Điều kiện tối ưu cho hoạt động của men Glucoamylase trong quy trình sản xuất rượu nếp

Nấm men

Giai đoạn b (giai đoạn phát triển logarit): đây là giai đoạn phát triển rất nhanh của tế bào nấm men, tốc độ sinh khối của tế bào nấm men tăng theo cấp số nhân. Đặc điểm của lên men nổi là trong giai đoạn lên men chính chúng tạo trên bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này được duy trì cho đến khi lên men gần kết thúc. Nấm men chìm chỉ phát triển ở lơ lửng và ở đáy môi trường lên men, chúng không tạo thành bọt dày trên bề mặt, lắng nhanh khi lên men kết thúc và tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng.

Ví dụ: nấm men dùng trong sản xuất bia và rượu vang phải cho sản phẩm mùi đặc trưng thơm ngon; đồng thời phải lắng tốt và giúp cho dịch lên men nhanh chóng. Ngày nay trong công nghệ sản xuất rượu vang, người ta còn sử dụng các chủng nấm men như: Saccharomyces ellipsodues, Saccharomyces oriformis (Osterwalder) (Lê Minh Châu, 2007). Trong điều kiện thuận lợi, nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi; trong điều kiện không thuận lợi chúng sinh sản bằng cách tạo bào tử (Nguyễn Đức Lượng, 2003).

Saccharomyces vini: đây là tên dùng phổ biến hiện nay, trước đây người ta gọi là Saccharomyces vini Meyer hay là Saccharomyces ellipsoideus, theo Lodder là Saccharomyces cerevisiae Hansen. Trong quá trình lên men nước quả, nấm men này sử dụng nguồn dinh dưỡng cacbon là đường, cồn và acid hữu cơ; có tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinzit, tiamin và piridoxin; ngoài ra chúng còn có các đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp cho rượu vang có mùi đặc trưng riêng biệt. Saccharomyces oviformic: Nấm men này được tách từ nước nho tự lên men, có khả năng chịu được lượng đường và cồn cao, lên men kiệt đường và tạo ra lượng cồn tới 18 độ cồn.

Loại nấm men này có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như glucose, fructose, saccharose, maltose, galactose từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau như gạo, nếp, ngô, khoai, sắn.

Các quá trình chính trong sản xuất rượu vang nếp .1 Quá trình hồ hóa tinh bột nếp

Khi đường hoá khối nấu ở nhiệt độ 55 ÷ 580C trong thời gian 15 ÷ 150 phút hầu như đường lên men không tăng, nhưng nồng độ chất tan tăng do sự hoà tan tinh bột không đường hoá. Trong điều kiện không thay đổi về chủng loại enzyme, nồng độ cơ chất, thời gian thủy phân, nhiệt độ, pH môi trường, nồng độ enzyme tăng thì tốc độ đường hóa tăng. Lên men rượu là quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của nấm men).

Đường khử và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men và sau đó khuyếch tán qua màng vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2. Tế bào nấm men thường dính liền nhau, 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 lên trên bề mặt. Kích thước, vật liệu chế tạo các thiết bị lên men, các chất hòa tan mang điện tích, các vật lơ lửng khác hiện diện trong dịch lên men điều ảnh hưởng đến sự thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng quá trình lên men.

Giai đoạn này, trong điều kiện lên men bình thường, sau mỗi giờ nồng độ đường trong dung dịch lên men sẽ giảm đi, mức độ giảm tùy theo sản phẩm, dây chuyền sản xuất. Do đó tốc độ lên men trong thời kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ thuộc vào sự thuỷ phân hàm lượng dextrin không lên men còn lại. Vì vậy, tuỳ theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ đường của dịch đường hoá, phương pháp lên men, nhà sản xuất sẽ tạo ra một quy trình sản xuất riêng biệt với chất lượng và thành phần mong muốn của họ (Nguyễn Đức Lượng, 2003).

Nấm men chỉ có khả năng lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ thích hợp từ 10 ÷ 18%, nồng độ đường quá cao sẽ ức nấm men và khả năng lên men rượu giảm khi nồng độ đường 30 ÷ 35%, nồng độ đường thấp quá cũng làm giảm năng lực lên men.

Phương pháp nghiên cứu .1 Phương pháp lấy mẫu

Phân tích hàm lượng đường khử trong thực phẩm (Phụ lục A.2) 3.3 Bố trí thí nghiệm. Mục đích thí nghiệm: tìm ra pH tối thích của enzyme glucoamylase cho quá trình đường hóa. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.

Mục đích thí nghiệm: tìm ra nhiệt độ và nồng độ enzyme thích hợp cho quá trình đường hóa. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nồng độ enzyme glucoamylase đến hàm lượng đường khử sinh ra do hoạt động của enzyme glucoamylase trên

Enzyme glucoamylase sử dụng ở các mức pH khác nhau thì hàm lượng đường khử tăng cao, tuy nhiên đến một mức độ pH nào đó thì hàm lường đường khử có xu hướng giảm xuống. Còn về giá trị nồng độ enzyme sử dụng thì lượng đường khử sinh ra đạt giá trị cao nhất ở các mức nồng độ 0,3% và 0,5%, với hàm lượng đường khử bất thường ở nồng độ enzyme 0,4% thì ở thí nghiệm này chưa cho phép kết luận về nồng độ enzyme glucoamylase thích hợp nhất cho quá trình đường hóa. Chúng tôi quyết định chọn giá trị này được để thực hiện thí nghiệm tiếp theo, đó là khảo sát hàm lượng đường khử sinh ra theo nhiệt độ xử lý enzyme ở các mức độ nồng độ enzyme glucoamylase khác nhau trên cơ sở cố định giá trị pH ở trên.

Hoạt động của enzyme glucoamylase chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như nồng độ enzyme sử dụng, nồng độ cơ chất, nhiệt độ, pH, …Trong thí nghiệm này các yếu tố tối ưu cho hoạt động của ezyme α-amylase đều được đối chiếu với kết quả nghiên cứu của Huỳnh Thị Mỹ Duyên ở cùng thời điểm, bao gồm tỷ lệ pha loãng dịch nếp, nhiệt độ, nồng độ enzyme, pH tối thích cho enzyme α-amylase. Hoạt động của enzyme glucoamylase chỉ được kiển tra đối chứng so với kết quả nghiờn cứu của Vừ Văn Tuấn về thời gian xử lý enzyme, giá trị thu được trùng khớp với nghiên cứu là 30 phút. Trong khi tiến hành thí nghiệm này, chúng tôi tiếp tục sử dụng enzyme glucoamylase thương mại để đường hóa với các nhiệt độ và các mức nồng độ enzyme glucoamylase khác nhau.

Chúng tôi tiếp tục cố định các nhân tố tối ưu cho quá trình dịch hóa và đường hóa bằng enzyme α-amylase, thống nhất sử dụng giá trị pH = 4,0, thời gian xử lý enzyme là 30 phút khi khảo sát enzyme glucoamylase. Bên cạnh đó, hàm lượng đường khử hầu như không tăng khi nhiệt độ xử lý enzyme tăng từ 60 đến 650C (không có sự khác biệt ý nghĩa 5% về hàm lượng đường khử khi xử lý enzyme glucoamylase ở hai mức nhiệt độ 60 và 600C). Theo như kết quả thống kê và đồ thị hình 15 thì khi tăng nồng độ enzyme gluoamylase sử dụng, hàm lượng đường khử tạo ra có xu hướng tăng lên nhưng khi tăng nồng độ sử dụng lên 0,5% thì lượng đường khử hầu như không tăng so với khi sử dụng nồng độ 0,4%.

Như đã biết, enzyme glucoamylase có khả năng làm tăng đáng kể hàm lượng đường khử do enzyme glucoamylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết α-1,4 và 1,6 glycoside trong tinh bột.

Đề nghị

Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004, Bài giảng công nghệ sản xuất rượu bia và nước giải khát, Đại học Cần Thơ. Lê Minh Châu, 2007, Ảnh hưởng của các loại nấm men, pH đến quá trình lên men và chất lượng rượu vang nếp than khi lên men dịch đường đã thuỷ phân bằng enzyme, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Thực phẩm. Lê Thanh Mai, 2005, Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men, NXB Khoa học - Kỹ thuật.

Nguyễn Đình Thưởng, 2005, Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn thực phẩm, NXB Khoa học - Kỹ thuật. Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004, Công nghệ enzyme, NXB Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. Nguyễn Thanh Vũ, 2007, Ảnh hưởng của loại enzyme, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH đến quá trình thuỷ phân nếp than ứng dụng cho quá trình lên men, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Thực phẩm.

Ứng dụng enzyme α-amylase, glucoamylase và nấm men thuần chủng trong sản xuất rượi vang nếp. Nguyên tắc: Trong dịch đường hóa luôn có chứa một lượng chất hòa tan, chủ yếu là tinh bột tan, dextrin và đường oligo có số gốc glucose khác nhau, maltose và glucose. Dùng chiết suất để suy ra nồng chất tan trong dung dịch, khi nồng độ dung dịch tăng thì chiết suất tăng.

• Hiệu chỉnh chiết quang kế: về nguyên tắc, nước cất không chứa chất tan, do vậy người ta dùng nước cất để hiệu chỉnh chiết quang kế về 0.

Phân tích hàm lượng đường khử trong thực phẩm