HÓA SINH học THỰC PHẨM tên đề tài sự CHUYỂN hóa TINH bột TRONG QUÁ TRÌNH lên MEN rượu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU SVTH NHÓM 15 ĐOÀN NH[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

TÊN ĐỀ TÀI: SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG QUÁ

TRÌNH LÊN MEN RƯỢU

SVTH: NHÓM 15

ĐOÀN NHƯ TỐ UYÊN MSSV: 2005208284 LỚP: 11DHTP14

TRẦN VĨ ĐAN MSSV: 2005208150 LỚP: 11DHTP14

TP HỒ CHÍ MINH, 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

TÊN ĐỀ TÀI: SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG QUÁ

TRÌNH LÊN MEN RƯỢU

SVTH: NHÓM 15

ĐOÀN NHƯ TỐ UYÊN MSSV: 2005208284 LỚP: 11DHTP14

TRẦN VĨ ĐAN MSSV: 2005208150 LỚP: 11DHTP14

TP HỒ CHÍ MINH, 2022

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi cam đoan ―Bài tập cuối kỳ học phần Hóa sinh học thực phẩm‖ này là do chính chúng tôi thực hiện

Các nội dung trình bày trong bài tập là trung thực, không sao chép Các tài liệu tham khảo sử dụng trong bài được trích dẫn nguồn và chú thích rõ ràng

TÓM TẮT

Thông qua chủ đề ― Sự chuyển hóa tinh bột trong quá trình lên men rượu ― , nhóm chúng em

sẽ làm rõ các nội dung sau:

- Khái quát về Glucid đưa ra các khái niệm và phân loại

-Xát định các thành phần nguyên liệu sản xuất rượu các nguồn tinh bột ( gạo nếp, lúa gạo, bắp, ), các vi sinh vật tham gia quá trình lên men

-Để lên men sản xuất rượu cần trãi qua nhiều giai đoạn: Quá trình đường hóa- quá trình lên men rượu hóa- quá trình chưng cắt và tinh chế

-Tinh bột đã được chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trong quá trình len men rượu: đường hóa

từ tinh bột thành Glucose - lên men chuyển từ Glucose thành acid Pyruvate – giai đoạn từ acid Pyruvate thành rượu

Hầu hết các loại rượu được sản xuất chủ yếu từ quá trình lên men rượu từ tinh bột: Rựu gạo, rượu cần, rượu sake, rượu whisky… Tinh bột trong quá trình sản xuất rượu là nguyên liệu

vô cùng quan trọng, bằng cách chuyển hóa qua nhiều giai đoạn phức tạp để cuối cùng mới cho sản phẩm là rượu mà chúng ta hay sự dụng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 2

1 Khái quát chung 2

1.1 Glucid 2

1.2 Lên men rượu 3

2 Một số ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp chế biến thực phẩm 7

2.1 Tạo độ giòn xốp trong sản xuất bánh 7

2.2 Làm chất ổn định sữa chua 7

2.3 Làm nguyên liệu công nghiệp sản xuất rượu 7

3 Quy trình công nghệ lên men rượu từ tinh bột 7

3.1 Sơ đồ tổng quát quy trình 8

3.2 Quá trình đường hóa 9

3.3 Quá trình lên men (Rượu hóa) 10

3.4 Quá trình chưng cất và tinh chế 12

4 Sự chuyển hóa tinh bột trong quá trình lên men rượu 12

4.1 Quá trình đường hóa tinh bột thành Glucose 13

4.2 Giai đoạn lên men chuyển từ Glucose thành acid Pyruvate 14

4.3 Giai đoạn từ acid Pyruvate thành rượu 19

5 Một số loại rượu lên men từ tinh bột 19

KẾT LUẬN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Cấu tạo 3D Glucid 2

Hình 2 Nấm men Sacchromyces cerevisiae 5

Hình 3 Sơ đồ quy trình lên men 8

Hình 4 Sơ đồ công nghệ lên men rượu từ tinh bột 9

Hình 5 Quy trình lên men 10

Hình 6 Sơ đồ công nghệ lên men bán liên tục 11

Hình 7 Sơ đồ công nghệ lên men rượu liên tục 12

Hình 8 Tinh bột Hình 9 Quá trình đường hóa 13

Hình 10 Quá trình chuyển từ Glucose thành ethanol 14

Hình 11 Quá trình đường phân 15

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Thành phần hóa học gạo nếp thường 4

Bảng 2 Thành phần hóa học gạo nếp than 4

Bảng 3 Thành phần hóa học lúa gạo 4

Bảng 4 Thành phần hóa học của bắp 5

Bảng 5 Các loại nấm mốc 6

Bảng 6 Các phương pháp đường hóa 10

MỞ ĐẦU

Tinh bột một chất quen thuộc trong đời sống, là nguồn cung cấp dinh dưỡng của con người và động vật, là một polysaccarit có chủ yếu ở hạt, củ, thân cây và lá cây Tinh bột có vai trò dinh dưỡng đặt biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa chúng thủy phân thành đường glucozơ là chất tạo nên nguồn calo chính trong thực phẩm cho con người

Ngoài ra, chúng còn ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực phẩm dạng lỏng, làm tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, tạo độ cứng

độ bền cho thực phẩm, tạo độ giòn xốp cho bánh kẹo,…

Đặc biệt tinh bột còn là nguyên liệu chính trong sản xuất rượu Trong quá trình lên men rượu tinh bột cùng với các vi sinh vật tham gia nhiều quá trình biến đổi, chuyển hóa nhiều giai đoạn để cuối cùng tạo thành sản phẩm cuối cùng là rượu Qua bộ môn hóa Sinh học thực phẩm, nhóm chúng em muốn làm rõ quá trình chuyển hóa của tinh bột trong quá trình sản xuất lên men rượu, thông qua đề tài đã được chọn ― Sự chuyển hóa của tinh bột trong quá trình lên men rượu‖ Nội dung của bài tiểu luận gồm các mục lớn sau :

- Khái quát chung

- Một số ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp thực phẩm

- Quy trình công nghệ lên men rượu từ tinh bột

- Sự chuyển hóa tinh bột trong quá trình lên men rượu

- Một số loại rượu lên men từ tinh bột

NỘI DUNG

1 Khái quát chung

1.1 Glucid

1.1.1 Khái niệm và vai trò

Khái niệm: Glucid là hợp chất hữu cơ mang năng lượng, có chứa các nguyên tố C, H,

O, trong phân tử có chứa một hay nhiều saccarid Có công thức chung (CH2O)n

Vai trò: Ở thực vật, glucid chiếm khoảng 80% trọng lượng khô, là thành phân các mô nâng đỡ (cellulose) hay ở dạng tích trữ với lượng lớn (tinh bột) Ở động vật, hàm lượng glucid thấp, thường không quá 2%

Glucid là thành phần quan trọng trong mọi sinh vật Trong cơ thể, glucid vừa có vai trò cấu tạo vừa có vai trò chuyển hóa năng lượng Nó có thể được tổng hợp từ một lượng nhỏ

lipid và protein, song phần lớn dược cung cấp từ thực vật

1.1.2 Phân loại

Monosaccarid: (ose, đường đơn) là đơn vị cấu tạo của glucid không bị thủy phân thành những chất đơn giản hơn, là chất có chứa nhiều nhóm rượu và một nhóm khử oxy (aldehyd hay ceton)

Oligosaccarid: gồm 2-10 ose nối nhau bằng các liên kết glycosid Tùy theo số monosaccarid mà gọi tên khác nhau Đơn giản và quan trọng nhất là các disaccarid

Disaccarid: saccarose (đường mía), lactose (đường sữa), maltose

Trisaccarid: maltosetriose, rafinose

Oligosaccarid trong glycoprotein có thể chứa tới 14 monosaccarid

Hình 1 Cấu tạo 3D Glucid

Polysaccarid: là những glucid khi thủy phân cho ra nhiều đơn vị monosaccarid

=> Tùy vào bản chất các thành phần tạo ra khi thủy phân mà có các tên gọi khác nhau

1.1.3 Tinh bột

Đây là nguồn glucid quan trọng trong khẩu phần thức ăn của người và động vật Tinh bột

là một polysaccarid dự trữ của thực vật, có nhiều trong các loại củ, hạt ngũ cốc có hình dạng, kích thước cấu tạo khác nhau tùy nguồn gốc

Tinh bột không tan trong nước, đun nóng thì hạt tinh bột phồng lên rất nhanh tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột Phản ứng đặc trưng để nhận biết tinh bột là tác dụng với iod, cho màu xanh tím

Tinh bột có cấu tạo hai phần: amylose và amylopectin, ngoài ra có khoảng 2% phospho dưới dạng ester Tỷ lệ amylopectin/amylose ở các đối tượng khác nhau là khác nhau Amylose và amylopectin khác nhau về cấu tạo và tính chất

1.2 Lên men rượu

1.2.1 Khái niệm

Lên men rượu ethanol là quá trình sinh hóa phức tạp, chuyển đường thành rượu ethanol, CO2 và một số sản phẩm phụ khác có sự tham gia của nấm men hoặc một số loại vi sinh vật khác Trong quá trình lên men, ngoài các sản phẩm trên còn giải phóng năng lượng (113,4 Kj/glucose) Trong tất cả các quá trình chuyển hóa glucid do vi sinh vật gây ra, sự lên men rượu được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, ứng dụng này đã có xưa sơ

bộ để sản xuất rượu vang, bia và các nước giả khát lên men khác

Phương trình tổng quát:

C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 +2ATP + 2H2O

Tác nhân lên men:

Ethanol là một sản phẩm lên men đường phổ biến của nhiều nhóm vi sinh vật Trong đó, tác nhân chủ yếu là nấm men, đặt biệt là các nòi của loài Saccharomyces cerevisiae Nhiều loài vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí tùy tiện cũng có khả năng tạo thành rượu là một sản phẩm chủ yếu hay một sản phẩm phụ của quá trình lên men hexose và pentose

Vi sinh vật tham gia lên men rượu

Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối ( tăng trưởng) hoặc thúc đẩy

vi sinh vật tạo ra sản phẩm trao đổi chât ( các hợp chất sinh hóa ), như chuyển đổi đường thành sản phẩm như: axit, rượu hoặc khí……các nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên men axit lactic trong tế bào cơ ở điều kiện thiếu oxy Lên men cũng được

sử dụng rộng rãi hơn trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trong môi trường sinh trưởng,

sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật Nhà sinh học người Pháp Louis Pasteur được ghi nhớ như là người hiểu rõ sự lên men và nguyên sinh vật của nó

*Nấm men:

 Sacchromyces cerevisiae

Sacchromyces cerevisiae: còn gọi là nấm men bánh mì hay nấm men bia rượu chúng có thể lên men 95% glucose theo con đường lên men kỵ khí; còn khi hiếu khí bằng con đường đường phân, chúng chỉ sử dụng được 70% glucose pH thích hợp 4,5-5 S.cerevisiae có thể sử dụng các loại đường glucose, galactose, maltose, saccharose, không đồng hóa trức tiếp được lactose và nitrat Có thể tích lũy 6-12% rượu trong môi trường lên men

Hình 2 Nấm men Sacchromyces cerevisiae

 Saccharomyces ellipsoids

Saccharomyces ellipsoids: đâm chồi liên tục, nên hình thành hệ sợi giả, nấm men của rượu vang nho, được coi là loài rất gần loài S.cerevisiae chúng có khả năng hình thành tới 17-18% rượu trong môi trường lên men

 Sacchoromyces carlsbergensis

Sacchoromyces carlsbergensis (còn có tên S.uvarum) là loại nấm men chìm thường dùng trong sản xuất bia Chúng chỉ lên men được 81% lượng đường có trong dịch lên men, hình thành sinh khối ở đáy bình

được dùng trong công

nghệ lên men rượu nhờ

vào khả năng sản sinh ra

nhiều loại enzyme như

Là nấm mốc có màu xám trắng, rất giàu

enzyme amylase Được

sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất rượu

Thường có màu xám trắng, được

sử dụng rộng rãi trong các nhà máy rượu sản xuất theo phương pháp amilo

*Vi khuẩn Lactic:

Trong sản xuất một số nhà máy sản xuất còn sử dụng vi khuẩn lactic để tạo pH môi trường thích hợp cho quá trình lên men trong rượu

Sau khi đường hóa xong người ta cho vi khuẩn lactic vào môi trường, chúng sẽ phát triển

và tạo lượng axit nhất định, độ axit này thích hợp cho nấm men phát triển và tiến hành lên men Thường người ta sử dụng vi khuẩn Thermobacterium cereale và vi khuẩn Denbrue

2 Một số ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp chế biến thực phẩm

2.1 Tạo độ giòn xốp trong sản xuất bánh

Một trong số ứng dụng qua trọng là tạo độ giòn, độ xốp cho sản phẩm Nhờ sự tạo thành của nhóm cacboxyl tích điện âm nên tác dụng đẩy nhau là tăng độ phồng nở của tinh bột lên nhiều lần và độ trắng cao sau khi được oxi hóa

Trong công nghiệp sản xuất bánh qui, thường bổ sung tinh bột vào quá trình nhào bột để

có độ giòn, xốp thích hợp Trong quá trình nướng sẽ tạo trên bề mặt sản phẩm chất dextrin làm cho sản phẩm bóng đẹp Xu hướng ứng dụng tinh bột huỳnh tinh có triển vọng lớn vì rẻ có độ giòn, xốp cao

2.2 Làm chất ổn định sữa chua

Tinh bột biến hình bằng phương pháp axit được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Bên cạnh khả năng tạo gel, chất làm ổn định, chất làm đặc còn có khả năng tan dễ dàng trong nước ấm, là một phụ gia quan trọng để sản xuất các sản phẩm hòa tan như cả phê, bột trái cây, bột sữa chua, bột đậu nành và các loại trà uống khác Trong công nghiệp dệt và công nghiệp giấy cũng là thành phần không thể thiếu được, để làm tăng độ bền độ mải mỏn và độ bóng của sản phẩm

Hiện tại các nhà máy sữa thường dùng phụ gia polyaards cho sản phẩm sữa chua, nó tạo gel, tạo độ đặc và làm ổn định khối sữa chua thành phẩm nhưng phải nhập ngoại đắt tiền,có thể thay thế bằng tinh bột biến hình để tạo gel và làm chất ổn định sữa chua

2.3 Làm nguyên liệu công nghiệp sản xuất rượu

Trên thực tế để sản xuất rượu etylic về nguyên tắc có thể dùng bất kỳ nguyên liệu nào chứa đường hoặc Polysaccarit sau thuỷ phân sẽ biến thành đường và lên men được Do đó

ta có thể dùng cả nguyên liệu giầu Xenluloza để thuỷ phân thành đường Tuy nhiên dùng nguyên liệu này k m hiệu quả kinh tế Trong thực tế điều kiện sản xuất ở nước ta chỉ dùng nguyên liệu tinh bột và mật rỉ ở đây tôi chỉ đề cập đến việc dùng nguyên liệu là tinh bột như sắn, ngô, gạo,

Đây cũng là ứng dụng kinh tế và nổi bật của tinh bột

3 Quy trình công nghệ lên men rượu từ tinh bột

3.1 Sơ đồ tổng quát quy trình

Nguyên liệu tinh

bột

Nấu nguyên liệu

Đường hóa nguyên liệu

Lên men dịch đường

Chưng cất và tinh

chế

Nhân giống

Nấm menNhân giống

Nấm mốc

Rượu

Hình 3 Sơ đồ quy trình lên men

Phương trình tổng quát quá trình lên men:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

3.2 Quá trình đường hóa

Khái niệm: Đường hóa là quá trình dùng enzyme amylase để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu

Nấm men không lên men được tinh bột Vì vậy, các nguồn nguyên liệu như tinh bột như gạo, ngô (đã tách phôi), sắn, khoai tây, đại mạch, yến mạch, cao lương… cần phải qua xử lý (nghiền nhỏ hoặc vỡ mảnh, nấu chín) rồi đưa vào khâu đường hóa Khâu này rất quan trọng, vì chỉ biến bột thành đường, nấm men mới có thể đồng hóa để lên men biến đường thành rượu

Người ta có thể đường hóa bột bằng acid sunlfuric hoặc acid clohydride, bằng hệ enzyme amylaza trong hạt ngũ cốc nảy mầm và chế phẩm enzyme của nấm mốc Ngày nay với công nghệ rượu người ta thường sử dụng chế phẩm nấm mốc với hệ enzyme amylaza (∝,β và γ-amylaza) để đường háo tinh bột Phương pháp này khá phổ biến ở nhiều nhà máy sản xuất rượu Ngoài ra, người ta còn có thể dùng chế phẩm amylaza từ vi khuẩn (∝-amylaza), chế phẩm γ-amylaza (glucoamylaza) từ giả nấm men Endomycopsis

Đường hóa bằng enzyme hạt mầm hay enzyme của nấm mốc, tinh bột chuyển thành đường maltose và dextrin

Hình 4 Sơ đồ công nghệ lên men rượu từ tinh bột

Hệ enzyme đường hoá có 3 enzyme: ∝, β và γ—amylaza Hạt nảy mầm thưòng có

∝ và β-amylaza, trong chế phẩm của nấm mốc có loại β-amylaza vượt trội và ít amylaza; có chủng môc sinh ra nhiều β-amylaza và γ-amylaza (glucoamylaza), riêng với một số chủng Endomycopsis sinh ra chủ yếu γ-amylaza 3 loại enzyme này có 3 tác dụng đến tinh bột: ∝—amylaza có tác dụng lên tinh bột làm cắt mạch phân tử thành các đoạn dài, β-amylaza có tác dụng thành đường đôi là maltozơ và các dextrin cuối; γ-amylaza chuyến tinh bột thành glucozơ

∝-Bảng 6 Các phương pháp đường hóa Bằng acid Men

Nấm mốc

tự nhiên trong thuốc bắc

-Malt -Các loại thóc nảy mầm

Amylomyces rouxii, Mucor hay

Rhizopus cấy

trực tiếp

Enzymeamylase của

-Asp Oryzae

-Asp Niger -Asp.Awamori

3.3 Quá trình lên men (Rượu hóa)

Glucose + chất dinh dưỡng

Hấp thụ qua bề mặt tế bào nấm men rồi thẩm thấu qua màng bán thấm vào trong tế bào

Rượu, CO2

Qua màng tế bào chất, khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh

Hình 5 Quy trình lên men