh bột bị phá vỡ, tinh bột chuyển sang dạng dễ tan Sau đó hệ enzyme

amylaza sẽ tác dụng phân giải tinh bột dễ dàng và chuyển đường thành rượu

1.1.2 Rỉ đường

Trong rỉ đường chất khô chiếm 80-85%, nước 15-20% Trong chất khô đường chiếm 60% Trong đó 25-30 % sacroza, 20-25% đường khử

(glucoza, fructoza) còn lại là các chất phi đường

1.2 Các phương pháp sản xuất rượu

1.2.1 Tổng hợp hoá học

1.2.2 Lên men

- Phương pháp amylaza: chọn 1 nấm mốc vừa có khả năng đường hoa svừa có khả năng rượu hoá Nhưng dễ bị nhiễm khuẩn

- Phương pháp myco-malt: dùng nấm mốc sinh ra nhiều enzyme

amylaza (chủ yếu là α-amylaza, glucoamylaza và dextrinlaza) để đường hoá tinh bột tạo ra hỗn hợp các dextrin cuối, maltoza và

glucoza

1.3 Quy trình sản xuất

Nguyên liệu thô – ngâm nước – Đun sôi và là chin – Trộn đường – Lên men – Chưng cất – Tinh chỉnh và tái chưng cất – Nơi chứa rượu – Đóng chai

1.4 Bánh men rượu

-Men rượu truyền thống chỉ được lờm ở các hộ gia đình theo kinh

nghiêm, chưa được đăng kí nhẵn hiệu hang hoá và chưa được chứng nhận

an toàn thực phẩm…

-Men rượu công nghiệp là men rượu sản xuất ở quy mô công nghiệp của doanh ghiệp sản xuất đã có chứng nhận chất lượng của cơ quan quản lý

có thẩm quyền Mọi thông tin liên quan về sản phẩm là yêu cầu bắt buộc phải công bố như: thành phần, độ an toàn, liều dùng …

II Thần phần vi sinh vật trong bán men

2.1 Nấm men:

Trong sản xuất rượu người ta thường dung những nòi nấm men thuộc giống Saccharomyces cerevisiae Giữa các nòi này có những đặc điểm

khác nhau Đối với lên men dịch đường từ tinh bột thường dung một số nòi khác với khi lên men dịch rỉ đường Các nòi lên men rượu cần phải

có những tính chất sau:

+Có sức phát triển mạnh trong dịch đường lên men

+Có khả năng tiết ra hệ enzyme zyma nhiều để lên men nhanh chóng và hoàn toàn

+Có thể lên men được ở nhiệt độ tương đối cao của mùa hè

+Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men

+Chịu được môi trường có độ axit cao

-Có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản bằng cách nảy chồi và phân cắt -Saccharomyces cerevisiae là loài nấm men lên men nổi, có hìng dạng chủ yếu hìng cầu hoặc ovan với kích thước 7-10 µm

Saccharomyces Cerevisiae cells observed at the microscope -Khuẩn lạc có màu vàng, vách tế bào có màu sẫm Trong nguyên sinh chất có các hạt màu tím Đây là hạt tinh bột dự trữ của tế bào

YGD Agar - Saccharomyces cerevisiae

- Saccharomyces cerevisiae là loài kỵ khí không bắt buộc

-Trong điều kiện có oxy, phát triển sinh khối Trong điều kiện không có oxy, chuyển đường thành rượu

-Có khả năng lên men nhiều loại đương khác nhau (glucose, saccharose, fructose, mantose)

-.Nhiệt độ tối ưu 25-30°C, ở 40°C men ngừng sinh trưởng và chết

2.2 Nấm mốc

2.2.1 Aspergillus

a) Aspergillus oryzae

-Thường có màu vàng khi già nên còn được gọi là nấm màu vàng hoa cau

us oryzae acts on the nutrients of the soy to break down

-Chiều cao của cuống sinh bào tử 1 -2 mm

-Khi mới phát triển, hệ sợi có màu trắng, sau đó chuyển dần sang màu vàng lục và khi già chuyển hẳn sang màu vàng

-Phát triển trong khoảng nhiệt độ rất rộng( 15- 40oC), nhiệt độ tối ưu là 30-32oC -Khả năng sinh enzym rất mạnh, trong đó chủ yếu là các loại enzym :amylaza, proteaza, mantaza, invectataza, catalaza

b) Aspergillus flavus

-Cũng gọi là mốc vàng rất giống A oryzae, chỉ khác là kích thước nhỏ hơn, các tầng cuống hình chùy mang đính bào tử và khuẩn lạc có màu trội về xanh lục hơn

-Lúc đầu khuẩn lạc mốc có màu vàng sáng, sau chuyển thành màu nâu oliu Chiều cao của cuống sinh bào tử là 0.4-1mm

-Mốc này sinh ra các hệ enzym giống dùng làm tác nhân ổn định bia Ở một số môi trường có chất béo (trên lạc ) mốc này có thể sinh ra độc tố aflatoxin

c) Aspergillus niger

-Thường gọi là mốc đen

-Khi mới phát triển sợi nấm màu trắng, sau đó sẫm lại nhưng không hoàn toàn đen -Bào tử của chúng là có màu đen tuyền Từ một sợi đầu tiên chúng phân nhánh tạo ra 2-4 nhánh sợi nhỏ Từ các nhánh này sẽ phát triển thành những đính bào tử và từ đó sẽ phát triển thành những bào tử màu đen

A single conidiophore of the mold Aspergillus niger The tiny brown

dots are its spores (conidia) 

Aspergillus Ni Niger Aspergillus Niger

-Nấm sợi này có khả năng tạo ra nhiều enzym khác nhau như: amylaza, invertaza, maltaza, proteaza, pectinaza, cellullaza, glucozoxydaza Proteaza do mốc này hoạt động ở ph 2.5- 3.5 , còn của A oryzae không hoạt động ở vùng pH này

-Aspergillus niger có hoạt tính amylaza đương hóa khác nhau ở những chủng khau -Một số chủng được sử dụng để đương hóa tinh bột trong sản xuất rượu hoặc mật bột (xiro glucoza) Mốc này có thể chịu được pH thấp , hiệt độ thích hợp là 30 -33°C và dễ dàng phát triển trên môi trường tinh bột

d)Aspergillus awamori và Aspergillus usamy gần với A niger có khả năng sinh ra nhiều dextrinaza và glucoamylaza, amylazáinh ra ít hoặc trung

bình Mốc này được dùng nhiều trong công nghiệp rượu để đồng hóa tinh bột

2.2.2 Penicilium sp (nấm chổi)

Penicillium spp

-Bộ phận mang bào tử có dạng phân nhánh hình chổi

Morphological structures and types of conidiophore

branching in Penicillium.a simple; b one-stage branched; c

two-stage branched; d three-stage branched (Samson et al., 1984)

-Cuống có thể phân nhánh 1,2,3 tầng, trên đó là các thể bình rồi đến bào

tử đính Các bộ phận của thể chổi có thể phát triển đều đối xứng với trục cuống hoặc không

-Các mốc Penicilium th ư ờng g ặp c ó m àu xanh V à th ư ờng đ ư ợc g

ọi l à m ốc xanh

Penicillium chrysogenum enicillium 

-Có khả năng sinh cellulaza,

2.2.3 Mucor

-Màu trắng bọc bào tử hình cầu màu trắng hoặc nhạt màu

-Mucor có hệ sợi hình ống, dạng nhung hoặc len, không có thân bò (stolon), cuống bọc bào tử dựng đứng, luôn luôn tận cùng bằng bọc bào

tử, đơn độc hoặc phân nhánh

Mucor

 

  Mucor

Mucor-rouxii.JPG

-Mucor mọc ở các hạt, thức an gia súc, thực phẩm bị ẩm tạo thành một

lớp lông tơ màu xám

-Một số loài có khả năng lên men và oxy hóa Khả năng sinh enzym proteaza, amylaza

-Chúng được dùng trong sản xuất axit hữu cơ, rựou và các chế phẩm enzym

2.2.4 Rhizopus sp

Rhizopus spp

Rhizopus sp asexual sporangia

Rhizopus sp sexual zygospores

-Màu trắng xám, rễ giả màu vàng, bọc bào tử hình cầu

Rhizopus sp.

Rhizopus is a common mold found on decaying fruits, in soil and house dust, and frequently in the air Rhizopus

grows rapidly and produces

countless, easily aerosolized

spores Human infections or

diseases are rare

-Bào tử kín, phân nhánh Phân bố rộng: đất, ngũ cốc, rau quả -Khả năng sinh enzym proteaza, amylaza,

Storage molds associated with marijuana. Left to right: Rhizopus

nigrans, Mucor hiemalis, Penicillin chrysogenum, P italicum, Aspergillus flavus, A fumigatus, A niger Top row: sporangia and conidial heads cross-sectioned to reveal internal structures, with M hiemalis demonstrating spore

release after sporangium dehiscence (400 x) Bottom row: natural habit of these fungi (25 x) From Bush Doctor (1987

3.3 Giả nấm men Edomycopsis fibuliger

-Là loại giả nấm men rất giàu amylaza và glucoamylaza Có tính chất tương tự như Sac Cerevisiae

Endomycopsis blastoconida tjv

Endomycopsis

 

-Tế bào Edomycopsis có hình dài nối tiếp nhau thánh những dạng sợi gọi

là khuẩn ty (mycelium)

-Sinh sản dinh dưỡng bằng nảy chồi.

-Vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa (lên men glucose

va maltose)

-Enzym glucoamylaza từ nấm men Endomycopsis filligenes có pH hoạt đọng là 4.8; enzym này bền ở vùng pH=4-5, nhiệt độ thích hợp cho enzym này hoạt động là 50oC

2.4 Vi khuẩn

Chủ yếu là vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic thường làm chua môi trường trong dịch lên men có oxy

-Sarcina ventriculi: EMP, pyruvatdecacboxylaza

Glucoza + 2ADP +2Pvc = 2 Etanol +2 CO2 + 2ATP

-Zymomonas mobilis:

Glucoza +ADP + Pvc = 2 Etanol + 2CO2 + ATP

-Vi khuẩn Latic là vi khuẩn đường ruột

III Vai trò của mỗi loại vi sinh vật trong quá trình lên men rượu

Hệ vsv trong bánh men tham gia các quá trình chuyển hóa cơ chất -Giai đoạn đầu vi khuẩn phát triển hình thành các axit hữu cơ(axit hoá dịch đ ường trước khi lên men) pH giảm xuông tạo điều kiện cho các loài nấm mốc phát triển, nấm men cũng bắt đầu phát triển (tốc độ phát triển yếu hơn nấm mốc)

-Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường : nhờ nấm mốc Aspergillus

sp, Rhizopus sp, Mucor sp , Endomycopsis tạo ra amylase

(alphaamylase, glucoamylase)

-Quá trình chuyển hóa đường thành rượu nhờ các loài nấm men

Saccharomyces, các loài nấm mốc Mucor rouxii, Rhizopus dellama và các loài thuộc Endomycopsis vừa có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường, vừa có khả năng chuyển hóa đường để tạo thành cồn

-Trường hợp dùng vi khuẩn lactic không phải là phổ biến, nhưng thực tế sản xuất đã cho thấy dùng nhóm vi khuẩn này đảm bảo quá trình lên men thuận lợi hơn, nâng cao được dinh dưỡng cho nấm men (vi khuẩn lactic tích tụ các hợp chất nitơ dễ được nấm men đồng hóa ) và tăng được hiệu suất tạo thành rượu

Phần IV: Kết luận

Nghiên cứu thành phần các loại vi sinh vật, tìm hiểu hình dáng cấu tạo của chúng giúp chúng ta nhận biết được từng loại trong quá trình phân lập hệ vi sinh vật bánh men rượu Từ đó, đề ra nhiều hướng nghiên cứu

về các điều kiện môi trường nuôi cấy, tăng hiệu suất trong quá trình sản xuất rượu