Sử dụng tế bào cố định trong lên men rượu là lãnh vực nghiên cứu hấp dẫn, và được mở rộng nhanh chóng bởi kỹ thuật dễ và những ưu điểm về kinh tế so sánh với sử dụng tế bào tự do. Tuy nhiên, trong ngành công nghiệp sản xuất rượu, vấn đề nghiên cứu tế bào cố định cần phải tiến hành trên các chất mang an toàn trong thực phẩm, rẻ, có sẳn trong tự nhiên, thích hợp cho quá trình lên men nhiệt độ thấp và cải thiện được mùi vị của sản phẩm. Trong sản xuất rượu, quá trình lên men ở nhiệt độ thấp cho chất lượng sản phẩm cao hơn. Nhiều nghiên cứu đã đề nghị nhiều chất mang cho tế bào cố định trong công nghiệp sản xuất rượu. Tuy nhiên, những chất mang này không thuận tiện trong sản xuất rượu bởi chúng là các vật liệu vô cơ. Alginate và cellulose là các chất mang thay thế mới, được cho là hữu hiệu cho quá trình lên men cồn nhiệt độ thấp.
Rượu táo được sản xuất từ nước ép táo. Loại thức uống này có hương vị thơm ngon. Do đó, việc ứng dụng táo làm chất mang cố định rất có tiềm năng. Đây là chất mang an toàn trong thực phẩm, có sẵn trong tự nhiên, sản lượng táo hằng năm rất lớn, do đó việc sử dung táo như là một chất mang cố định sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi vị ngon do có sự tách các cấu tử thơm trong táo vào rượu.
Một số nghiên cứu về việc cố định nấm men trong sản xuất rượu vang đã tiến hành trong những năm gần đây. Và đưa ra phương pháp cố định như sau:
Chuẩn bị nấm men
Nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần chủng sau khi được phân lập được nuôi trong môi trường: 4% glucose, 0,1% (NH4)2SO4, 0,15% KH2PO4 và 0,5% MgSO4. Sau đó ly tâm thu sinh khối nấm men. [20s]
32 Chuẩn bị chất mang
Để cố định tế bào vi sinh vật với chất mang là táo, đầu tiên táo sẽ được cắt thành miếng nhỏ (có thể hình khối lập phương 1cm). Các miếng táo nhỏ sẽ được đặt trong một cốc thủy tinh hình trụ 1l. [20]
Miếng táo sau khi được cắt sẽ được đem đi tiệt trùng trước khi cố định nấm men, có 2 phương pháp:
- Xử lý nhiệt
- Hóa học: cồn, H2O2 hoặc SO2, …
Trong trường hợp này ta không sử dụng phương pháp nhiệt được để tránh làm phá hủy bộ khung cấu trúc cellulose của miếng táo. Do đó áp dụng phương pháp tiệt trùng bằng hóa chất. Mục đích là đảm bảo chất mang an toàn, không nhiểm các vi khuẩn gây ức chế sự sinh trưởng của nấm men.
Phương pháp cố định
Bổ sung môi trường lên men vào cốc thủy tinh có chứa táo. Môi trường lên men gồm 12% glucose, 0,4 % cao nấm men, 0,1% (NH4)2SO4, 0,1% KH2PO4 trong nước cất và pH đạt 5,6. Không cần điều chỉnh pH.
Sau đó sinh khối nấm men đã qua xử lý như trên sẽ được bổ sung vào cốc thủy tinh và cho lên men, thời gian lên men khoảng 8-12 giờ. Hỗn hợp lên men đó sẽ được lọc gạn và chất mang sẽ được rửa hai lần với dịch nho đã được chuẩn bị cho quá trình lên men rượu.
Phương pháp cố định nấm men trên miếng táo chủ yếu là do lực hấp phụ của tế bào nấm men lên bề mặt miếng táo. Các liên kết hình thành chủ yếu như sau:
- Liên kết hydro
- Liên kết Van der Waals
Ngoài tạo liên kết và hấp phụ trên bề mặt miếng táo, tế bào nấm men còn có khả năng cố định trên miếng táo bằng cách chui vào mạng cellulose, cấu trúc của tế bào táo [20]. Do bản chất chất mang táo có chứa hàm lượng glucose, là thành phần dinh dưỡng của nấm men, nên ngoài việc sử dụng nguồn glucose trong môi trường,
33
nấm men còn sử dụng glucose của chất mang. Sau nấm men được cố định trên bề mặt chất mang nấm men sẽ sinh trưởng và dần dần sử dụng hết nguồn glucose trong chất mang tạo nên các lỗ hổng trên bề mặt và còn lại bộ khung cellulose, khi đó các tế bào nấm men sẽ chui vào các lỗ hổng trên bề mặt và các tế bào nấm men còn nhỏ có khả năng chui sâu vào bên trong bộ khung cellulose tiếp tục tăng trưởng và bị nhột trong cấu trúc của chất mang.
34
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU
VANG