nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất vang cẩm, lên men theo phương pháp tiếp dần nồng độ ở điều kiện tối ưu theo phương pháp hàm mong đợi

Hiện nay để sản xuất rợu vang cẩm nhân dânthờng dùng bánh men thuốc bắc hoặc men lá với hệ vi sinh vật vô cùng phong phú.Nhng do qui trình sản xuất chủ yếu thông qua kinh nghiệm cổ truyề

Mở đầu

Rợu vang gạo là loại rợu đặc sản có ở nhiều nớc, đặc biệt các nớc ở vùng

Châu á Thái Bình Dơng, nh Sake Nhật Bản, Takju Hàn Quốc, Tapuy của Philippin, Brembali của Indonesia, và Khaomak của Thái Lan

ở Việt nam, công nghệ sản xuất rợu vang gạo cũng có từ rất lâu đời Ngàynay, mỗi năm Việt nam sản xuất khoảng 8-10 triệu lít rợu vang các loại [32] Nhngcha có loại rợu vang nào thật đặc trng cho Việt Nam Sản phẩm tiêu thụ chủ yếu ởthị trờng trong nớc Rợu vang cẩm là một loại đồ uống đợc làm từ nguyên liệu gạocẩm đặc sản có giá trị dinh dỡng cao Hiện nay để sản xuất rợu vang cẩm nhân dânthờng dùng bánh men thuốc bắc hoặc men lá với hệ vi sinh vật vô cùng phong phú.Nhng do qui trình sản xuất chủ yếu thông qua kinh nghiệm cổ truyền, công nghệcha ổn định nên dễ xảy ra tạp nhiễm, do đó chất lợng của sản phẩm còn hạn chế cha

đáp ứng đợc nhu cầu ngời tiêu dùng Có nhiều nghiên cứu tập trung theo hớng hoànthiện và nâng cao chất lợng rợu vang cẩm đặc sản Kết quả là có nhiều qui trìnhcông nghệ sản xuất rợu vang cẩm khác nhau chủ yếu là pha chế sau lên men, do đóchất lợng cha cao, cha ổn định Từ thực tế đó, mục tiêu của nghiên cứu này đợc đặt

ra là giải quyết một số vấn đề công nghệ trong sản xuất rợu vang cẩm nhằm cảithiện chất lợng rợu vang cẩm không dùng cồn pha chế, lên men hoàn toàn bằngnguồn nguyên liệu gạo cẩm giàu dinh dỡng sãn có của Việt Nam Nội dung nghiêncứu bao gồm:

1 Nâng cao chất lợng hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc Xây dựng quytrình sản xuất bánh men thuốc bắc

2 Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu gạo cẩm thích hợp

3 Tối u hoá điều kiện hoạt động xúc tác của enzim thuỷ phân tinh bột và protein

4 Nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất vang cẩm, lên men theo phơng pháptiếp dần nồng độ ở điều kiện tối u theo phơng pháp hàm mong đợi

Chơng 1 Tổng quan1.1 Lịch sử sản xuất rợu vang gạo trên thế giới và khu vực

Châu Á - Thái Bình Dơng là vùng có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm thuận lợicho việc trồng ngũ cốc, đặc biệt là gạo và sự sinh trởng của mốc, là nơi có côngnghệ sản xuất rợu vang bằng nguyên liệu hạt ngũ cốc lâu đời nhất với nhiều sảnphẩm nổi tiếng có tên gọi khác nhau ở nhiều nớc trong khu vực Trong cụng nghệ

sản xuất đồ uống lờn men ở Trung Quốc, nhiều loại nấm mốc được dựng như

Rhizopus, Mucor cùng với nấm men từ chế phẩm giống Nhật Bản từ thế kỉ thứ V sau cụng nguyờn đã dùng chế phẩm Kyokushi gúp phần lớn lao trong việc hoàn thiện cụng nghệ sản xuất Sake Nhật Bản theo phương phỏp truyền thống Sau đú, từ thế kỉ thứ V đến thế kỉ thứ IX sau cụng nguyờn, Sake khụng ngừng được phỏt triển

cả về chất lượng và số lượng Từ cuối thế kỷ thứ X, Sake đó trở thành sản phẩm thương mại, và từ đú việc sản xuất Sake cú sự khỏc biệt dần với phương phỏp dân gian ban đầu, Sake phải được bảo quản trong thời gian dài hơn Ngày nay sản xuất Sake kộo dài từ mựa thu đến mựa xuõn và cú tờn gọi khỏc nhau: Sake mựa đụng, Sake mựa xuõn [79].

Phương phỏp sơ khai đường hoỏ nguyờn liệu giàu tinh bột là nghiền nguyờnliệu hạt và ngõm trong bỡnh để cho sự đường hoỏ xẩy ra nhờ xỳc tỏc của amylazasẵn có trong nguyên liệu, sau đú là lờn men nhờ nấm men tự nhiờn Một phươngphỏp đường hoỏ khỏc rất ớt dựng trong quỏ trỡnh lờn men cổ truyền là dùng malt t-

ơng tự trong sản xuất bia ở Chõu Âu Qúa trình lờn men đợc tiến hành bằng nhữngchế phẩm giống nấm mốc phát triển trờn nguyờn liệu hoặc hạt đã hấp chín gọi là

chu ở Trung Quốc, nuruk ở Hàn Quốc, koji ở Nhật Bản, ragi ở Nam chõu Á và bakhar ranu hoặc marchaar(murcha) ở Ấn Độ, bỏnh men thuốc bắc ở Việt nam

Hỡnh dạngBánh men Hệ vi sinh vậtTrung

Quốc

Chu Lỳa mỡ, lỳa mạch,

hạt kờ, gạo (hạtcũn nguyờn vẹn,Gạo lứt hoặc bột)

Hỡnh hột hoặchỡnh bỏnh

Rhizopus, Amolomyces

Hàn Quốc Nuruk Lỳa mỡ, gạo, lỳa Aspergillus

mạch (hạt nguyờnvẹn, gạo lứt) Đậu tương (hạtgiống)

Nhật Bản Koji Lỳa mỡ, gạo (dạng

hạt nguyờn, gạo lứthoặc bột)

Việt nam Bỏnh men

thuốc bắc

Gạo (bột)Thuốc bắc

Bỏnh nhỏ Aspergillus, Mucor

Rhizopus,nấmmen, Endomycopsis.

Tài liệu đầu tiờn về chu đó được tỡm thấy trong sử học triều đại Chou (121

256 trước cụng nguyờn), trong đú đó núi chu là yếu tố cần thiết cho việc sản xuất đồ uống cú cồn Cú thể dự đoỏn chu đó được con người khỏm phỏ từ trước thời kỡ này.

Theo tỏc phẩm Chi- Min- Yao- Shu của nhà văn Jia-Si-Xie viết theo Late –Wei thế

kỷ thứ VI, có nhiều phương phỏp làm chu Việc sử dụng chu trong sản xuất rượu

vang gạo thường được thực hiện vào mựa xuõn và mựa thu của Trung Quốc (từ thế

kỷ thứ VII đến thế kỷ thứ III trước cụng nguyờn) và thời kỳ bắt đầu cuộc chiếntranh ở Hàn Quốc (từ thế kỷ thứ nhất trước cụng nguyờn đến thế kỷ thứ hai saucụng nguyờn) Công nghệ này đó được chuyển giao từ Hàn Quốc sang Nhật Bản ởthế kỷ thứ III, theo những bài vị tưởng niệm của những người đó qua đời và đượccất giữ trong lăng mộ Matsuo Taisha,ở Kyoto, Nhật Bản [108]

Chu thường được dựng ở nhiều vựng Đụng Nam Á như là nguồn enzim cho

sự thuỷ phõn tinh bột để sản xuất rượu vang gạo, thuỷ phân protein ở sữa đậu nành,

cỏ và nước sốt thịt, bỏnh mỡ, và đồ uống lờn men [67], [68], [72] và [102]

Chu thường được sản xuất vào thỏng 6 nhiệt độ khoảng 20  300C ở miềnBắc Trung Quốc và Hàn Quốc Có ba loại chu vàng là: huang- yi, huang -tcheng và

nu-chu Ba loại này khác nhau về cách chuẩn bị Chu cú màu vàng của Aspergillus oryzae, hoặc cú màu trắng của Rhizopus và Mucor Chu vàng được sử dụng rộng rói trong lờn men cồn và sữa đậu nành Chu vàng huang -yi được làm từ lỳa mỡ nghiền,

rửa sạch, ngõm nước đến tận khi chua và sau đú để rỏo nước rồi hấp chớn Sau khi ủ

ấm, nguyên liệu được đỏnh đống lờn và ủ lỏ cõy khoảng 7 ngày sợi mốc màu vàng

xuất hiện và bào tử Tiếp đến chu đợc đem phơi nắng 70 và 71 Chu vàng huang

- tcheng làm từ bột lỳa mạch trộn với nước, viờn thành bỏnh hỡnh trũn, hấp chớn, để

ấm và phủ lỏ cõy lờn đến khi mốc phỏt triển trờn đú Chu vàng nu- chu đợc sản xuất

từ gạo nấu chín, đợc nặn thành bánh sau đó cấy nấm mốc Chu lúa mạch có xuất xứ

từ Bắc Trung Quốc và Hàn Quốc, trong khi đú chu gạo có xuất xứ từ miền Nam

đ-ợc truyền bá đến các nớc ở phía Nam Thái Bình Dương (Hình 1.1)

Lỳa mạch

Nghiền thành bột mịn

Phun dịch mốc vào bỏnh(đường kớnh 6cm; dày 2,7cm)



Đặt trờn sàn đất phẳng trong phũng kớn

Tói mỏng (1 tuần) và phơi khụ

 Đỏnh đống và cất giữ bỏnh men (1 tuần)



Shen- chu Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất Shen-chu thế kỉ thứ VI [79]

Nuruk đợc sản xuất bằng phơng pháp lên men tự nhiên từ bột ngũ cốc sống

và đợc nặn thành hình bánh ( hình 1.2) Một số lượng lớn bào tử vi sinh vật, mốc, vikhuẩn, và nấm men, được tỡm thấy trong những sản phẩm lờn men tự nhiờn này

Trong nuruk đó phỏt hiện Aspergillus oryzae (1x107CFU/g), Aspergillus niger

(1x107 CFU/g), Rhizopus (1x 106CFU/g), vi khuẩn (1x 107CFU/g) và nấm men(1x105 CFU/g) Từ các loại bubod khỏc nhau ở những vựng chọn lọc khỏc nhau đó

được quan sỏt thấy số lượng mốc (1x103- 107CFU/g), nấm men (1x105-107CFU/g)

và vi khuẩn Lactic (1x 105-107CFU/g) [46] Những vi sinh vật quan trọng trong sự

lờn men ragi là mốc Amylomyces rouxii, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Absidia và giả nấm men Endomycopsis burtonii [69] Koji đợc sản xuất bằng sự lên men của ngũ cốc đã nấu chín, sau đó đợc cấy thêm nấm mốc A oryzae (hình1.3).

Hoạt lực enzim trong koji núi chung cao hơn trong nuruk Điều này cú thể

do mụi truờng hạt gạo xốp ở koji là điều kiện thuận lợi cho sự phỏt triển của mốc Trong khi đú ở nuruk, sự sinh trưởng của mốc chỉ xảy ra trờn bề mặt của bỏnh men

là chớnh Như vậy nấm men và vi khuẩn cú điều kiện sinh trưởng cựng với mốc vàgúp phần vào việc hỡnh thành hương vị nhiều hơn ở rượu vang gạo Hàn Quốc ở giaiđoạn lờn men rượu (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Hoạt lực enzim chủ yếu trong koji và nuruk [79]



ủ (7 ngày ở 35 400C)

 Phơi (2 tuần ở 300C)

Bảo quản ở nhiệt độ phũng từ 12 thỏng



Nuruk (Hàn Quốc)

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất Nuruk (Hàn Quốc) [66]

Gạo đỏnh búng

Ngõm (17 giờ ở 250C)

Rỳt hết nước thừa

Hấp (70 phỳt) và để nguội (350C)

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất Koji (Nhật Bản) [108]

Mỗi nớc châu á có sản phẩm vang gạo đặc trng (Bảng 1.3) Đồ uống cú cồn

đúng vai trũ quan trọng trong đời sống văn hoỏ và tinh thần của con người Khụnggiống với Chõu Âu và Trung Đụng, cỏc đồ uống lờn men được sản xuất từ hoa quả,

ở Chõu Á Thỏi Bỡnh Dương đồ uống cú cồn được sản xuất từ nguyờn liệu hạt ngũcốc, và chỳng cú vai trũ là nguồn dinh dưỡng quan trọng Những đồ uống thay đổi

từ dạng trong suốt đến dạng đục Sản phẩm trong suốt như shaosingjiu ở Trung Quốc, Chongjiu ở Hàn Quốc và Sake ở Nhật Bản, chứa 15%) cồn và được đặt tờn là rượu vang gạo Đồ uống đục, như Takju ở Hàn Quốc và Tapuy ở Philippin chứa ớt

nhất 8%) cồn cựng với dịch nuụi cấy dạng huyền phự và nấm men và được gọi là biagạo (rice-beer) (Bảng 1.3) 79

Bảng 1.3 Một số loại đồ uống lên men từ ngũ cốc của các nớc châu á

Shaosinghjiu Trung Quốc Gạo S cerevisiae Rợu nớc, trong suốt

Rợu Nếp cẩm Việt Nam Gạo nếp

cẩm

Saccharomyces, Mucor,Rhizopus,Vikhuẩn

Rợu nớc, màu đỏ, cồn, chua ngọt,

Chua, ngọt Rợu nớc Bột đặc Brembali Indonesia Gạo nếp Mucor indicus, Candida Rợu nớc, màu nõu đậm,

chua, cú cồn Khaomak Thỏi Lan Gạo nếp Rhizopus,Mucor,

Saccharomyces Hansenula

Bán lỏng, ngọt, cú cồn

Nói chung qui trình công nghệ sản xuất các loại vang gạo này đều làm từnguồn nguyên liệu giàu tinh bột và có sự tham gia của hệ vi sinh vật là nấm mốc,

nấm men và vi khuẩn Trong đó Sake là sản phẩm đợc công nghiệp hoá từ thế kỷ 19

nhờ có sử dụng giống thuần chủng dựa theo công nghệ sản xuất rợu vang tiếp cận

đ-ợc từ châu Âu Về sau công nghệ đđ-ợc chuyển giao đến Triều Tiên và Trung Quốc

Từ lâu Sake đã trở thành một trong những mặt hàng của ngành công nghiệp mang lại nhiều lợi nhuận cho Nhật Bản Vì thế công nghệ sản xuất Sake đã đợc thơng mại

hoá và thay đổi nhiều so với phơng pháp dân gian, đặc biệt việc áp dụng công nghệ

enzim đã nâng cao và hoàn thiện chất lợng Sake đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng cao của thị trờng tiêu thụ trong và ngoài nớc Vậy Sake đợc làm theo công nghệ nh thế nào, từ nguyên liệu gì, tại sao Sake lại là sản phẩm nổi tiếng trong khu vực Việt

Nam có thể có đợc sản phẩm rợu vang gạo nổi tiếng không Chính vì thế chúng tôi đisâu tìm hiểu một trong những công nghệ sản xuất rợu vang gạo dùng nguồn nguyênliệu quí đặc trng của một số nớc trong khu vực và ở Việt Nam Từ đó làm cơ sở choviệc cải tiến công nghệ sản xuất vang cẩm chất lợng cao không pha chế cồn

Sake ở Nhật Bản

Sake là loại đồ uống truyền thống cú cồn được ưa chuộng ở Nhật Bản Koji cú vai

trũ đường hoỏ tinh bột và thuỷ phõn protein cú trong nguyờn liệu chớnh là gạo Quỏ

trỡnh lờn men dịch đường hoỏ gọi là moromi Sự lờn men xảy ra chậm ở nhiệt độ

thấp cú liờn quan với việc sinh ra rượu bậc cao cú thể tăng đến 20%) trong dịchmoromi Giai đoạn đầu tiờn trong sản xuất là chuẩn bị gạo đỏnh búng (thường tỷ lệđỏnh búng là 70 75 %)) và hấp chớn Bước thứ hai là chuẩn bị koji: Bước thứ 3 làchuẩn bị ủ rượu, koji và nước tiếp sau là bổ sung nấm men Để ngăn chặn sự sinhtrưởng của vi khuẩn gõy nhiễm và giỳp cho sự sinh trưởng của nấm men vừa được

cấy vào, nên bổ sung 5%) axit latic trước giai đoạn chuẩn bị moto Bước thứ 4 đòi

hỏi sự chuẩn bị moromi, lên men chính lượng cơm hấp chín còn lại bằng cách trộn với koji, nước và moto trong một thùng Sự bổ sung được chia làm 3 đợt Thời gian

lên men kéo dài trong 20  25 ngày tính từ sau khi bổ sung (hình 1.2) [36] vµ

[70].

Gạo

 Đánh bóng Cám gạo 

Gạo đánh bóng (70 đến75%) so với trọng lượng ban đầu)



vo sạch

 ngâm

 hấp chín

Sake non



Để lắng  Bỏ bã

Lọc

 Thanh trùng

 Bảo quản

 Phối trộn

 Pha loãng  nước

 Đóng chai

 Thanh trùng

 Sake

Moromi

Hỡnh 1.4 Sơ đồ cụng nghệ sản xuất Sake [79]

Một lượng lớn nấm men bị đỡnh chỉ hoạt động trong quỏ trỡnh lờn men, khi

đú Sake đạt độ rợu etylíc 20%) (v/v) khụng qua chưng cất Kết thỳc là sự tàng trữ và đúng chai Sake Trong thời gian bảo quản, Sake được hoàn thiện hương vị vàmàu sắc Sau thời kỡ tàng trữ, Sake được phối trộn, điều chỉnh để được nồng

độ cồn như mong muốn bằng cỏch bổ sung thờm nước, xử lý bằng than hoạt tính sau đú lọc, đúng chai và thanh trựng Sake Sake từ lõu đó là loại đồ uống

1.2.Tình hình sản xuất rợu vang gạo ở Việt Nam

ở Việt Nam, từ lâu ngời ta đã sử dụng gạo để sản xuất rợu Nguồn enzim từ

vi sinh vật chuyển hoá tinh bột thành đờng và nấm men lên men rợu đều có trongbánh men thuốc bắc hoặc men lá Chủng vi sinh vật là không thuần khiết Tỷ lệ visinh vật không ổn định Công nghệ sản xuất tuỳ theo địa phơng, kinh nghiệm dângian, nguyên liệu và điều kiện sản xuất Gạo đợc nấu chín, làm nguội, trộn với bộtbánh men, đem ủ từ 12 ngày, sau đó bổ sung nớc, tiếp tục ủ kín thành rợu hoặcdùng rợu 400 hoặc cồn thực phẩm 960 để hãm Một cách khác nữa, sau 12 ngày lênmen bề mặt dùng rợu 400 hãm đem chôn xuống đất (hạ thổ) trong 1 đến 3 tháng(hình 1.5)

Gạo cẩm



Ngâm nớc

 Đồ chín

 Bánh men thuốc bắc  Làm nguội, vào men

 Lên men bề mặt ( ủ cơm)

 Lên men

 Hãm cồn

 Tàng trữ



Điều chỉnh

 Lọc

 Rợu thành phẩm

Hình 1.5 Sơ đồ sản xuất rợu vang cẩm theo công nghệ cổ truyền [1]

Rợu cẩm là một trong những loại rợu đặc sản của Việt Nam Hầu hết các địaphơng đều có thói quen làm và sử dụng rợu, nên có nhiều qui trình sản rợu Cẩm vànhiều chủng loại rợu khác nhau.Tuy nhiên, phơng pháp thực hiện mới chỉ dừng ởmức thủ công, làm theo thói quen không có kiến thức cơ bản Chất lợng sản phẩmcha thật ổn định, sản lợng còn thấp, mang tính tự cung, tự cấp

Rợu cẩm có hơng vị đặc trng, giá trị dinh dỡng cao và từ lâu rợu cẩm đợc coi

là loại rợu bổ dỡng cho những ngời suy nhợc hoặc sau thời kì sinh nở

Trong nhiều năm qua, sản lợng và công nghệ sản xuất rợu vang cẩm không ngừngnâng cao Những năm gần đây các doanh nghiệp vừa và nhỏ nh Công ty Rợu HàNội, Công ty Nông Sản thực Phẩm Hà Tây, Công ty Cổ phần đờng Biên Hoà vàCông ty Bia Quảng Ninh đã có đầu t phát triển mặt hàng này để nâng cao về chấtlợng sản phẩm và mẫu mã bao bì Chỉ tiêu chất lợng rợu vang nếp phổ biến trên thịtrờng đợc chỉ ra ở bảng 1.5

Bảng 1.5 Thành phần hoá học của rợu vang nếp Xuân Thuỷ [30]

Rợu cẩm dân gian đợc làm theo phơng pháp đồ xôi, trộn với bánh men thuốc bắc rồi ủ ấm sau đó đến bổ sung nớc, lên men rợu, hãm cồn Ngày nay tiến bộ khoa học kỹ thuật cho phép việc áp dụng các chế phẩm enzim để thuỷ phân gạo cẩm thành dịch rồi mới lên men Các nhà nghiên cứu đề xuất một số công nghệ nhằm nâng cao chất lợng rợu cẩm.Theo một số kết quả nghiên cứu [2], [17] và [23] sau 4856 giờ lên men ẩm ( lên men bề mặt), bổ sung nớc vào cơm rợu Để tránh nhiễm trùng, có thể sử dụng sulfite với hàm lợng 0,02% bổ sung vào hỗn hợp, trớc khi lên men Nếu bổ sung nớc với tỷ lệ 4:1

so với gạo (tỷ lệ này tơng ứng với tỷ lệ khi dùng phơng pháp thuỷ phân bằng enzim mà các tác giả khác báo cáo) rợu thu đợc đạt 8% v/v Tuy nhiên khi bổ sung nớc với tỷ lệ thấp 2,5:1 thì thu đợc rợu đạt 12,2% v/v Ngoài ra một số tác giả cũng nghiên cứu việc bổ sung đờng sacaroza để tăng độ cồn Với tỷ lệ nớc: gạo là 3,5:1 và bổ sung đến 260g đờng/1 kg gạo thì có thể đạt độ rợu đến 14,86% v/v [1], [2], [3] và [23] Với phơng án cô đặc dịch đờng hoá thu đợc thì hiệu suất trích ly không cao, gía thành đắt, hoặc dùng đờng để tăng nồng

độ dịch lên men thì nói chung hàm lợng nguồn dinh dỡng ngoài nguồn hydratcacbon không đợc tăng, mà trong gạo cẩm là nguồn nguyên liệu ngoài nguồn tinh bột còn chứa hàm lợng protein và hầu hết vi lợng đặc biệt hàm l- ợng photpho, canxi hơn hẳn các nguồn nguyên liêu giàu tinh bột khác [5]

và [24] Chính vì thế việc nghiên cứu nâng cao hiệu suất đờng hoá nguồn nguyên liệu gạo cẩm để sản xuất rợu vang cẩm là một việc rất có khả quan và

có ý nghĩa lớn thực hiện lời dạy của Bác Hồ (1961) Một số tác giả kết luận khi lên men dịch gạo 15% độ đờng thu đợc theo phơng pháp thuỷ phân, thì đ-

ợc rợu 6,7  6,9% v/v Độ rợu tơng đơng nhau khi thuỷ phân 50% gạo cẩm bằng 50% malt thóc, 0,1% Termamyl hoặc 50% malt đại mạch và 0,1% Termamyl hoặc 50% malt thóc và 0,1% Termamyl và 0,05% Fungamyl [13], [14] [15],[16] và [31]

Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzim trong thuỷ phân gạo cẩm đã thu đợc hiệusuất đờng hóa 85% Dịch gạo cẩm 18oBx lên men thu đợc rợu 8% v/v Một phơng áncông nghệ khác là gạo cẩm nấu chín, đờng hoá bằng bánh men rồi bổ sung dịch đ-ờng hoá gạo cẩm bằng enzim để dịch lên men có nồng độ chất khô là 18oBx, sau đó

bổ sung nấm men với tỷ lệ 5% Rợu thu đợc có hàm lợng cồn là 12,5% v/v [23]

Một phơng pháp khác tiến hành nghiên cứu lên men rợu bằng phơng pháp cố

định tế bào nấm men Tỷ lệ bột trong dịch đờng hoá là 20% Dùng AMG với nồng

độ 0,2%, nhiệt độ 62  63oC, trong 24 giờ thì quá trình đờng hoá triệt để Sau đó lênmen dịch thuỷ phân 20oBx thu đợc rợu có nồng độ cồn là khoảng 12% v/v [1] và[2].Khi nghiên cứu về mầu của sắc tố anthoxyanin của rợu cẩm đã đi đến kết luận: hợpchất này dễ bị oxyhóa bởi yếu tố nhiệt độ, thời gian và giá trị của pH Khả năng hấpthụ mạnh nhất ở bớc sóng 510-520 nm [14] và [110] Nhng trong thực tế màu củasắc tố này vẫn tồn tại trong rợu trong thời gian dài, điều này có thể do sự có mặt cáchợp chất của rợu nh đờng, axit, và cồn [75].

Bánh men cổ truyền của Việt Nam : Bánh men thuốc bắc đợc sử dụng nh

nguồn giống vi sinh vật để đờng hoá tinh bột và lên men rợu Nguyên liệu để sảnxuất bánh men thuốc bắc cổ truyền gồm có gạo, các vị thuốc bắc và thuốc nam, mengiống, bột men giống và nớc (Hình 1.6) [17] và [18]

Gạo

Ngâm nớc

Xay thành bột

 Các vị thuốc bắc, men giống  Phối trộn  nớc



Định hình bánh men

ủ

Sấy khô



Bánh men thành phẩm

Hình 1.6 Qui trình công nghệ sản xuất bánh men thuốc bắc

(Việt Nam)[17]

1.3 Giá trị của rợu vang gạo

Rợu vang gạo là sản phẩm của quá trình lên men nguyờn liệu giàu tinh bộtchủ yếu bằng phương phỏp cổ truyền Rợu vang cẩm có giá trị dinh dỡng cao, giàuprotein, amino axit, axit bộo, vitamin và khoáng chất

Hạt ngũ cốc là nguyờn liệu đặc biệt quan trọng trong sản xuất đồ uống lờnmen và là phần lơng thực cơ bản của Ấn Độ, Chõu Á và Chõu Phi Sự lờn men gõynờn những thay đổi chất lượng của thực phẩm, hương vị, hỡnh dạng, giỏ trị dinhdưỡng và độ an toàn thực phẩm Những lợi ớch của sự lờn men cú thể bao gồm sựtăng vị ngon và cú thể chấp nhận được nhờ sự phỏt triển về hương vị và kết cấu; sự

bảo quản thụng qua việc hỡnh thành axit, cồn, và thành phần khỏng khuẩn, làm giàuthành phần dinh dưỡng do vi sinh vật tổng hợp được, nõng cao khả năng tiờu hoỏprotein và tinh bột; loại trừ những chất khụng cú giỏ trị dinh dưỡng, những độc tố tựnhiờn như mycotoxin, và giảm thời gian đun nấu Tinh bột và chất sơ cú xu hướnggiảm trong quỏ trỡnh lờn men hạt ngũ cốc Mặc dự quỏ trỡnh lờn men khụng làm thayđổi thành phần chất khoỏng của sản phẩm, mà chỉ làm tăng hoạt tớnh sinh học củachất khoỏng Thành phần vitamin của hạt ngũ cốc thay đổi trong quỏ trỡnh lờn men,

và tuỳ theo nguồn nguyờn liệu chớnh dựng trong quỏ trỡnh lờn men Nhúm vitamin Bthường được tăng trong quỏ trỡnh lờn men Tuy nhiờn, sự lờn men hạt ngũ cốc, kếthợp với lờn men lactic làm giảm aflatoxin B1 Điều đú giải thớch chức năng giải độccủa quỏ trỡnh lờn men [36] và [76]

Sản phẩm lên men thường khụng cần đun nấu, hoặc giảm thời gian cho sựchuẩn bị Lờn men cổ truyền giữ vai trũ quan trọng trong việc cung cấp thực phẩmcho toàn cầu; cú nhiều tiến triển trong lờn men bao gồm việc dựng giống thuầnchủng để nuụi cấy ban đầu, việc bổ sung enzim và sự điều khiển điều kiện mụitrường nuụi cấy để tạo ra sản phẩn lên men chất lợng cao Hơn nữa cần nghiờn cứuxỏc định lợi ớch liờn quan đến quỏ trỡnh lờn men rượu từ nguyờn liệu giàu tinh bộttheo phương phỏp cổ truyền, vai trũ của vi sinh vật, những enzim và thành phần cấutạo của hạt tham gia vào quỏ trỡnh lờn men Sự nuụi cấy giống thuần chủng, những

vi sinh vật nõng cao giỏ trị dinh dưỡng và giải độc, lựa chọn nguồn nguyờn liệu phựhợp cho sự lờn men

Nhiều công trình nghiờn cứu về nấm mốc koji, nấm men Sake, vi khuẩn

lactic, và mối tương tỏc giữa chỳng trong quỏ trỡnh lờn men rượu vang gạo đó đượcquan tõm ở Nhật, Hàn Quốc Áp dụng cụng nghệ sinh học hiện đại về sự ứng dụngnhững vi sinh vật thuần chủng để sản xuất rượu vang gạo đó tạo ra cỏc sản phẩm nổitiếng [36], [38], [70] [96] và [99]

1.4 Công nghệ sản xuất rợu vang gạo 1.4.1 Nguyờn liệu chớnh dùng trong sản xuất rợu vang gạo

đến sự lờn men và quỏ trỡnh làm koji

Sắt cú tỏc hại đến rượu vang gạo vỡ nú làm oxi hoỏ mạnh màu sắc và dẫn đến

làm giảm giỏ trị của rượu vang gạo Việc xử lý thớch hợp, như quỏ trỡnh thụng giú,quỏ trỡnh lọc kế tiếp, sự hỳt bỏm và sự kết lắng, hấp phụ trờn cacbon hoạt tớnh hoặc

trao đổi hạt cation… thường được dựng trong xử lý nớc 36 và [76].

1.4.1.2 Gạo

Gạo là nguyờn liệu chủ yếu để sản xuất rượu vang gạo và cú ảnh hưởng lớnđến chất lượng của rượu vang gạo Nhiều nghiờn cứu [64], [73], [78] ,90],[97]100]và [110] dựng gạo tự nhiờn để sản xuất rượu vang gạo Nhiều loại thúc hạtngắn trồng ở Nhật Bản đó được xỏc định là nguyờn liệu thớch hợp nhất, và một sốloại lỳa hạt ngắn khỏc của Hàn Quốc và Thỏi Lan cũng thường được dựng, mặc dựchất lượng của rượu vang gạo được sản xuất từ chỳng cú phần thấp hơn với so vớigạo nội địa Giữa nhiều giống lỳa nội địa của Nhật Bản, một số được cụng nhận làđộc đỏo nhất cho rượu vang gạo

Gạo là một trong năm loại hạt ngũ cốc, lơng thực chính của loài ngời Hiệnnay gạo đợc sản xuất nhiều ở vùng Đông Nam á và Châu Mỹ La tinh, sản lợng gạo

sản xuất trên thế giới hàng năm chiếm 25% so với các cây lơng thực chính khác[76].

Thành phần chính của gạo gồm : Tinh bột, protein, chất béo, các vitamin, cácchất khoáng Tỷ lệ các thành phần đó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh: thổ nh-ỡng, khí hậu, giống lúa, kỹ thuật canh tác, mùa vụ, ngoài ra còn phụ thuộc vào kỹ thuật chế biến và bảo quản

Tinh bột

Đánh giá chất lợng gạo ngời ta chú trọng đến tỷ lệ giữa 2 thành phần amyloza

và amylopectin có trong tinh bột, tỷ lệ này ở mỗi loại gạo rất khác nhau Gạo tẻ,hàm lợng amyloza chiếm tỷ lệ lớn từ 82% - 86%, gạo nếp hàm lợng amylopectin làchủ yếu 90% [24]

Bảng 1.6 Thành phần hoá học một số loại gạo của Việt Nam [5] và [84]

Loại gạo Độ ẩm

(%)

Protein(g/l)

Axit béo (mgKOH/100g)

Amyloza(%)

Đờng khử(mg/g)

ức chế sự phát triển các tế bào ung th [45] và [75]

Protein

Mỗi một loại gạo, hay cùng một loại gạo ở các vùng khí hậu, thổ nhỡng khácnhau, có tỷ lệ và thành phần protein khác nhau Nhng chủ yếu là orezinin thuộcnhóm glutelin, ngoài ra còn có globulin, locozin và prolamin [5]và [24] So với một

số loại ngũ cốc khác nhau nh lúa mỳ, lúa mạch thì thành phần protein trong gạothấp, nhng trong cấu trúc protein lại chứa đủ các loại axit amin không thay thế, rấtcần thiết đối với con ngời

Chất lợng gạo của một số giống lúa địa phơng và nhập nội ở miền Bắc Việt Nam, với thành phần các axit amin không thay thế nh sau (Bảng 1.7) [5]

và [84].

Bảng 1.7 Thành phần các axit amin không thay thế của gạo [5]và [84]

Các vitamin

Gạo chứa một số Vitamin B1, B2, PP, E, D , trong đó vitamin B1 chứa mộthàm lợng lớn ở gạo lật (gạo giã) B1 chiếm 0,5 mg %, gạo xát chiếm 0,2 mg % Cácvitamin chủ yếu tập trung ở lớp vỏ alơron và ở phôi của hạt

Các chất khoáng

Gạo chứa một hàm lợng đáng kể các chất khoáng: Ca, Mg, Fe, Zn Tuỳ từngloại gạo, thời vụ, vùng địa lý, mà tỷ lệ, thành phần các chất khoáng trong gạo khácnhau

Nếp cẩm hay nếp than là loại gạo có vỏ màu tím đen hơng thơm rất đặc biệt.Loại gạo này có thành phần hoá học về cơ bản giống với gạo trắng th ờng Về thànhphần tinh bột chứa 60  75% Gạo cẩm có thành phần protein và một số các chấtkhoáng cao hơn so với gạo trắng Đáng chú ý là hàm lợng lyzin, tryptophan, treonin,metionin, tiamin và riboflavin của chúng cao hơn các loại gạo khác Gạo cẩm chứanhiều photpho và canxi hơn gạo trắng [5] và [84] Với lợng 150 gam gạo cẩm/ ngày,

có thể cung cấp cho một ngời đủ nhu cầu về lyzin và tryptophan Ngoài ra lớp vỏ

hạt của gạo cẩm có chứa các anthoxyanin dễ hoà tan trong nớc Các anthoxyanin ờng ở dạng hợp chất glucozit có tên là antoxyanoit mà phần đờng là glucoza,ramonoza, phần aglucon của chúng gọi là anthoxyanidol Các anthoxyanin có tính l-ỡng tính, có thể thay đổi màu sắc theo pH hoặc khi nhóm đờng bị tách ra do thuỷphân Các anthoxyanin có đặc tính kém nhạy với nhiệt và ánh sáng Cácanthoxyanin nói riêng và các flavonoit nói chung là những chất chống oxy hoá rấtquý, có khả năng kết hợp với các gốc tự do chứa oxy (gốc alcoxy, peroxy) rất mạnh.Chúng cũng là những chất chống viêm nhiễm, chống virus và có tác dụng ức chế sựphát triển của tế bào ung th và chữa bệnh tiểu đờng [45], [75] và [79].

th-Khoảng màu của anthoxyanin thay đổi rất rộng phụ thuộc vào nguồn gốc,

điều kiện bảo quản và sự sử dụng chúng trong đồ uống Nó cũng phụ thuộc vào giátrị pH của đồ uống lên men Axit ascobic đợc dùng nh là một chất chống oxy hoá đểkéo dài sự tồn tại của màu sắc, nhng ở mức cao hơn lại có thể gây ảnh hởng bất lợi.Thành phần các chất tạo màu trong gạo đỏ thơm và rợu vang của nó chủ yếu đợc tạobởi 7 cyanidin hoặc peoridin Kết quả các phép thử hỗn hợp với các chất màu chuẩn,cho thấy tất cả các chất màu trong rợu vang gạo đỏ thuộc hai nhóm: nhóm giống nh

xyanidin gồm: 3,5-diglucosit, 3-sophorosit, 3-glucosit, 3-rutinosit và nhóm giống

nh ponidin gồm: 3-glucosit, 3-rutinosit Trong đó 2 chất màu chiếm tỷ lệ lớn, quyết

định chủ yếu đến màu của rợu vang là: xyanidin glucoza chiếm 26,3%, ponidin glucoza 15,7% [78]

3-Cám gạo là một phụ phẩm có giá trị của ngành xay xát thóc gạo Ngay từ thời

xa xa ngời ta đã biết sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm Saunày cùng với sự phát triển của xã hội và sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngời takhai thác sử dụng cám gạo vào những mục đích khác nhau Cám gạo bao gồmnhững lớp vỏ hạt lớp alơron, một phần phôi hạt và một phần nhỏ tinh bột của nộinhũ hạt Thành phần cám của gạo thay đổi theo giống lúa, độ sạch của nguyên lơng,chế độ công nghệ xay xát và các kiểu thiết bị xay xát Độ dày lớp cám vỏ hạt cũnglàm thành phần của cám thay đổi khá lớn Lớp vỏ hạt bao gồm: vỏ ngoài, vỏ trong

và lớp alơron Những hạt thóc ngắn (loại Japonica) thờng có lớp alơron dày hơn loại thóc dài (loại Indica) và những loại lúa cạn có lớp alơron dày hơn loại lúa nớc Lớp

alơron này chứa hạt alơron liên kết với chất béo có màu [95]

Gạo đỏ thơm có nhiều đặc điểm dinh dỡng quý hơn các loại gạo khác, nóchứa chất màu anthoxyanin ở lớp vở cám và có mùi rất đặc trng, có ảnh hởng đến h-

ơng vị và màu sắc của sản phẩm rợu vang làm từ nguyên liệu này Nhiều công trìnhkhoa học đã nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu quý hiếm này cho sản xuất rợuvang gạo đỏ thơm [97] và [107]

1.4.2 Hệ vi sinh vật trong sản xuất rợu vang gạo

* Hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc:

Hệ vi sinh vật có trong bánh men đợc truyền lại từ bánh men cũ Do vậy các giống vi sinh vật trong bánh men cũng có nguồn gốc địa phơng và thờng không thuần khiết Hệ vi sinh vật trong bánh men rất phong phú bao gồm nấm mốc, nấm men và vi khuẩn Các chủng nấm mốc phân lập đợc từ bánh men là

R oryzae, M circinilloides, Penicillium và Amylomyces rouxii, nấm

menlàSaccharomycescerevisiae,Hyphopichiaburtonii,Saccharomycopsis

fibuligera, Pichia anomala và Candida sp, và các chủng vi khuẩn lên men

lactic và axetic [55], [57] và [65] Khi sử dụng bánh men thuốc bắc để sản xuất rợu, các vi sinh vật trong bánh men sẽ phát triển nhanh chóng và sinh tổng hợp phức hệ enzim đờng hoá tinh bột và lên men rợu Các chủng giả nấm men, nấm mốc đều có khả năng sinh tổng hợp enzim -amylaza và glucoamylaza Quá trình chuyển hoá đờng thành rợu do nấm men đảm nhiệm Các chủng vi khuẩn có ý nghĩa tạo hơng cho sản phẩm Các vị thuốc bắc

đóng vai trò quan trọng trong việc kháng khuẩn, tạo hơng vị đặc trng của sản phẩm và là thành phần không thể thiếu đợc của bánh men thuốc bắc [17].

Tản phát triển bằng cách bò lan Các loài này thờng phân biệt với Mucor bởi

sự có mặt của rễ giả, hình dạng của bào tử có cột hình bán cầu không tròn hoặc hình

trụ, sinh sản và sinh trởng nhanh hơn Mucor Có nhiều loài: R japonicoccus, R oryzae, R peka II, R stokinensis có rễ giả sinh trởng bằng cách lan rộng trên bề mặt

môi trờng[37] và [65]; rễ giả mọc thành chùm, tản bò phát triển và sinh ra các cuốngbào tử nang chứa nhiều bào tử Bào tử sinh ra từ nang trụ ở đầu cuống Lúc còn non,bào tử nang trắng, lúc già màu đen, bên trong có nếp nhăn, kích thớc 5-8 m Nhiệt

độ phát triển thích hợp 32-340C Sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp nhng ít gặp Chủyếu sinh sản sinh dỡng bằng hậu bào tử, khuẩn ty và sinh sản vô tính bằng bào tửnội sinh Mắt thờng có thể nhìn thấy khuẩn ty của chúng nh những mạng nhện, bào

tử nang lúc non màu trắng, khi già màu đen nhạt có chấm nhỏ Bào tử dễ bay trongkhông khí, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nẩy mầm Có khả năng sinh tổng hợp hệamylaza và đợc dùng nhiều trong sản xuất rợu

Giống có 15 loài, trong đó 3 loài thờng gặp và quan trọng là [37]:

1 R oligosporus: Bào tử nhẵn, cuống bọc bào tử không quá 1mm Có hậu

bào tử

2 R stolonifer: Bào tử có vân, cuống bọc bào tử có thể đạt 4 mm Hậu bào

tử có hoặc không Thân bò, không có hậu bào tử Cuống bọc bào tử 1,5  4 mm

3 R oryzae: Tản bò với hậu bào tử, cuống bọc bào tử 11,5 mm Sinh trởng

ở 370C Tản màu nâu nhạt 13cm Cuống bọc bào tử riêng hay thành 23 bó Rễgiả màu nâu vàng ít phân nhánh Bọc bào tử hình cầu với thành có gai nhỏ (50100) x(150200) m Trục giữa hình cầu hay trứng, bào tử không đều thờng

có góc màu xám hay màu nâu Hậu bào tử hình cầu Phân bố phổ biến ở đất, ở hạt,nguyên liệu thực vật đang phân giải

+ Mucor.

Đây là giống lớn nhất của Bộ Mucorales, thờng gặp trong đất, trong phân

bón và trên bề mặt hoa quả, rau, bánh mỳ và thức ăn giàu tinh bột Hệ sợi dinh dỡnglan sâu vào môi trờng thức ăn và kéo dài lên trên không khí gọi là sợi khí sinh Hệsợi thờng có màu trắng Vách ngăn thờng đợc tạo ra từ phần gần đỉnh của mỗi mộtsợi nấm, đầu tận cùng tế bào của sợi phồng ra một mấu tròn, hình trụ hoặc hình quả

lê gọi là cột Túi bào tử màu đen Thành của túi bào tử khi chín dễ dàng bị vỡ, giảiphóng nhiều bào tử Mỗi một bào tử có khả năng lập lại chu kỳ phát triển của sợinấm Dới một số điều kiện thuận lợi cho phép thì hai tế bào của hai sợi khác nhau cóthể tiếp hợp với nhau cho ra một bào tử tiếp hợp Bào tử tiếp hợp tiếp tục phát triểnthành túi bào tử tại đỉnh

Mucor và Rhizopus rất giống nhau Song có thể phân biệt bởi một số đặc

điểm sau: Mucor không có rễ giả, cuống bọc bào tử nang có thể sinh ra ở bất kỳ chỗ

nào và nang trụ không có hình bán cầu, không sát với vách bào tử nang Khuẩn ty cóhai loại (+) và (-) màu trắng, phân nhánh, giống nhau về hình thái, khác nhau vềsinh lý Từ một loại khuẩn ty có thể sinh sản vô tính Từ hai loại khuẩn ty có thểsinh sản hữu tính bằng tiếp hợp cho ra bào tử nang đa hạch, về sau là các bào tử

nội sinh Trong sản xuất ngời ta hay gặp các loài: M rouxii, M mucedo, M javanicus, M hydrophilus Nhng ở nớc ta thờng gặp M rouxii M rouxii phát triển

mạnh trên môi trờng thạch Czapek, khuẩn ty phân nhánh nhiều, không có váchngăn, đa hạch, khuẩn lạc cao, không nếp nhăn, bám vào nắp hộp Petri Cuống bào tửnang thờng tròn, đờng kính 6080m Nang trụ 2025m Bào tử tròn, đờng kính67m Khuẩn ty lúc non màu trắng, già có màu xám nhạt Bào tử nang từ màutrắng chuyển dần sang màu vàng nhạt, đỏ xám, đen, làm cho khuẩn lạc xám đendần Mặt dới khuẩn lạc không có nếp nhăn, không màu

- Ngoài khả năng sinh tổng hợp amylaza còn có khả năng lên men rợu trong

điều kiện thiếu khí Hiện tợng này thờng hay gặp trong quá trình sản xuất nấm mốc