thay đổi pH.
2.5.2.1 Ảnh hưởng của pH lên quá trình lên men.
Nồng độ ion H+ trong canh trƣờng cĩ ảnh hƣởng lớn đến hoạt động của nấm men. Chúng cĩ khả năng làm thay đổi diện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hay giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dƣỡng cũng nhƣ chiều hƣớng của quá trình lên men. Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt ở một pH nhất định.
Trong điều kiện lên men rƣợu, pH tối ƣu để tạo rƣợu ethylic là 4,5 – 5,0. Đối với dịch đƣờng từ nguyên liệu tinh bột thƣờng khống chế ở pH = 4,8 – 5,2; nhằm giữ cho amylase tiếp tục chuyển hĩa tinh bột và dextrin thành đƣờng lên men đƣợc. Tăng pH sẽ dễ bị nhiễm khuẩn; glycerin tạo nhiều hơn và giảm hiệu suất lên men. Vì vậy, khi tạo men giống trong điều kiện sản xuất, cần điều chỉnh pH tới 3,8 – 4,0 để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men cĩ hại.
Ở pH 4,2 nấm men tuy phát triển chậm hơn so với pH = 4,5 – 5,0 nhƣng tạp khuẩn hầu nhƣ khơng phát triển. Tới lúc nào đĩ nấm men phát triển nhiều và đủ mạnh tăng pH đến tối ƣu cho nấm men phát triển nhanh hơn. Lúc này điều kiện cũng tốt cho các tạp khuẩn nhƣng vì nấm men đã nhiều và đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khĩ gây tác hại cho lên men.
28
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng để gây men trong điều kiện sản xuất và gọi là nuơi cấy nấm men thuần khiết tự nhiên.Khi cho acid sulfuric vào đƣờng dịch, chúng sẽ khơng ở dạng tự do mà liên kết hĩa học với các muối và giải phĩng acid hữu cơ, phosphoric tự do, chủ yếu ở dạng KH2SO4 và NaH2PO4.
Giữa ion H + và lƣợng acid cĩ tƣơng quan nhất định đối với mỗi dung dịch nào đĩ, ví dụ cùng một pH nhƣng độ chua của dịch đƣờng hĩa từ ngơ bao giờ cũng lớn hơn từ sắn . Trong thực tế sản xuất khơng phải cơ sở nào cũng cĩ điều kiện đo pH, mà thƣờng chỉ xác định độ chua. Đối với mỗi dung dịch nào đĩ thì pH cĩ thể xem nhƣ gần ổn định cịn độ chua lại thay đổi nhiều phụ thuộc vào mức độ nhiễm khuẩn của nguyên liệu và dịch lên men. Khi nhiễm khuẩn sẽ tạo acid hữu cơ cĩ độ phân ly thấp nên ít làm thay đổi pH. Vì vậy trong sản xuất rƣợu khơng chỉ xác định pH mà cịn xác định độ chua. Độ chua cĩ thể biểu diễn theo độ hay theo gam acid / lít.
Một độ chua đƣợc biểu diễn bằng 1ml dung dịch NaOH 2M vừa đủ để trung hịa acid tự do chứa trong 20 ml dịch hoặc biểu diễn độ chua bằng gam H2SO4/lít dịch, 10 chua = 2,45 g /l.
2.5.2.2 Tác động của một số acid lên pH trong suốt quá trình lên men.
Tác động của acid tartaric trong quá trình lên men và thay đổi pH.Tartaric ở nồng độ 5-10g/l là nồng độ thích hợp cho quá trình lên men xảy ra ở mức độ cao và rút ngắn thời gian lên men của quá trình.
Hình 2.5.3: Những sự thay đổi trong mức độ lên men tối đa (♦), ngày lên men kết thúc(▲), pH cuối của quá trình lên men(●) do ảnh hƣởng của acid tartaric[10].
Khi sử dụng nồng độ tartaric ở 0g/l thì thời gian lên men là dài nhất, đến 18 ngày. pH cũng cĩ sự thay đổi trong quá trình, trong quá trình lên men khơng cĩ
29
sự bổ sung tartaric thì pH giữ khá ổn định trong quá trình lên men pH=2,4 Trong khi đĩ với sự bổ sung acid tartaric với nồng độ 20g/l pH sau quá trình lên men là 3,5. Sự tác động ở các khác nhau đã ảnh hƣởng tới mức độ hồn thành quá trình lên men.Ở pH 3.5, 4.5 và 5.5 thời gian lên men là tƣơng đƣơng nhau. Riêng ở pH 2.5 thời gian lên men diễn ra lâu hơn và mức độ lên men cũng diễn ra khá chậm.
Bảng 2.6: Thơng số động lực học và pH kết thúc quá trình lên men với những pH ban đầu khác nhau trong mơi trƣờng cĩ sự thiếu hụt hoặc hiện diện của acid tartaric.
30
Hình 2.5.4: Những minh chứng của cho sự thay đổi pH trong quá trình lên men: (A)pH bắt đầu lên men tại các giá trị khác nhau( đƣờng nét đứt và kí hiệu mở) và khơng sử dụng acid tataric( nét liền và kí hiệu đậm)[ pH ban đầu:2,5 (◊), 3,5(∆), 4,5 (○) và 5,5()]; (B) pH trong quá trình lên men với sự hiện diện (●) và thiếu (▲) acid tataric trong những giờ đầu của quá trình lên men[10].
Bảng 2.7: Ảnh hƣởng của một số acid lên sự sự sinh trƣởng của nấm men.
Acid Nồng độ Thời gian tiêu diệt
nấm men ( giờ)
Làm ngừng sinh
trƣởng Tiêu diệt men
% mol/l % mol/l HCl 0,14 0,038 0,72 0,195 0,46 H2SO4 0,39 0,039 1,30 0,123 2,04 H3PO4 0,30 0,031 2,00 0,204 1,28 CH3COOH 0,75 0,125 3,00 0,500 1,25 Acid lactic 0,90 0,100 3,00 0,333 1,27
Hình 2.5.5: Một số acid cĩ mặt trong nội bào trong suốt quá trình lên men của hèm nho ở 25oC: (gạch sọc) nấm men khơ; (màu đen) giữa quá trình lên men; ( trắng) kết thúc quá trình lên men[10].
31
Hình 2.5.6: Sự thay đổi pH tại các nồng độ acid hữu cơ khác nhau, (A) tại nồng độ 0g/l acid, (B) tại nồng độ 5g/l acid: (♦)nồng độ kiểm sốt; (■) acid tartaric;(▲) acid malic; (×) acid citric; (●) acid succinic[10].
Việc sủ dụng những acid hữu cơ ở những nồng độ khác nhau đã cho thấy sự khác biệt rõ rệt trƣớc và sau khi sử dụng các acid hữu cơ vào quá trình lên men. Bên cạnh đĩ, hồn tồn nhận thấy sự biểu hiện của các acid trong những thay đổi này ở các mức độ khác nhau( hình B) làm ảnh hƣởng tới quá trình lên men.