CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. HỆ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU
1.3.1. Nhóm nấm sợi
1.3.1.1. Các loại nấm sợi thường gặp trong men rượu
Trong bánh men chủ yếu gặp các loại nấm sợi như Mucor, Aspergillus,
Rhizopus, Penicillium. Trong đó, đặc biệt là lồi Mucor rouxii có nhiều đặc tính q như có khả năng chịu nhiệt độ cao 32 – 35ºC, vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa [6].
Giống Aspergillus: có hệ khuẩn ty khơng màu hoặc màu vàng nhạt. Có
hai loại khuẩn ty đó là khuẩn ty khí sinh phát triển trên bề mặt mơi trường và khuẩn ty cơ chất ăn sâu vào môi trường đặc. Khuẩn ty phân nhánh, có nhiều
vách ngăn tế bào. Tế bào có hạch nhân. Cuống đính bào tử khơng phân nhánh, dài và thẳng, có nhiều cuống nhỏ. Tùy loại có cuống nhỏ một tầng hoặc hai tầng. Tất cả cuống nhỏ có hình chai được gọi là tế bào hình chai, khi trưởng thành sinh ra các đính bào tử ở đầu cuống. Các đính bào tử xếp thành chuỗi dài và càng tận cùng càng lớn dần. Những chuỗi đính bào tử xếp đối xứng tỏa tròn với nhau như hoa cúc. Mỗi đính bào tử điển hình thường hình cầu, đơn bào, đa hạch, bề mặt xù xì. Do cuống bào tử và đính bào tử có màu sắc nên màu của chúng trở thành màu của khuẩn lạc nấm sợi. Các khuẩn lạc giống
Aspergillus thường có màu vàng, vàng lục đen, xám nhạt, nâu,... [6]
Mucor và Rhizopus: có hình dạng rất giống nhau, chỉ khác nhau ở
phần sợi cơ chất. Trong men rượu rất hay gặp hai chủng này, đặc biệt là M.
rouxii, M. mucedo, M. japanicus. Hệ sợi của Mucor hình ống, dạng nhung hoặc len, khơng có thân bị, phân nhánh khá phong phú nhưng khơng có vách ngăn. Đỉnh sợi nấm là cuống bào tử nang, cuống bọc bào tử dựng đứng, đơn độc hoặc phân nhánh. Túi bào tử hình cầu có thể quan sát bằng mắt thường, chứa các bào tử bên trong. Thành của túi bào tử nứt ra sẽ giải phóng các bào tử, phát tán theo gió, gặp nơi có đủ điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm, mọc thành hệ sợi mới. Sợi của Mucor thường bắt đầu có màu trắng, sau đó sẫm hơn rồi ngả sang màu đen. Bào tử hình cầu màu trắng [6].
Penicillium là nấm sợi sinh bào tử có màu xanh thường được gọi là mốc xanh. Sợi nấm có vách ngăn, khi phát triển sinh bào tử rất giống cái chổi. Tất cả các loài của giống này lúc đầu phát triển sợi có màu trắng, sau là xanh xám và cuối cùng là nâu xám. Cuống đính bào tử có vách ngăn và có hình cái chổi, phần cuối là tế bào hình chai cùng với các đính bào tử. Tuy loại nấm này có khả năng sinh ra hệ enzyme đường hóa mạnh nhưng nó thường có mùi vị mốc rất khó chịu nên thường khơng dùng trong việc nấu rượu [6].
1.3.1.2. Vai trò của nấm sợi trong lên men rượu
Trong men rượu có nhiều loại nấm sợi thuộc giống Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus,… các loài nấm sợi này chủ yếu sinh enzyme amylase đường hóa tinh bột. Số loại nấm phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt
độ, địa phương sản xuất men,… nhưng trong đó giống Mucor và Rhizopus là phát triển hơn cả [14].
Các chủng nấm sợi Mucor, Rhizopus đóng vai trị sinh enzyme amylase đường hóa tinh bột. Khi đường hóa hệ enzyme trong nấm sợi thường ít α- amylase và nhiều β-amylase vì vậy đường tạo chủ yếu là maltose và các
dextrin cuối. Mucor và Rhizopus là hai chủng thường gặp trong nghề làm
rượu, đặc biệt là Mucor rouxii, M. mucedo, M. japanicus. Mucor có khả năng sinh tổng hợp hệ enzyme amylase đường hóa tinh bột và zymase lên men rượu từ đường vì vậy chúng có thể lên men trực tiếp tinh bột thành rượu [14].
Nấm sợi có vai trị trong việc phân cắt tinh bột thành đường, chuyển hóa đường thành ethanol. Các giống nấm sợi Mucor, Rhizopus, Aspergillus có vai trị sinh ra enzyme amylase đường hóa tinh bột. Trong đó α-amylase, β- amylase và γ-amylase là ba loại enzyme amylase có vai trị chính trong lên men rượu [9].
α-amylase: không cắt được liên kết α-1,6 glycozit nhưng cắt được liên
kết α-1,4 glycozit ở bất kì vị trí nào trên mạch amylose hoặc amylopectin của tinh bột, do đó nó phân cắt được tinh bột thành các đoạn dài ngắn khác nhau gồm glucose và một số ít đường maltose. Q trình thủy phân tinh bột của α- amylase gồm hai giai đoạn đó là giai đoạn đường hóa và giai đoạn dịch hóa. Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động cực đại của α-amylase là 72 – 76ºC. pH tối ưu là 5,3 – 5,8 [9].
β-amylase: khả năng dịch hóa kém hơn α-amylase nhưng khả năng
đường hóa lại cao hơn. Tác dụng của β-amylase là cắt được liên kết α-1,4 glycozit, nó phân cắt tuần tự từng phân tử maltose ở đầu không khử. β-
amylase phân giải 100% amylose thành maltose và 54 – 58% amylopectin thành maltose, phần còn lại là dextrin. Do mỗi nhánh của amylopectin có từ 20 – 25 phân tử glucose nên sau khi thủy phân tạo từ 10 – 12 phân tử maltose. Khi tới liên kết α-1,4 glycozit gắn với liên kết α-1,6 glycozit nó sẽ ngưng tác động nên phần còn lại là dextrin phân tử lớn chiếm 42 – 46%. Nhiệt độ tối thích cho β-amylase là 60 – 65ºC. pH tối thích là 5,0 – 5,6 [9].
γ-amylase (glucoamylase): cắt được cả liên kết α-1,4 glycozit và liên kết α-1,6 glycozit, nó có khả năng thủy phân hồn tồn tinh bột mà khơng cần sự có mặt của các enzyme amylase khác. Nó thủy phân các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn các polysaccharide có phân tử nhỏ, γ-amylase thủy phân tuần tự từng gốc glucose từ đầu không khử của polysaccharide và khơng thủy phân được dextrin vịng do vậy sản phẩm tạo thành là glucose và dextrin vòng. Enzyme này hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 50ºC, hoạt lực tối đa trong vùng có pH từ 3,5 – 5,5 [9].
1.3.2. Nhóm nấm men
1.3.2.1. Nấm men trong men rượu
Nấm men có trong men rượu chủ yếu là chi Saccharomyces cerevisiae, các giống khác đều coi là men dại, men tạp không mong muốn. Các giống khác như Hyphopichia burtonii, Pichia anomada, P. fabianii, P. fermentans,
Saccharomyces diastaticus, S. fermentati, S. glouus,… [13]
Nấm men rượu có cấu tạo đơn bào, có cấu tạo hình cầu hoặc hình trứng, kích thước khoảng 8 – 15 µm [13].
Chu trình sống ở nấm men rượu Saccharomyces cerevisiae: các tế bào
dinh dưỡng đơn bội (n) có thể tiếp hợp với nhau để tạo thành tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n). Sau quá trình giảm phân sẽ sinh ra các bào tử túi (thường là bốn bào tử túi). Trong điều kiện bình thường chúng nảy chồi để sinh sôi nảy nở, nhưng khi gặp điều kiện bất lợi chúng mới thực hiện sinh sản hữu tính bằng bào tử [13].
1.3.2.2. Vai trị của nấm men trong q trình lên men rượu
Nấm men đóng vai trị quan trọng trong q trình lên men rượu. Trong suốt quá trình lên men, ngồi ethanol, CO2 cịn tạo ra nhiều sản phẩm phụ như: glycerol, dầu fusel, este, axit hữu cơ,… Sự hiện diện của các hợp chất này tùy thuộc vào dòng nấm men và điều kiện lên men, chúng góp phần quan trọng tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm [17].
Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men nhiều loại đường khác
nhau như glucose, maltose, fructose, galactose. Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 – 32ºC [17].
Ngồi ra trong men rượu cịn có nhiều loại nấm men dại có khả năng chuyển hóa đường thành rượu, tuy rằng sự chuyển hóa này thấp. Đặc biệt các loài này chịu nhiệt rất cao, có khi lên tới 60 – 65ºC và chịu được chất sát trùng ở nồng độ 0,05 – 1% [17].