Sau khi đã thu được điều kiện tối ưu lên men rượu bằng tế bào tự do và chế phẩm cố định, quá trình lên men rượu bằng chế phẩm cố định được thực hiện với các điều kiện tương tự như khi lên men bằng nấm men tự do. Qua đó, tiến hành so sánh với quá trình men rượu bằng tế bào tự do và đánh giá khả năng ứng dụng của chế phẩm cố định thông qua số lần tái sử dụng. Cụ thể như sau: quá trình lên men được thực hiện trên dịch dâu tằm có Bx=20, pH=4, sử dụng 4g chế phẩm cố định để lên men 100ml dịch (tương ứng với số tế bào là 4x2,9.108 tế bào, mật độ tế bào là 1,16.107 tb/ml dịch lên men), mỗi chu kì lên men là 7 ngày.
Bảng 4. 9 Kết quả lên men rượu bằng nấm men cố định và so sánh với lên men bằng nấm men tự do
Chu kì Bx ban đầu
pH ban đầu
Bx sau lên men
pH sau lên men
Độ cồn (%V)
Tự do 20 4 7 3.92 11,09
1 20 4 7 3.86 11,13
2 20 4 7.4 3.84 10,7
3 20 4 7.8 3.83 10,59
4 20 4 9 3.85 9,34
55
Hình 4. 12 Kết quả lên men rượu bằng nấm men cố định và so sánh với lên men bằng nấm men tự do
Hình 4. 13 Chế phẩm cố định sau các lần tái sử dụng
A: Chế phẩm sau khi lên men chu kì 1. B: Chế phẩm sau khi lên men chu kì 3
Kết quả trên cho thấy độ cồn thu được khi lên men rượu bằng nấm men cố định ở chu kì đầu tiên là tương đương với lên men bằng nấm men tự do (11,13%V so với 11,09%V). Các chu kì tiếp theo, độ cồn có xu hướng giảm từ 11,13%V ở chu kì 1 xuống 9,34%V ở chu kì 4, tương ứng với hàm lượng chất khô trong dịch sau lên men tăng dần (từ 7 đến 9). Điều này có thể là do thể tích của miếng táo giảm đi sau mỗi chu kì lên men, trong khi thể tích dịch lên men vẫn được giữ không đổi. Nấm men đã sử dụng chính chất mang là táo để làm cơ chất (đường trong táo). Do đó sau mỗi chu kì lên men thể tích táo giảm đi so với ban đầu, một phần nấm men đã bị rửa trôi cùng với táo trong dịch lên men, cũng như trong giai đoạn rửa chế phẩm giữa các lần tái sử dụng, đặc biệt là sau chu kì 3, thể tích táo giảm đi đáng kể (hình 4.13). Do đó, mặc dù có xảy quá trình tăng sinh trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, nhưng lượng nấm
56
men vẫn không đủ để lên men triệt để lượng đường trong dịch lên men, kết quả là độ cồn có xu hướng giảm. Sau khi lên men chu kì thứ 4, thể tích miếng táo tiếp tục giảm, lúc này táo chủ yếu còn lại là cellulose.
Các kết quả tương tự cũng đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đây. Y.
Kourkoutas và các cộng sự (2001) [30] khi nghiên cứu cố định S.cerevisiae trên táo, lên men dịch nho, đã theo dõi sự thay đổi thể tích táo sau các lần tái sử dụng. Kết quả cho thấy thể tích táo còn lại 94,4% sau khi cố định, sau chu kì 4 thể tích còn lại là khoảng 61%, sau đó gần như không đổi ở các chu kì tiếp theo. P Mallios và các cộng sự (2004) [36] khi khi nghiên cứu cố định S.cerevisiae trên lê, lên men dịch nho, cũng cho những kết quả tương tự, thể tích miếng lê ổn định sau 7 chu kì lên men, thể tích còn lại khoảng 30% so với ban đầu. Hiệu suất lên men ở 30oC giảm đáng kể sau 3 chu kì đầu tiên, từ 45-47 g/l ethanol ở 3 chu kì đầu xuống còn khoảng 20-32 g/l ethanol ở 7 chu kì tiếp theo. L. Veeranjaneya Reddy và các cộng sự (2008) [32] khi nghiên cứu cố định S.cerevisiae trên vỏ dưa hấu, lên men dịch nho cũng đã thấy rằng thể tích miếng dưa giảm đáng kể sau 4 chu kì đầu tiên, và sau 7 hoặc 8 chu kì thì thể tích miếng dưa gần như không thay đổi nữa. Kết quả là hiệu suất lên men giảm, độ cồn trong 3 chu kì đầu nằm trong khoảng 11-12%V, và từ 9-11%V ở các chu kì còn lại.
Do không có đủ thời gian để tiếp tục khảo sát, thí nghiệm đã dừng lại sau khi lên men chu kì thứ 4. Toàn bộ chế phẩm táo còn lại được đem đi dập mẫu và trãi đĩa để xác định lượng nấm men còn lại trên chế phẩm. Kết quả thu được lượng nấm men còn lại trên chế phẩm là 5,67.107 tế bào nấm men, giảm khá nhiều so với ban đầu là 1,16.109 tế bào/4g chế phẩm. Kết quả này một lần nữa lý giải tại sao độ cồn thu được ở chu kì 4 lại giảm khá nhiều so với những chu kì đầu tiên.
Như vậy, nếu tiếp tục tái sử dụng, chắn chắn độ cồn thu được sẽ giảm so với ban đầu. Để thu được độ cồn cao như ban đầu và ổn định giữa các chu kì, cần phải tính toán để điều chỉnh thể tích dịch lên men ở các chu kì cho phù hợp. Kourkoutas và các cộng sự (2001) [30] đã lên men 400 ml dịch trong chu kì đầu tiên, sau đó giảm xuống 300 ml ở các chu kì tiếp theo. P Mallios và các cộng sự (2004) [36] đã thay đổi thể tích dịch lên men từ 400 ml ở chu kì đầu tiên xuống 300 ml ở chu kì 2 và giữ nguyên giá trị 250 ml ở các chu kì tiếp theo. Tương tự, L. Veeranjaneya Reddy và các cộng sự (2008) [32] cũng đã thay đổi thể tích dịch lên men từ 300 ml ở chu kì đầu tiên xuống 250 ml ở chu kì 2 và 200 ml ở các chu kì tiếp theo.