Quy trình sản xuất rượu gạo từ bánh men thuốc bắc

Quy trình sản xuất rượu gạo từ bánh men thuốc bắc

Bảng2 2: Aûnh hưởng của một số acid đến hoạt động của nấm men 13

Bảng 2.3: Thành phần hóa học lúa gạo 15

Bảng 2.4: Thành phần hóa học một số loại gạo tẻ theo mức độ chế biến 16

Bảng 2.5: Thành phần hóa học một số loại gạo trên thị trường 17

Bảng 4.1: Các chủng vi khuẩn phân lập được từ bánh men rượu Bầu Đá 31

Bảng 4.2: Các chủng nấm men và nấm mốc phân lập được từ bánh men rượu Bầu Đá 32

Bảng 4.3: Định lượng vi sinh vật có trong bánh men rượu Bầu Đá 32

Bảng 4.4: Khả năng phân giải tinh bột của các chủng vi sinh vật trong bánh men rượu Bầu Đá 33Bảng 4.5: Nồng độ rượu trong dịch giấm khi lên men với các chủng nấm men phân lập được 35

Bảng 4.6: Aûnh hưởng của tỉ lệ giống cấy đến quá trình lên men rượu 38

Bảng 4.7: Aûnh hưởng của tỉ lệ nước dùng đồ chín gạo đến quá trình lên men rượu 41

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước dùng pha loãng dịch lên men ẩm đến quá trình lên men rượu 42

Bảng 4.9: Aûnh hưởng của thời gian lên men ẩm đến quá trình lên men rượu 45

Bảng 4.10: Aûnh hưởng của thời gian lên men lỏng đến quá trình lên men rượu 45

Bảng 4.11: Aûnh hưởng của nồng độ SO2 đến mức độ tạp 48

Bảng 4.12: Aûnh hưởng của nồng độ SO2 sau 2 giờ xử lý đến quá trình lên men rượu 49

Bảng 4.13: So sánh chất lượng bánh men sản xuất, bánh men thị trường và phương pháp sản xuất trực tiếp bằng chủng vi sinh vật thuần khiết 51

Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Qui trình sản xuất bánh men thuốc bắc theo phương pháp truyền thống.

Hình 2.2: Qui trình sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống từ bánh men thuốc bắc 9

Hình 2.3: Tế bào nấm men qua kính hiển vi 9

Hình 2.4: Nấm men Saccharomyces 20

Hình 2.5: Chủng nấm mốc Aspergilus 22

Hình 2.6: Chủng nấm mốc Mucor 23

Hình 2.7: Vi khuẩn Bacillus Subtilis 24

Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu 26

Hình 3.2: Qui trình sản xuất rượu từ bánh men thuốc bắc trong nghiên cứu 28

Hình 3.3: Buồng đếm Thoma 30

Hình 4.1: Vòng phân giải tinh bột của chủng VK1 34

Hình 4.2: Vòng phân giải tinh bột của chủng VK2 34

Hình 4.3: Vòng phân giải tinh bột của chủng M1 34

Hình 4.4: Vòng phân giải tinh bột của chủng M2 34

Hình 4.5: Vòng phân giải tinh bột của chủng NM1 34

Hình 4.6: Vòng phân giải tinh bột của chủng NM3 34

Hình 4.7: Bánh men thành phẩm, sản xuất từ các chủng giống phân lập được và từ chủng mốc phòng thí nghiệm (BM1) 37

Hình 4.8: Aûnh hưởng của tỉ lệ bánh men đến nồng độ rượu trong dịch sau lên men ẩm và dịch sau lên men lỏng 39

Hình 4.9: Aûnh hưởng của tỉ lệ bánh men đến hiệu suất lên men 39

Hình 4.10: Aûnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ bánh men đến pH dịch sau lên men ẩm và dịch sau lên men lỏng 40

Hình 4.11: Aûnh hưởng của tỉ lệ nước dùng đồ chín gạo đến hiệu suất lên men 41

Hình 4.12: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước pha vào dịch lên me n ẩm đến hiệu suất lên men 42

Hình 4.13: Ảnh hưởng của thời gian lên men ẩm và thời gian lên men lỏng đến độ rượu 46Hình 4.14: Ảnh hưởng của thời gian lên men ẩm đến hàm lượng tinh bột sót và đường sót 47

Hình 4.15: Ảnh hưởng của thời gian lên men lỏng đến hàm lượng tinh bột sót và đường sót 47

Hình 4.16: Aûnh hưởng của nồng độ SO2 đến quá trình hiệu suất lên men 49Luận văn tốt nghiệp

Hình 4.17: So sánh hiệu suất lên men của 3 mẫu M1, M2 và M2 51Hình 4.18: Qui trình sản xuất rượu gạo dùng bánh men thuốc bắc 52

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU

Cồn rượu là một trong những sản phẩm thực phẩm xuất hiện sớm nhất và được con người sử dụng rộng rãi nhất Công nghệ sản xuất cồn đã xuất hiện từ khoảng 6000 – 8000 năm trước công nguyên Tuy nhiên, mãi đến thế kỷ XII – XIII người ta mới tiến hành sản xuất theo qui mô công nghiệp.

Ban đầu, để sản xuất cồn từ tinh bột, ở châu Á, người ta thường dùng các loại bánh men truyền thống; còn ở châu Aâu và châu Mỹ, người ta dùng chế phẩm enzym thu nhận được từ malt để đường hóa Theo thời gian, công nghệ sản xuất cồn rượu ngày càng được hoàn thiện Từ bánh men thuốc bắc, thuốc nam của người châu Á, các nhà khoa học đã phân lập được các giống VSV thuần khiết có khả năng đường hóa cao và ứng dụng thành công trong công nghiệp như: nấm Rhizopus và Mucor (trong phương pháp amylose) hay loài nấm sợi Aspergillus trong phương pháp mycomalt Ngày nay, thay vì công đoạn nuôi cấy mốc, người ta sử dụng trực tiếp chế phẩm enzym công nghiệp trong công đoạn đường hóa, làm tăng hiệu suất lên đường hóa cũng như hiệu suất lên men rất nhiều.

Các phương pháp sản xuất rượu theo qui mô công nghiệp trên có một nhược điểm là yêu cầu điều kiện vô trùng nghiêm ngặt Trong khi đó, việc sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống bằng chế phẩm bánh men thuốc bắc không đòi hỏi điều kiện nghiêm ngặt về vi sinh, lại thu được rượu có hương vị thơm ngon Do đó, những nghiên cứu gần đây có xu hướng quay lại công nghệ lên men rượu truyền thống Hầu hết các nghiên cứu đều nhằm nâng cao và ổn định hiệu suất của lên men truyền thống: nghiên cứu phân lập, ứng dụng những chủng giống đặc hiệu vào lên men rượu truyền thống ở Nhật Bản, Philipines, Trung Quốc… Trong nước, hiện đã có nhiều nghiên cứu về những đặc tính của những chủng giống nấm men, nấm mốc phân lập từ bánh men thuốc bắc; nghiên cứu ứng dụng loại bánh men có bổ sung hỗn hợp nấm mốc trong lên men rượu gạo có kiểm soát; nghiên cứu ảnh hưởng của các vị thuốc lên hệ vi sinh vật trong bánh men…

Trong nghiên cứu này, chúng tôi muốn khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình sản xuất rượu gạo từ bánh men thuốc bắc (do chúng tôi sản xuất) theo phương pháp truyền thống; Chọn ra qui trình sản xuất để thu được rượu có nồng độ cồn cao, hương vị tốt Kết quả thành công có thể ứng dụng để sản xuất rượu trong thực tiễn.

Luận văn tốt nghiệp

Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1TỔNG QUAN VỀ RƯỢU VÀ RƯỢU GẠO CỔ TRUYỀN2.1.1Rượu etylic và ứng dụng [10, 12, 14]

Rượu etylic (ethanol) là một chất lỏng không màu, trong suốt, có vị nóng gắt và mùi đặc trưng Công thức phân tử là C2H5OH, tỉ trọng d20 = 0.7894, nhiệt độ sôi ở 760mmHg là 780C, bốc cháy ở 120C, hòa tan trong nước theo bất kỳ tỉ lệ nào

Từ xa xưa, loài người đã biết sản xuất ra rượu etylic (cồn) làm đồ uống và cho đến ngày nay, nghề làm rượu – cồn vẫn đang phát triển mạnh.[12]

Rượu etylic (cồn etylic) ngoài công dụng làm đồ uống, còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: để pha chế thức uống, làm dung môi cho công nghiệp sản xuất nước hoa; trong dược để trích ly các hoạt chất sinh học; nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như trong công nghiệp sản xuất acid acetic, andehyt acetic, etyl acetat và các este có mùi thơm khác; trong sản xuất giấm ăn; trong công nghiệp sản xuất cao su tổng hợp… ; làm nhiên liệu (chất đốt)… [12, 14]

Tùy tình hình phát triển ở mỗi nước, tỷ lệ cồn dùng trong các ngành rất khác nhau Tuy nhiên, cồn đưa vào sản xuất đồ uống hầu như luôn chiếm tỷ lệ lớn nhất – 40-60% lượng cồn sản xuất được Cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu của rượu vang, dùng pha chế các loại rượu mạnh, rượu uống cao độ như Whisky, Martin, Brandy, Napoleon, Rhum…[14] Cồn còn là nguyên liệu trong sản xuất các thức uống pha chế có cồn như rượu Vodka, rượu mùi…[10] Ở một số nước châu Á như Việt Nam và Trung Quốc, có dòng rượu ngâm thuốc được xem là có tác dụng tốt đối với cơ thể: tăng sự sảng khoái, ăn và ngủ tốt hơn, tăng sức khỏe…[14]

2.1.2Phân loại rượu [12, 14, 18]

Trước đây, rượu là tên gọi chung chỉ những hợp chất hữu cơ có nhóm chức hydroxyt (–OH) đính trực tiếp vào gốc ankyl Tuy nhiên, ngày nay rượu thường dùng để chỉ những thức uống có chứa cồn etylic (ethanol)

Ethanol dùng trong sản xuất các loại thức uống phải là cồn sản xuất bằng phương pháp lên men Hay nói cách khác, tất cả những ngành công nghiệp sản xuất thức uống có cồn đều dựa trên quá trình sản xuất ethanol bằng con đường lên men – sử dụng các giống nấm men để lên men dịch chiết trái cây, rau củ hoặc lên men ngũ cốc để chuyển hóa đường thành rượu [18]

Có nhiều khóa phân loại rượu khác nhau; nhưng thường phân loại theo nồng độ ethanol thành 3 loại chính: rượu uống cao độ (rượu mạnh) có nồng độ rượu trên 30%V, rượu thường có nồng độ rượu từ 15-30%V và rượu uống thấp độ (rượu nhẹ) có nồng độ dưới 15%V.[14]

Ngoài ra có thể phân loại theo sự khác nhau trong qui trình sản xuất – rượu uống qua chưng cất và không qua chưng cất…rượu có qua lên men và rượu không qua lên men (rượu pha chế như rượu Vodka, rượu mùi); theo nguồn nguyên liệu – từ trái cây, ngũ cốc, rỉ đường… [12]

2.1.3Rượu gạo cổ truyền Việt Nam [5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 17, 20]

Việt Nam, giống như hầu hết các nước Đông Nam Á khác, tuy nằm trong vùng nhiệt đới rất đa dạng các loại trái cây, nhưng hầu như không thấy dòng sản phẩm rượu cổ truyền từ trái cây Ngoại trừ một số rất ít sản phẩm rượu từ trái cây như rượu Tà vạt của người C’Tu, Quảng Nam… thì dòng rượu cổ truyền Việt Nam, và hầu hết các nước Đông Nam Á khác, là rượu gạo, có qua chưng cất hoặc không Phương pháp chung để sản xuất rượu gạo là: sử dụng những canh trường vi sinh vật dạng bột trộn với gạo đã đồ chín, để lên men tạo đường (saccharifying proccess) trong vại miệng rộng và sau đó chuyển sang vại miệng hẹp hơn để lên men tạo ethanol (alcohol fermentation) Những canh trường vi sinh vật dạng bột sẽ khác nhau tùy vùng (Việt Nam: bánh men, Thái Lan: loogpang, Indonesia và Malaysia: ragi, Lào: bubod, Myanma: mochikouji, Trung Quốc: laochao…), nhưng nhìn chung phương pháp sản xuất cơ bản giống nhau: bột gạo trộn với các loại lá, rau mùi, thảo dược, hoặc gừng… và bánh men giống, định hình dạng viên, ủ, hong khô và để dành dùng dần [8, 17, 20]

Rượu cổ truyền Việt Nam rất đa dạng Mỗi vùng, miền đều có những sản phẩm đặc trưng riêng và đều rất nổi tiếng: rượu đế Làng Vân – Hà Bắc, rượu Bầu Đá – Bình Định, rượu Gò Đen – Long An (các sản phẩm qua chưng cất); rượu cần Tây Bắc, Tây Nguyên, rượu nếp than ở miền Nam (các sản phẩm không qua chưng cất)… [8, 12, 15] Chế phẩm bánh men dùng sản xuất rượu cũng rất đa dạng và độc đáo, phân thành hai loại chính men lá và men thuốc bắc Tùy mỗi địa phương có thể dùng những bài lá, bài thuốc bắc khác nhau Mùi vị rượu thành phẩm phụ thuộc rất nhiều vào các loại lá, các vị thuốc và số lượng dùng trong bánh men Men thuốc bắc có thể dùng bài 6 vị, 8 vị hay 10 vị… Men lá ở vùng Tây Nghệ An dùng nhiều loại lá: lá mít, lá mía, lá nhân trần, lá quế… Trong khi men lá ở Tây Nguyên dùng chỉ một, hai hoặc ba thứ lá: cây ‘đoòng’, cây ‘me-khà-zút’ (tên các loại cây của người Tây Nguyên)…, dùng cả thân cây và lá cây.[12]

Trong khuôn khổ luận văn, chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu với dòng rượu qua chưng cất rất phổ biến trong dân gian, còn gọi là rượu đế hay rượu trắng, sử dụng chế phẩm bánh men thuốc bắc để lên men từ gạo.

2.1.3.1 Giới thiệu bánh men thuốc bắc và qui trình sản xuất bánh men thuốc bắc theo phương pháp truyền thống [5, 6, 7, 8, 14, 17]

Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được sản xuất thủ công tại Việt Nam Mỗi địa phương và mỗi dân tộc có phương pháp sản xuất riêng

Trong chế phẩm bánh men thuốc bắc chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (nấm sợi) Thực chất, men thuốc bắc là canh trường không thuần khiết của hệ vi sinh vật có khả năng sinh trưởng tổng hợp hệ enzym đường hóa và lên men rượu.

Nguyên liệu chính để sản xuất bánh men thuốc bắc là: bột gạo, men giống và các vị thuốc bắc Qui trình sản xuất theo phương pháp truyền thống như sau:

Hình 2.1: Qui trình sản xuất bánh men thuốc bắc theo phương pháp truyền thống

Để ráo

Trộn menXay thành bột

Nghiền mịnBánh

men Nước

Nghiền mịnThuốc

Bánh menHong khô

 Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu làm bánh men thuốc bắc

Bánh men sử dụng trong sản xuất rượu truyền thống là bột gạo ẩm trộn với bánh men giống giã nhỏ Để tránh sự nhiễm các VSV lạ không mong muốn, khi

làm bánh men, người ta bổ sung các vị thuốc bắc thu được men thuốc bắc Men

thuốc bắc: bột thuốc bắc nghiền nhỏ trộn với bột gạo ẩm và bột bánh men giống nghiền nhỏ.

Làm bánh men

Gạo sau khi xay thành bột được nhào trộn đều với bột thuốc bắc và men giống đã được nghiền nhuyễn, theo tỉ lệ nhất định Sau đó định hình thành dạng viên, đặt vào các khay có lót trấu và ủ trong thời gian thích hợp để hệ vi sinh vật trong bánh men phát triển và nở xốp Khi bánh men nở xốp, nấm mốc mọc đều và bắt đầu có mùi rượu thì tiến hành hong khô Bánh men thành phẩm được bảo quản để dùng dần.

Lưu ý hỗn hợp bột trước khi tạo hình nên có độ ẩm vừa phải, không khô quá cũng không nhão quá, thích hợp nhất là khoảng 50-55% Nhiệt độ ủ khoảng 30-35oC là tốt Nhiệt độ hong không quá 35oC.

Việc sản xuất bánh men theo phương pháp cổ truyền có những ưu và nhược điểm nhất định Ưu điểm: không cần giống vi sinh vật thuần khiết, không đòi hỏi kĩ thuật cao, và không cần nhiều vốn đầu tư Tuy nhiên chất lượng bánh men kém vì có nhiều tạp khuẩn dẫn đến chất lượng bánh men cũng không ổn định và hiệu suất lên men không cao.

Ngày nay, cùng với những tiến bộ trong phân lập, nhân giống, kỹ thuật sản xuất bánh men có thay đổi: thay vì sử dụng bánh men gốc để sản xuất bánh men, người ta dùng trực tiếp chủng vi sinh vật thuần khiết để sản xuất bánh men; hoặc vẫn dùng bánh men gốc nhưng bổ sung thêm những giống thuần khiết, có hoạt lực cao để tăng chất lượng của bánh men thành phẩm.

 Aûnh hưởng của các vị thuốc bắc đến chất lượng bánh men thành phẩm [5, 6,

8, 14]

Mỗi vị thuốc bắc đều chứa nhiều chất khác nhau Đến nay ngành đông y vẫn chưa xác định hết các chất này, nhưng có thể tạm chia thành 3 nhóm: Nhóm chất có giá trị dinh dưỡng đối với các vi sinh vật gồm: protein, glucid, lipid, vitamin, chất khoáng và các chất kích thích sinh trưởng; Nhóm chất có tác dụng dược lý sát trùng: các tinh chất nhựa, alcaloid và các glucozid Chính nhóm chất này giúp hạn chế nhiễm các vi sinh vật không mong muốn từ môi trường ngoài trong quá trình

lên men; và nhóm chất xơ, chất màu, … không có tác dụng sát trùng cũng không có giá trị dinh dưỡng [6, 14] Aûnh hưởng cụ thể của các vị thuốc bắc đến sự phát triển của nấm men, nấm mốc cũng đã được một số nhà khoa học nghiên cứu Kết quả như sau:[5]

Bảng2.1: Aûnh hưởng của các vị thuốc bắcđến sự phát triển của nấm men và nấm mốc

Đối chứng

Nhục đậu khấuNhục quếBạch truật

Thảo quảCam thảoBạc hà

Tế tânUất kimKhung cùng

Tiểu hồiPhòng phong

Thạch caoTân langMộc hươngĐinh hươngThiến niên kiện

Trần bìBạch chỉHoàng báHoàng liên

(*) Đại lượng K là tỉ số giữa số lượng tế bào nấm men trong bình thí nghiệm có dịch chiết vị thuốc với số lượng tế bào nấm men trong bình đối chứng (bình không có dịch chiết của các vị thuốc).

Nếu K > 1: vị thuốc có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của vi sinh vật K = 1: vị thuốc không có tác dụng kích thích hay ức chế

sự sinh trưởng của vi sinh vật.

K < 1: vị thuốc có tác dụng ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật.

Do đó các vị thuốc bắc vừa có tính kháng khuẩn, giúp giảm sự tạp nhiễm các loài vi sinh vật không mong muốn trong sản xuất, đồng thời còn có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển của các hệ vi sinh vật chính trong bánh men

Ngoài ra, đa số các vị thuốc bắc đều có mùi thơm Các hợp chất thơm này có thể phản ứng với nhau và với những hợp chất khác, tạo ra những hợp chất mới Kết quả tạo ra mùi vị rất đặc trưng cho rượu cổ truyền [6, 14]

Thực tế, trong sản xuất người ta thường dùng kết hợp nhiều vị thuốc khác nhau Người ta có thể dùng các bài thuốc bắc đầy đủ gồm 24 vị, nhưng thường chỉ sử dụng 8 – 10 vị.[8]

Hầu hết các bài thuốc bắc trong thí nghiệm đều được xây dựng từ kết quả của bài nghiên cứu trên Ví dụ về một số bài thuốc bắc được sử dụng trong sản xuất chế phẩm bánh men thuốc bắc như sau:[5, 8]

+ Bài 10 vị Bắc:

1-Nhục đậu khấu 3g 6-Bạc hà 2g

+ Bài 8 vị Bắc:

1-Nhục đậu khấu 3g 5-Cam thảo 3g

+ Bài 6 vị Bắc:

1-Nhục đậu khấu 5g 4-Cam thảo 3g

Theo chứng minh ở các đề tài trước, bài thuốc bắc 8 vị là thích hợp nhất để sàn xuất bánh men thuốc bắc Tỷ lệ thuốc bắc và bột gạo thường là 1:10, có thể thay đổi.

2.1.3.2 Qui trình sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống từ bánh men thuốc bắc [8, 22]

Hình 2.2: Qui trình sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống từ bánh men thuốc bắc

 Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu

Trong sản xuất rượu truyền thống ở nước ta, gạo là nguyên liệu thường dùng nhất Rượu nấu từ các loại gạo khác nhau sẽ cho chất lượng khác nhau Theo kinh nghiệm, rượu nấu từ gạo nếp là ngon nhất – khi uống rượu cho cảm giác êm nồng, thơm, vị ngọt Gạo xát dối còn nhiều cám hoặc các loại gạo cũ ít nhựa cho hiệu suất sản xuất cao và dễ làm

Nguyên liệu có thể đem nghiền để tăng hiệu suất thủy phân trong quá trình nấu nguyên liệu.

NướcLên men lỏng

Nghiền mịnBánh men

Chưng cất

Rượu trắngHoàn thiện

Nấu nguyên liệu

Mục đích của quá trình nấu nguyên liệu là nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan trong dung dịch – hồ hóa tinh bột Khi đun nguyên liệu với nước, sẽ xảy ra các hiện tượng trương nở, hòa tan các chất kết dính giữa tế bào (pectin, tinh bột, pentozan…), dẫn đến làm giảm độ bền cơ học của nguyên liệu Ơû nhiệt độ khoảng 140-150oC thành tế bào sẽ bị phá vỡ, các hạt tinh bột sẽ tách ra và hòa tan vào dung dịch.

Trộn men

Nguyên liệu sau khi nấu được tải ra nong, mành sạch, để nguội đến 30-35oC thì rắc bột men vào, trộn đều Tỉ lệ bột men so với lượng gạo khoảng 2.5–5% khối lượng.

Lên men ẩm

Quá trình lên men ẩm chính là quá trình tạo điều kiện cho enzym amylase của nấm mốc, vi khuẩn xúc tác thủy phân tinh bột.

Cơm đã trộn men được đem ủ trong 5–10 giờ để mốc mọc đều cả khối cơm; sau đó vun thành đống, phủ kín bằng vải và giữ ở nơi thoáng mát (nhiệt độ 28–32oC) trong 2–3 ngày Mục đích của quá trình này là tạo điều kiện cho nấm mốc và vi khuẩn phát triển, tiết ra enzym đường hóa tinh bột Trong giai đoạn này, nấm men cũng bắt đầu phát triển và chuyển hóa một ít đường thành rượu.

Lên men lỏng

Quá trình lên men lỏng: nấm men sử dụng đường tạo ra để lên men rượu.Khi cơm ủ có mùi thơm nhẹ của rượu, ăn thấy ngọt, có hơi cay vị của rượu thì chuyển sang ủ trong chum vại kín với nước sạch theo tỉ lệ gạo:nước = 1:2–3 Thời gian ủ lỏng (lên men lỏng) khoảng 2–3 ngày Cơm rượu ủ trong điều kiện kín, nấm mốc ngừng phát triển nhưng enzym tạo thành vẫn tiếp tục thủy phân tinh bột trong giai đoạn này, nấm men phát triển mạnh nhờ lượng oxi hòa tan trong nước và lượng đường tạo thành, sau đó chuyển sang lên men rượu.

 Các biến đổi trong quá trình lên men [8]

Sinh học

Trong giai đoạn lên men, có sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, xảy ra đầu quá trình lên men Trong đó, vi khuẩn phát triển nhanh, tạo thành một số acid hữu cơ, làm giảm pH môi trường pH môi trường giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển Song song đó, các loài nấm men cũng bắt đầu phát triển nhưng yếu hơn Các loài nấm men chỉ phát triển mạnh trong giai đoạn đường được tạo thành, hay cuối giai đoạn nấm mốc phát triển.

Việc phân ra một cách rõ ràng các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm men và nấm mốc là rất khó vì thực tế các loài này phát triển gần như đồng thời, chỉ khác nhau về mức độ ở cùng một thời điểm.

Hóa sinh

Trong quá trình lên men rượu, xảy ra ba quá trình sinh hóa cơ bản:

Quá trình chuyển đường và các thành phần khác thành acid hữu cơ: có hai

quá trình tạo acid hữu cơ cơ bản là:- Quá trình tạo acid acetic.- Quá trình tạo acid lactic.

Quá trình tạo acid lactic mạnh hơn Tuy nhiên, cả hai quá trình đều xảy ra yếu vì giai đoạn đầu, lượng đường tạo ra không cao.

Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường:

Do sự phát triển của nấm mốc và nấm men Endomycopsis, tinh bột được

chuyển thành đường Các loài nấm men và nấm mốc này trong quá trình phát triển tạo ra rất nhiều enzym amylase và glucoseamylase Các enzym này là enzym cảm ứng, nên nguyên liệu là loại chứa nhiều tinh bột sẽ kích thích quá trình sinh tổng hợp rất mạnh mẽ.

Glucose tạo ra trong quá trình thủy phân tinh bột, bình thường sẽ ức chế ngược lại phản ứng thủy phân Nhưng ở đây lượng đường glucose tạo thành hầu như sẽ được chuyển hóa thành cồn hoặc phục vụ cho sinh sản và phát triển của VSV, do đó, cơ chế kìm hãm ngược của glucose thường không xảy ra.

Quá trình chuyển hóa đường thành cồn:

Quá trình này được thực hiện bởi: Saccharomyces sp., Mucor và Rhizopus sp.,

Endomycopsis sp Trong đó Saccharomyces đóng vai trò cơ bản.

Sản xuất rượu trong công nghiệp: hai giai đoạn đường hóa và rượu hóa tách rời nhau Ngược lại trong sản xuất rượu thủ công, hai khâu này xảy ra gần như đồng thời Như đã đề cập ở trên, vì men giống là hỗn hợp của cả nấm men, nấm mốc và vi khuẩn nên khi rắc men vào các nguồn tinh bột để lên men, thì trước tiên nấm mốc phát triển, sinh ra các enzym đường hóa chuyển tinh bột thành đường (glucose, fructose, maltose…) Lượng đường tạo ra được nấm men sử dụng để phát triển tăng sinh khối và trong điều kiện yếm khí thì sử dụng để lên men rượu Song song với quá trình này là các quá trình chuyển hóa đường và các acid hữu cơ thành các sản phẩm phụ khác

Có một điểm cần lưu ý là, tất cả các quá trình chuyển hóa này xảy ra xen kẽ nhau, hỗ trợ nhau và cuối cùng sản phẩm tạo ra không chỉ có cồn và nước mà là một hỗn hợp các thành phần khác nhau.

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Aûnh hưởng của tỷ lệ, chất lượng giống cấy

Ở đây là tỉ lệ và chất lượng bánh men cho vào Nếu lượng bánh men cho vào ít thì lượng vi sinh vật không đủ để thực hiện các quá trình chuyển hóa, hiệu suất thấp Ngược lại, nếu cho quá nhiều thì nguồn dinh dưỡng không đủ cung cấp cho hệ vi sinh vật phát triển, dẫn đến sự ức chế lẫn nhau làm giảm hiệu suất lên men.

Aûnh hưởng của hàm lượng đường

Hàm lượng đường thuận lợi cho nấm men lên men là 10-15%, mặc dù nấm men vẫn có thể lên men được ở nồng độ đường 25-30% nhưng chậm Nồng độ đường cao sẽ tạo áp suất thẩm thấu lớn lên tế bào nấm men, ức chế nấm men, thời gian lên men kéo dài, đường không được sử dụng triệt để Ngược lại, nồng độ đường loãng thì không có lợi về kinh tế và hiệu suất lên men cũng không cao.

Aûnh hưởng của pH

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo ethanol là 4.5-5.0 Đối với dịch đường từ nguyên liệu thường khống chế ở pH = 4.8-5.2 nhằm tạo điều kiện cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường lên men được Tuy nhiên, lưu ý khi nhân giống nấm men, người ta thường khống chế pH = 3.8-4.0 để hạn chế vi sinh vật tạp nhiễm Đến khi nấm men đã phát triển, đủ mạnh để lấn át vi khuẩn tạp thì nâng pH đến tối ưu để nấm men phát triển nhanh hơn.

Aûnh hưởng của nhiệt độ

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho quá trình phát triển của chúng

Nhiệt độ tối ưu cho nấm men Saccharomyces khoảng 28-32oC Ở nhiệt độ thấp hơn, nấm men sẽ lên men tốt hơn và triệt để hơn nhờ thời gian lên men cũng kéo

dài; tuy nhiên thực tế nên xem xét vấn đề chi phí để làm lạnh và ổn định nhiệt Ở nhiệt độ cao, 35-38oC nấm men dại và các vi sinh vật tạp nhiễm phát triển mạnh, dễ nhiễm vi khuẩn lactic hơn, hoạt tính của nấm men cũng giảm nhanh mặc dù thời gian lên men ngắn hơn.

Aûnh hưởng của sục khí

Việc sục khí vào dịch đường sẽ giúp cho nấm men phát triển nhanh hơn Tuy nhiên, việc dư oxy sẽ làm tăng sinh khối, giảm hiệu suất lên men Vì vậy, thực tiễn sản xuất, người ta chỉ suc một lượng nhỏ oxy ban đầu, đủ để đảm bảo cho sinh trưởng phát triển và lên men của nấm men

Aûnh hưởng của SO2

SO2 là hóa chất được cho phép sử dụng trong sản xuất rượu và rượu vang ở hầu hết các nước trên thế giới SO2 có tác dụng làm giảm hoặc tiêu diệt các loại vi khuẩn tạp nhiễm có hại trong quá trình lên men Liều lượng thường dùng trong sản xuất là 0.02% vì nấm men có khả năng chịu được nồng độ SO2 0.02-0.025% dùng nhiều co thể ức chế cả hoạt động của nấm men Các hóa chất thường dùng là natri sunfit Na2S2O5 và kali sunfit K2S2O5.

Aûnh hưởng của các hóa chất và chất sát trùng

Trong điều kiện sản xuất, thường phải dùng các chất sát trùng để hạn chế sự tạp nhiễm Có thể dùng nhiều loại hóa chất khác nhau: clorua vôi, formalin, hay fluosilicat natri… với nồng độ thích hợp sao cho hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn và không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của nấm men Khi dùng formalin hay fluosilicat natri, nồng độ không vượt quá 0.02% so với dịch lên men Khi dùng acid, có thể tham khảo bảng dưới đây:

Bảng 2.2: Aûnh hưởng của một số acid đến hoạt động của nấm men [14]

0.452.041.281.251.27

2.2TỔNG QUAN VỀ CÂY LÚA2.2.1Nguồn gốc, phân loại [17]

Nguồn gốc thực vật [2]

Cây lúa thuộc họ hòa thảo (Gramineae), chi Oryza Trong chi Oryza có nhiều loài, sống 1 năm hoặc nhiều năm, trong đó chỉ có 2 loài trồng là Oryza Sativa và

Oryza Glaberrima Oryza Sativa phổ biến ở châu Aù, chiếm đại bộ phận diện tích

trồng lúa, có nhiều giống có đặc tính tốt cho năng suất cao Oryza Glaberrima: hạt

nhỏ, năng suất thấp, chỉ trồng trên diện tích nhỏ ở Tây Phi.

Loài lúa trồng ở châu Á (Oryza Sativa) có 3 loài chính: lúa Japonica vùng ôn đới, lúa Japonica vùng nhiệt đới và lúa Indica vùng nhiệt đới Cây lúa ở Đông

Dương phát triển theo hai hướng: từ Lào theo sông Cửu Long đi xuống phương nam

có đặc tính của lúa Japonica nhiệt đới; dọc bờ biển Đông có đặc tính của lúa

Indica Vì vậy, Việt Nam với khí hậu nhiệt đới, và với hệ sinh thái của thảo mộc đa

dạng, có cả cây lúa Indica và cây lúa Japonica nhiệt đới [2]

Phân loại [18]

Có nhiều khóa phân loại khác nhau: phân theo mùa vụ, theo điều kiện sinh thái, theo thời gian sinh trưởng và thu hoạch trong năm, theo điều kiện tưới… Tuy nhiên, thông thường, lúa được phân thành 2 loại chính theo chất lượng và hình dáng hạt: lúa tẻ và lúa nếp.

Lúa tẻ và lúa nếp khác nhau là do cấu tạo và thành phần tinh bột… Lúa tẻ có thành phần tinh bột chủ yếu là amyloza, các phân tử có cấu tạo mạch ngang (liên kết 1-4) Lúa nếp có thành phần chủ yếu là amylopeptin, ngoài mạch ngang còn có cấu tạo mạch dọc (liên kết 1-6) Có thể dùng phản ứng đặc trưng của tinh bột với Iodua kali (KI) để phân biệt 2 loại này: amyloza kết hợp với KI có màu xanh tím, còn amylopeptin kết hợp với KI có màu nâu đỏ Người ta cho rằng lúa nếp là do lúa tẻ biến dị mà thành Trong thực tế trồng trọt, nếu không có điều kiện phù hợp hoặc được bồi dục thích đáng thì phẩm chất các loại lúa nếp (như độ dẻo, hương vị) sẽ bị suy giảm Chúng ta có nhiều giống nếp quý địa phương như quýt, nếp cái hoa vàng, nếp cẩm… cần được quan tâm trong kỹ thuật nông học nhằm gìn giữ nguồn tài nguyên quý, độc đáo của Việt Nam.[18]

Cấu tạo hạt [2]

Lúa gạo gồm vỏ trấu 20% và phần gạo thô 80%.

Vỏ trấu: thành phần chủ yếu là hemicellulose, lignin không có giá trị dinh dưỡng nên trong quá trình chế biến được tách bỏ (càng triệt để càng tốt).

Phần gạo thô gồm:

Cám: gồm lớp biểu bì, quả bì và chủng bì; chiếm 3% khối lượng hạt gạo thô Lớp biểu bì (vỏ quả): dễ dàng tách ra trong quá trình xát trắng gạo Quả bì (vỏ hạt): là một lớp tế bào mỏng chứa nhiều chất béo và protein vá ít tinh bột Lớp chủng bì (nucellus) quyết định màu sắc hạt.

Mầm: gồm có phôi mầm, phôi rễ và trụ phôi ở giữa phần dưới của hạt; chiếm 4% khối lượng Trong phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng protein, lipid, một số glucid hòa tan và một lượng lớn vitamin cùng enzym của hạt Trong sản xuất gạo và bột gạo, phôi cần được tách triệt để vì hàm lượng chất béo trong phôi cao, dễ bị oxi hóa làm giảm chất lượng sản phẩm.

Nội nhũ: gồm lớp aleuron và phôi nhũ tích tụ tinh bột; chiếm 93% Là thành phần chủ yếu của hạt – nơi dự trữ dinh dưỡng của hạt Thành phần chủ yếu là tinh bột và protein; ngoài ra còn có một lượng nhỏ chất béo, vitamin và khoáng.

Bảng 2.3: Thành phần hóa học lúa gạo [2,18]

Thành phần Tinh bộtChất xơProteinLipidTroCác chất khác

Tinh bột có 2 loại: Amylose có cấu tạo mạch thẳng và amylopectin có cấu tạo mạch nhánh Tỷ lệ thành phần amylose và amylopectin liên quan đến độ dẻo của hạt [18] Các loại gạo VN có hàm lượng amylose thay đổi từ 15-35%…[14] Cá biệt có giống lên đến 54% (Lê Doãn Diên và CTV, 1995) Nếu hạt có 10-18% amylose thì gạo mềm, dẻo; từ 25-30% thì gạo cứng Gạo nếp có nhiều amylopectin nên thường dẻo hơn gạo tẻ.

Protein: Tỷ lệ chiếm khoảng 6-8%, thấp hơn so với lúa mì và các loại khác Các giống lúa VN có lượng protein thấp nhất 5.25%, cao nhất 12.84%, phần lớn trong khoảng 7-8% Lúa nếp có lượng protein cao hơn tẻ, lúa chiêm cũng có lượng

protein cao Protein trong gạo gồm albumin 5%, globulin 10%, prolamin (oryzin) 5%, glutelin (oryzenin) 80%.

Lipit: hàm lượng nhỏ; phân bố chủ yếu ở lớp vỏ gạo và phôi nên dễ mất trong quá trình chế biến gạo: nếu ở gạo là 2.02% thì ở gạo giã chỉ còn 0.52% Chủ yếu là acid béo không no: oleic 42.3%, linoleic 30.6%, palmitic 15.5% [2]

Vitamin: Trong lúa gạo ngoài các chất dinh dưỡng trên, còn có một lượng lớn các vitamin đặc biệt là các loại vitamin B như B1, B2, B6, PP… Lượng vitamin B1 là 0.45 mg/100 hạt (trong đó phân bố ở phôi 47%, vỏ cám 34.5% trong hạt gạo chỉ có 3.8%) so với lúa mì là 0.52 mg và ngô là 0.49% mg.[18]

Bảng 2.4: Thành phần hóa học một số loại gạo tẻ theo mức độ chế biến [2]

Amylose (%)

Thời gian hấp tối thiểu để cơm chín (phút)

Độ ẩm hạt cơm (%)

2.3GIỚI THIỆU VỀ HỆ VI SINH VẬT TRONG BÁNH MEN THUỐC BẮC [1,

8, 14, 17, 24]

Như đã đề cập ở 2.1.3.1, thực chất bánh men thuốc bắc là canh trường không thuần khiết của hệ vi sinh vật có khả năng sinh trưởng tổng hợp hệ enzym đường hóa và lên men rượu, nói cách khác hệ vi sinh vật trong bánh men rất đa dạng Trong đó, có 3 loài phổ biến nhất, có số lượng đông nhất và vai trò quan trọng nhất: nấm men, nấm mốc và vi khuẩn.

Các kết quả nghiên cứu khoa học cho thấy giá trị pH bánh men Việt Nam trong khoảng 5.76, độ ẩm khoảng 13.6%, hàm lượng vi sinh vật trong bánh men tương ứng là: vi khuẩn 2.6x106, nấm mốc 3.4x106, nấm men 5.8x107 cfu/gam bánh men Trong tổng số 119 vi sinh vật phân lập được thì có 53 tế bào nấm mốc, 51 tế

bào nấm men và 15 tế bào vi khuẩn Các chủng nấm mốc xác định được: Rhizopus

oryzae, Mucor indicus, Mucor circinilloides, Amylomyces rouxii… và các chủng nấm

men thường gặp: Saccharomyces cerevisiae, Hyphopichia burtonii,

Sacchromycopsis fibuligera, Pichia anomala và Candidas sp [17]

2.3.1Nấm men [1, 8, 24]

Nấm men là nhóm vi sinh vật có cấu tạo đơn bào và nhân chuẩn (eukaryote) thường sinh sản bằng cách nảy chồi Hình dạng nấm rất phong phú phụ thuộc vào giống loài, nó có thế dạng hình cầu, hình trứng hay hình bầu dục, hình tam giác…

Đối với nấm men trong quá trình hoạt động sống, chúng đồng hóa các monosacarit trong điều kiện yếm khí, thải ra môi trường xung quanh sản phẩm dị hóa là rượu etylic và khí cacbonic nhờ tác dụng của một phức hệ các enzym Đây là một trong những đặc trưng quan trọng của nấm men đã được nhân dân ta ứng dụng từ lâu dời để sản xuất rượu bằng bánh men thuốc bắc.

2.3.1.1Đặc điểm hình thái, dinh dưỡng chung của nấm men [1]

Phân loại

Trong giới nấm, nấm men ở vào 2 nhóm phân loại khác nhau Một số nấm men có khả năng hình thành bào tử túi được xếp vào lớp nấm túi Những nấm men còn lại không có khả năng hình thành bào tửû túi, được xếp vào lớp nấm bất toàn.

Cấu tạo tế bào nấm men

Tế bào nấm men có cấu tạo phức tạp và được chia thành 2 phần chính: vỏ tế bào và phần trong nội tế bào (vỏ và protoplasma)

Các thành phần cấu tạo tế bào nấm men từ ngoài vào trong như sau:

+Vỏ tế bào (hay thành tế bào): có cấu tạo gồm 3 lớp: lớp ngoài là màng nhẵn gồm chủ yếu lypoproteid, lớp tiếp theo chứa phức hợp manan protein, lớp trong cùng cấu tạo từ những gốc glucan gồm 94% glucose và khoảng 6% hexoamin.

+Vỏ trong của tế bào là màng tế bào chất rất mỏng dày khoảng 8nm và cũng gồm 3 lớp được cấu tạo từ phospholipid, sterol và protein.

+Tế bào chất cytoplasma (còn gọi là nguyên sinh chất) là hệ thống keo nằm ngoài nhân khác với nucleoplasma là hệ thống keo nằm ngoài nhân Cytoplasma và nucleoplasma có tên gọi chung là protoplasma Tế bào chất chứa nhân và các cơ quan con khác.

+Nhân tế bào được bao bọc bởi một màng nhân, bên trong chứa nucleoplasma trong suốt và các cromosome cấu tạo từ protid, acid dezoxyribonucleic, acid ribonucleic và các enzym.

+Các cơ quan khác như ty thể, ribosome, không bào, hạt volutum,…Sự sinh sản của nấm men

Nấm men có nhiều hình thức sinh sôi nảy nở khác nhau, phân thành :+Sinh sản vô tính: nảy chồi, phân cắt, sinh sản bằng bào tử.+Sinh sản hữu tính.

Trong đó, nảy chồi là hình thức sinh sản phổ biến nhất ở nấm men Khi một chồi xuất hiện các enzym thủy phân sẽ phân giải phần polisaccharic của thành tế bào, làm chồi chui ra khỏi tế bào mẹ Vật chất mới được tổng hợp sẽ huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ Khi tế bào chồi tách khỏi tế bào mẹ ở chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo.

Hình 2.3: Tế bào nấm men qua kính hiển vi

2.3.1.2Đặc điểm của nấm men trong bánh men thuốc bắc [8, 24]

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

- Endomycopsis (chủ yếu là Endo Fibuligenes).

- Saccharomyces (chủ yếu là S cerevisiae).

Endo Fibuligenes là loài nấm men rất giàu enzym amylase, glucoamylase

Do đó vừa có khả năng rượu hóa vừa có khả năng đường hóa.

Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác

nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, raffinose, galactose Chúng có khả năng lên men được ở nhiệt độ cao (khoảng từ 36-40oC) Chịu được acid

Theo những nghiên cứu gần đây [24], nấm men trong bánh men rượu gạo của Việt Nam có thể phát triển trên môi trường có hàm lượng glucose tương đối cao (20% w/v), tạo thành 8.8% w/v ethanol Điều kiện lên men tối ưu là ở 280C trong 4 ngày Tỷ lệ giống cấy là 5.5 log cfu/ml (Điều kiện đường hóa tốt nhất: ủ ở 340C trong 2 ngày Tỉ lệ giống cấy: 5 log cfu/g gạo chín).

Đặc biệt các chủng nấm men trong bánh men thuốc bắc có khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0.02-0.025% Đặc điểm này rất thuận lợi cho lên men 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 dịch lên men là 10-12% Nhiệt độ lên men thích hợp là 28-320C.

Hình 2.4: Nấm men Saccharomyces

Ngoài hai chi nấm men trên, trong bánh men thuốc bắc còn thấy nhiều loại nấm men dại khác nhau Chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả

năng chuyển đường thành cồn, tuy nhiên sự chuyển hóa này còn rất thấp Điều đặc biệt là các loài nấm men dại này chịu nhiệt độ rất cao, có khi lên tới 60-65oC và chịu được chất sát trùng ở nồng độ 0.05-1%

2.3.2Nấm mốc [1, 8]

2.3.2.1Đặc điểm hình thái, dinh dưỡng chung của nấm mốc [1]

Nấm mốc là tên chung để chỉ một số đại diện nấm sợi, không phải là nấm men cũng không phải là nấm lớn có mũ như nấm rơm hay các loài nấm ăn khác.

Nấm mốc rất phổ biến trong thiên nhiên, chủ yếu là trong đất và vỏ cây Có nhiều giống và loài nấm mốc khác nhau nhưng phần lớn đều có cấu tạo sợi và mang đính bào tử.

Cho đến bây giờ người ta nhận thấy rằng nấm là một giới riêng không phải thuộc động vật cũng không thuộc thực vật vì khi quan sát, ta thấy nấm có một số đặc điểm sau: nấm không có diệp lục tố, không có khả năng tự tổng hợp các chất dinh dưỡng cho bản thân Chúng chỉ phát triển được trên những thức ăn hữu cơ đã có sẵn Là loại vi sinh vật phát triển thành thể sợi phân nhánh Những sợi phân nhánh này phát triển thành từng đám chằng chịt, người ta gọi là khuẩn ty hay hệ sợi nấm khi phát triển trên môi trường đặc

Khuẩn ty được phân ra thành 2 loại: khuẩn ty cơ chất hay khuẩn ty dinh dưỡng ăn sâu vào cơ chất hút chất dinh dưỡng từ môi trường nuôi cơ thể; và khuẩn ty khí sinh mọc ra ngoài bề mặt cơ chất, từ những sợi nấm sẽ mọc ra các bào tử và trở thành cơ quan sinh sản sau này.

Nấm mốc phân loại theo hai cách Nếu xét về cấu tạo thì gồm 2 loại: hệ sợi nấm có vách ngăn hoặc không có vách ngăn Nếu xét về cấu tạo cơ quan sinh sản có thể phân ra làm 2 loại: bào tử kín và bào tử hở.

Phần lớn các loài nấm mốc hệ sợi có vách ngăn, vì vậy chúng là loại vi sinh vật có cấu tạo đa bào, ở một số loài nấm bậc thấp hệ sợi không có vách ngăn, toàn

bộ khuẩn ty coi như một tế bào phân nhánh (ở các giống Mucor, Rhizopus, Absidia,

Cấu tạo tế bào nấm mốc không khác với tế bào vi khuẩn và nấm men, nhưng có một hoặc đôi khi vài nhân định hình.

Phương pháp sinh trưởng rất khác nhau đối với các giống, loài Bào tử của

loài Aspergillus khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển tạo nhiều sợi và phân

nhánh đan chéo nhau thành mixen Từ đây mọc lên những sợi hình kim mang trên đầu những bào tử Các bào tử có thể mang nhiều màu sắc khác nhau: vàng, xanh,

lục, đỏ, đen hoặc nâu v.v… Ví dụ bào tử của Asp.awamori, usamii, niger có màu đen hoặc nâu, còn bào tử Asp.oryzae có màu vàng hoặc màu vàng lục v.v…

Hình 2.5: Chủng nấm mốc Aspergilus

2.3.2.2Đặc điểm nấm mốc trong bánh men thuốc bắc [8]

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

Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus Số loại nấm mốc phụ thuộc vào các yếu

tố như: nhiệt độ, địa phương nơi sản xuất bánh men; nhưng trong đó, Mucor và

Rhizopus thấy phát triển nhiều hơn cả.

Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rouxxi có nhiều đặc tính quý như khả năng

chịu nhiệt độ cao (32-35oC) Chúng vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa.

Hình 2.6: Chủng nấm mốc Mucor

2.3.3Vi khuẩn[1, 8, 14]

2.3.3.1Đặc điểm hình thái, dinh dưỡng chung của vi khuẩn [1]

Vi khuẩn có nhiều hình thái, kích thước và cách sắp xếp khác nhau Đường kính của phần lớn vi khuẩn khoảng 0,2 – 2,0µm, chiều dài cơ thể khoảng 2,0 – 8,0µm Những hình dạng chủ yếu của vi khuẩn là hình cầu, hình que, hình dấu phẩy, hình xoắn, hình có cuống, hình có sợi…

Cấu tạo tế bào vi khuẩn:

-Thành tế bào: là cấu trúc lớp ngoài cùng, có độ rắc chắc nhất định có khả năng bảo vệ tế bào trong điều kiện bất lợi.

-Màng tế bào: cấu tạo bởi 2 lớp photpholipid và các protein nằm phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng.

-Tế bào chất: là vùng dịch thể ở dạng keo chứa các chất hòa tan trong suốt và các hạt như riboxom, gồm khoảng 80% nước.

-Thể nhân: nhân nguyên thủy chưa có màng nhân, chỉ một nhiễm sắc thể.-Tiên mao: là những sợi lông dài, uốn khúc mọc ở mặt ngoài một số vi khuẩn giúp chúng có thể chuyển động trong môi trường lỏng.

2.3.3.2Đặc điểm vi khuẩn trong bánh men thuốc bắc [8,14]

Trong bánh men thuốc bắc, thấy có nhiều loài vi khuẩn phát triển Trước đây chủ yếu là vi khuẩn lactic và acetic Các loài vi khuẩn này thường làm chua môi trường Thời gian đầu quá trình lên men, quá trình này xảy ra là có lợi vì pH môi trường do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển Tuy nhiên pH xuống quá thấp lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men Mặt khác trong giai đoạn sau, nếu dịch lên men có oxy thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid acetic, làm giảm lượng cồn tạo thành; không có lợi Ngày nay, bằng phân lập, người ta thu được và bổ sung vào chế phẩm bánh men nhiều chủng giống vi khuẩn

có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường: B subtilis, B diastaticus… [14]

Hình 2.7: Vi khuẩn Bacillus Subtilis

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NGUYÊN LIỆU3.1.1 Nguyên liệu chính

Gạo: sử dụng loại gạo Tài Nguyên nở xốp, được mua một lần tại chợ Bà Chiểu

Yêu cầu kĩ thuật: gạo trắng, không ẩm mốc, không có côn trùng, không mối mọt, không có tạp chất lạ (cát, sạn…).

3.1.2 Nguyên liệu phụ

- Bánh men giống: sử dụng bánh men rượu Bầu Đá, thu thập ở Bình Định.- Chủng giống nấm mốc Mucor của phòng thí nghiệm

- Các vị thuốc bắc: sử dụng bài thuốc 8 vị bắc:

1-Nhục đậu khấu 3g 5-Cam thảo 3g

- Nước: sử dụng nước sạch của phòng thí nghiệm.

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU3.2.1 Mục đích của quá trình nghiên cứu

Các phương pháp sản xuất rượu theo qui mô công nghiệp: phương pháp amylose, mycomalt, hay dùng chế phẩm enzym… yêu cầu điều kiện vô trùng nghiêm ngặt, chỉ thích hợp cho qui mô lớn, hiện đại Trong khi đó, việc sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống bằng chế phẩm bánh men thuốc bắc không đòi hỏi điều kiện nghiêm ngặt về vi sinh, thiết bị đơn giản, dễ thực hiện, lại thu được rượu có hương vị thơm ngon.

Do đó với đề tài này chúng tôi tiến hành sản xuất bánh men thuốc bắc, sau đó tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình sản xuất rượu gạo từ bánh men đã sản xuất Từ đó tiến tới hoàn thiện qui trình để thu được rượu có nồng độ cồn cao, có thể ứng dụng sản xuất rượu qui mô vừa và nhỏ.

3.2.2 Sơ đồ nghiên cứu

Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu

3.2.2.1Tổng quan tài liệu, lựa chọn loại bánh men

Trong giai đoạn này, chúng tôi tìm hiểu về nguyên liệu, phương pháp và các hóa chất cần thiết để tiến hành thí nghiệm Đồng thời chúng tôi thu thập, tổng hợp, so sánh các kết quả nghiên cứu có liên quan đến quá trình sản xuất rượu gạo theo phương pháp truyền thống.

3.2.2.2Phân lập, định lượng vi sinh vật trong bánh men

Chúng tôi tiến hành phân lập, định tính sơ bộ hệ vi sinh vật có trong mẫu bánh men Đồng thời tiến hành định lượng để xác định tỉ lệ vi khuẩn, nấm mốc và nấm men có trong bánh men.

3.2.2.3Lựa chọn chủng giống và giữ giống

Xác định khả năng phân giải tinh bột của những chủng giống phân lập được, xem xet chọn ra chủng giống tốt nhất Sau đó, tiến hành làm môi trường thích hợp để giữ những giống đã chọn, dùng cho các thí nghiệm tiếp theo.

Tổng quan tài liệu, lựa chọn bánh men

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất rượu gạo bằng chế phẩm bánh men đã làm

Kết luận và kiến nghị

Phân lập, định lượng, vi sinh vật trong bánh men

Sản xuất bánh men từ chủng giống đã chọn và chủng Mucor của phòng thí nghiệm

Lựa chọn chủng giống và giữ giống

3.2.2.4Sản xuất bánh men từ những chủng giống được chọn

Tiến hành sản xuất bánh men từ những chủng giống được lựa chọn, đồng thời bổ sung chủng giống mốc Mucor của phòng thí nghiệm.

3.2.2.5Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất rượu gạo

Sử dụng bánh men vừa sản xuất, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình sản xuất rượu gạo với hàm mục tiêu là nồng độ ethanol trong rượu thành phẩm:

 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men giống:

Giữ cố định các thông số nêu trên, thay đổi tỉ lệ men giống dùng lên men để xác định tỉ lệ thích hợp Hàm mục tiêu: nồng độ ethanol tạo thành.

 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước cho vào trước lên men ẩm và sau lên men ẩm:

Thời gian lên men ẩm, thời gian lên men lỏng, tỉ lệ men giống vừa chọn sẽ sử dụng trong thí nghiệm này để khảo sát hàm ẩm trước lên men ẩm và lượng nước cho vào để lên men lỏng Hàm mục tiêu: nồng độ ethanol tạo thành.

 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men ẩm và thời gian lên men lỏng:

Với tỉ lệ giống thích hợp vừa chọn được ở thí nghiệm trên, tiến hành lên men rượu với thời gian lên men ẩm và thời gian lên men lỏng lần lượt thay đổi Giữ cố định các thông số còn lại Hàm mục tiêu: nồng độ ethanol tạo thành.

 Khảo sát ảnh hưởng của SO2 cho vào sau lên men ẩm:

Sau quá trình lên men ẩm, tiến hành sunfit hóa dịch thu được, khảo sát sự ảnh hưởng đến nồng độ ethanol và độ chua của sản phẩm.

3.2.3 Qui trình sản xuất rượu từ bánh men thuốc bắc trong nghiên cứu

Hình 3.2: Qui trình sản xuất rượu từ bánh men thuốc bắc trong nghiên cứu

Thuyết minh qui trình: các quá trình sản xuất tương tự các quá trình đã trình bày ở chương 2 (2.3.1.1 trang 5 và 2.3.1.2 trang 8).

Bột gạo

Nghiền mịn

Thuốc bắc

Tạo hìnhLàm ẩmTrộn menNghiền

Bánh Hong khô

Bánh men

Nghiền mịn

Lên men lỏng

Chưng cất

Rượu trắnHoàn thiện

3.2.4 Các phương pháp phân tích

3.2.4.1Các phương pháp vi sinh [11]

 Phân lập vi sinh vật: sử dụng phương pháp dàn đều vi sinh vật.

Nguyên lí: một lượng nhỏ vi sinh vật đã được pha loãng trước được dàn đều

lên trên bề mặt hộp peptri có chứa môi trường dinh dưỡng thích hợp.

Tiến hành: môi trường agar nóng chảy được đổ vào hộp peptri vô khuẩn, để

cho đặc lại Dùng pipet hút 0.1ml dung dịch hỗn hợp vi sinh vật cần phân lập ở các nồng độ khác nhau cho vào các hộp peptri chứa môi trường agar ở trên; sau đó dùng que trang vô khuẩn dàn đều ra khắp bề mặt Lật ngược hộp peptri để nuôi trong tủ ấm ở 350C Sau khoảng 48 giờ, tách rời các khuẩn lạc trên môi trường đặc.

 Định lượng vi sinh vật: dùng hai phương pháp:

Phương pháp đổ hộp

Nguyên lí: cấy một thể tích xác định mẫu huyền phù vi sinh vật lên môi

trường thạch trong hộp peptri Môi trường được chọn có cơ chất đặc hiệu cho loài vi sinhv ật cần định lượng Sau một khoảng thời gian nuôi cấy, đếm số khuẩn lạc phát triển trên các môi trường và dựa vào tỉ lệ pha loãng cùng thể tích ban đầu đem cấy để suy ra số lượng khuẩn lạc có trong 1ml mẫu Nếu loài vi sinh vật là đơn bào, dạng riêng lẽ, có thể xem mỗi khuẩn lạc là kết quả của sự phát triển từ một tế bào.

Tiến hành: dùng 3 môi trường sau để định lượng nấm men, nấm mốc và vi

Môi trường cho nấm mốc: thạch Czapec.Saccharose: 30g

Dung dịch A: 50mlDung dịch B: 50ml

Dung dịch A: - NaNO3 40g Dung dịch B: - K2HPO4 20g - KCl 10g - Nước cất 1 lít - MgSO4.7H2O 10g

- FeSO4 0.2g - Nước cất 1 lít

Các môi trường đều được tiệt trùng ở 1210C, 15 phút.Phương pháp đếm số tế bào vi sinh vật bằng buồng đếm:

Dùng buồng đếm Thoma xác định nhanh số vi khuẩn và nấm men sau nhân giống.

Cấu tạo buồng đếm Thoma: là một phiến kính dày hình chữ nhật, có đục các rãnh sonh song, chia bề mặt thành 3 khoang A, B, C Chiều cao khoang B thấp hơn khoang A và C một đoạn h Giá trị h được gọi là chiều cao buồng đếm Khoang B được chia thành hai khoang nhỏ B1 và B2 nhờ một rãnh đục song song với chiều dài của bề mặt buồng đếm Trên mỗi khoang nhỏ, người ta kẻ các lưới đếm (hình vẽ) Lưới đếm của buồng đếm Thoma gồm 16 ô vuông lớn và trong mỗi ô vuông lớn lại được thành 16 ô vuông nhỏ hơn.