Nghiên cứu ứng dụng kiến thức bản địa của người dân huyện chiêm hóa, tỉnh tuyên quang trong chế biến rượu thóc ở quy mô hộ gia đình

Nội dung 4 : Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc .... Mục tiêu: - Nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu và các yếu tố ngoại cảnh đến q

Lời đầu em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Hữu Nghị - giảng viên khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông LâmThái Nguyên, đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu giúp em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài

Chân thành cảm ơn cán bộ phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, cảm ơn bố mẹ và các bạn sinh viên lớp Công nghệ Thực phẩm 41 đã giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài cũng như quá trình học tập tại trường

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Phong

Phần 1: MỞ ĐẦU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 4

1.2.1 Mục đích của đề tài 4

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 5

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu trên thế giới và ở Việt Nam 6

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu trên thế giới [2] 6

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu ở Việt Nam 7

2.2 Lên men rượu 8

2.2.1 Khái niệm về lên men rượu 8

2.2.2 Nguyên liệu sản xuất rượu 9

2.2.2.1 Nguyên liệu chứa tinh bột, đường 9

2.2.2.2 Men lá 10

2.2.3 Cơ chế lên men rượu [7] 14

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men lên men 17

2.2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 17

2.2.4.2 Ảnh hưởng của pH 17

2.2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men 18

2.2.4.4 Ảnh hưởng của sục khí 19

2.2.4.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men 19

2.3 Nguyên liệu sản xuất rượu thóc 19

2.3.1 Tình hình sản xuất và xuất khẩu thóc trên thế giới 19

2.3.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu ở Việt Nam 21

2.3.3 Đặc điểm của hạt thóc[3] 21

2.3.4 Thành phần hóa học của hạt thóc [5] 22

3.1 Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu 25

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

3.1.2 Vật liệu thí nghiệm 25

3.1.2.1 Nguyên liệu 25

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ 25

3.1.3 Phạm vi nghiên cứu 25

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 25

3.2.1 Địa điểm 25

3.2.2 Thời gian 25

3.3 Nội dung nghiên cứu 25

3.4 Phương pháp nghiên cứu 26

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 26

3.4.1.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của loại nguyên liệu thóc đến chất lượng rượu thóc 26

3.4.1.2 Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bột men đến hiệu suất thu hồi rượu 26

3.4.1.3 Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 27

3.4.1.4 Nội dung 4 : Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 27

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu 28

3.4.2.1 Xác định hiệu suất thu hồi rượu 28

3.4.3.2 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm rượu thóc, sử dụng phương pháp cho điểm chất lượng tổng hợp của sản phẩm [9] 28

3.4.2.3 Phương pháp đổi độ rượu 29

hiệu xuất thu hồi rượu 30

4.2 Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ bột men đến hiệu suất thu hồi rượu 30

4.3 Kết quả ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 32

4.4 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi 33

4.5 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm rượu thóc 34

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38

5.1 Kết luận 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

Bảng 2.1 Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm tại một số nước

Đông Nam Á [2] 7

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu sản xuất rượu 9

Bảng 2.3 Thành phần của một số loại hạt (%) 10

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của gạo nếp cẩm 10

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của hạt thóc 23

Bảng 3.1 Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất rượu thóc 25

Bảng 3.2: Ảnh hưởng hưởng của loại nguyên liệu thóc đến chất lượng rượu 26 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ bột men đến hiệu suất thu hồi rượu 26

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 27

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 27

Bảng 3.6 Hệ số trọng lượng của rượu sử dụng trong TCVN 3215- 79 28

Bảng 3.7 Các mức chất lượng 28

Bảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng hưởng của loại nguyên liệu thóc đến hiệu xuất thu hồi rượu 30

Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ bột men đến hiệu suất thu hồi rượu 31

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc 32

Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi 33

Bảng 4.5 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm rượu thóc 35

Hình 2.1 Sản lượng lúa gạo thế giới 20Hình 2.2 Cấu tạo của hạt thóc 22Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng của loại nguyên liệu thóc đến hiệu suất thu hồi rượu 30Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ bột men đến hiệu suất thu hồi rượu 31Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi 33Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới hiệu suất thu hồi 34Hình 4.5 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu thóc 35

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

Tên đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kiến thức bản địa của người dân

huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang trong chế biến rượu thóc ở quy mô

hộ gia đình”

Mã số: SV 2012- 06

Chủ trì đề tài: Lê Thị Phong Tel.: 01675274397

E-mail: Huongphonglan0214@gmail.com

Cơ quan chủ trì đề tài: Đại học nông lâm Thái Nguyên

Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện:

1 Phạm Thị Ánh

2 Đào Thị Sao

3 Nguyễn Thị Thủy

4 Đinh Văn Tuấn

Thời gian thực hiện: từ tháng 3 năm 2012 đến tháng 3 năm 2013

1 Mục tiêu:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu và các yếu tố ngoại cảnh đến quá trình sản xuất rượu thóc Xây dựng quy trình chế biến rượu thóc hoàn chỉnh ở quy mô hộ gia đình

SUMMARY

Research Project Title: “Research on application of indigenous

knowledge of the ethnic minorities at Chiem Hoa, Tuyen quang in processing

of rough rice wine’s”

4 Đinh Văn Tuấn

Duration : From March 2012 to March 2013

1 Objectives: Investigate effects of raw materials and process parameters on wine quality and propose a process for rough rice wine processing

The fermentation time is 18 days

Temperature for fermentation is 20oC

A protocol for rough rice wine production

Phần 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Ngành sản xuất rượu thủ công Việt Nam đã có lịch sử rất lâu đời, người

Việt có phong tục, tập quán uống rượu, đặc biệt trong các ngày lễ, tết vốn “vô tửu bất thành lễ” Đến năm 1858, người Pháp lần đầu tiên đặt chân đến Việt

Nam, thì từ đó quy mô sản xuất rượu ngày càng được mở rộng, dần dần xuất hiện các nhà máy sản xuất rượu ở quy mô công nghiệp Và hiện nay, công nghiệp rượu ở Việt Nam khá phổ biến với nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau

về mùi vị, màu sắc cũng như chất lượng Mặt khác, đối với các dòng rượu truyền thống đặc trưng Việt Nam, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng và chủng loại sản phẩm cũng như sáng tạo tên gọi sản phẩm và thương hiệu vừa mang tính truyền thống vừa có thể hấp dẫn khách hàng, đưa sản phẩm rượu truyền thống chinh phục những thị trường rượu quốc tế cao cấp và khó tính là việc làm rất cần thiết Việt Nam là một nước có nền văn minh lúa nước, nguồn nguyên liệu thóc dồi dào Những hạt thóc vàng kết tinh sự cần mẫn và sáng tạo của người dân,

nó chính là nguyên liệu quý để làm ra rượu thóc - một đặc sản riêng có của một số dân tộc miền núi phía Bắc Rượu thóc được nấu ở quy mô hộ gia đình

và chưa được mở rộng phát triển ở nhiều khu vực trong nước Chính vì vậy

mà, chúng tôi đã mạnh rạn tiến hành đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kiến thức bản địa của người dân huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang trong chế biến rượu thóc ở quy mô hộ gia đình” Nhằm tạo sự đa dạng về sản phẩm

rượu, thu hút thị hiếu của người tiêu dùng bởi hương vị rất đặc trưng, có mùi ngai ngái hương rừng của men lá hòa quyện với hương thóc, thơm, dịu, dù nồng độ cao nhưng khi uống rất ngon, uống say mà vẫn sảng khoái mà không gây đau đầu như những thứ rượu khác

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu

1.2.1 Mục đích của đề tài

Tạo ra được rượu thóc có chất lượng, giá trị cảm quan tốt đảm bảo vệ sinh

an toàn thực phẩm góp phần đa dạng hoá các sản phẩm rượu truyền thống Xây dựng và hoàn thiện quy trình sản xuất rượu thóc ở quy mô hộ gia đình

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại nguyên liệu đến chất lượng rượu thóc

- Nghiên cứu được ảnh hưởng của bột men trong quá trình lên men đến hiệu suất thu hồi rượu thóc

- Nghiên cứu được ảnh hưởng của thời gian lên men tới hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thóc

- Nghiên cứu được ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men và hiệu suất thu hồi rượu thóc

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu trên thế giới [2]

Cồn được con người xem là sản phẩm thực phẩm nhưng cũng là loại

sản phẩm có nguy cơ độc hại cho con người Tuy nhiên, sản lượng rượu sản xuất trên thế giới hằng năm vẫn tăng

Các nước có công nghiệp rượu vang phát triển như: Italia, Tây Ban Nha, Mô Đô Va… Một số loại rượu có nồng độ khá cao là Whisky, Brady, Bartin, Rhum… Rượu và các đồ uống có rượu chiếm một vị trí đáng kể trong công nghiệp thực phẩm Tạo sự đa dạng các sản phẩm rượu và có thể chia thành 3 loại chính: rượu mạnh có nồng độ trên 30% V, rượu thông thường có nồng độ từ 15 - 30% V và rượu nhẹ có nồng độ dưới 15% V

Tổng sản lượng rượu trên thế giới năm 1998 là 32.290 triệu lít Trong đó:

- Rượu vang: Chỉ có 28 nước có sản lượng rượu vang lớn, năm 1998 là khoảng 25 tỷ lít, đến năm 2001 đã tăng lên 29 tỷ lít

-Rượu mạnh: Các nước có sản lượng rượu mạnh lớn nhất trên thế giới

là Hoa Kỳ, năm 1986 đạt 1.475 triệu lít; Liên Xô (cũ) năm 1992 đạt 1.366 triệu lít, Vương quốc Anh năm 1990 là 1.287 triệu lít, Nhật Bản năm 1992 đạt 613,5 triệu lít

Trong những năm qua, mức sản xuất và tiêu thụ rượu ở các nước đều có

xu hướng tăng theo các năm Tại Châu Á ít dùng hơn các châu lục khác, trong

đó mức tiêu thụ của Việt Nam ở những năm 2000 còn thấp hơn so với các nước trong khu vực và chỉ cao hơn Campuchia

-Tình hình tiêu thụ rượu mạnh ở các nước cũng rất khác nhau Theo số liệu của các nước trên thế giới về mức tiêu thụ đồ uống có cồn bình quân ở Châu Âu là cao nhất, sau đó đến châu Mỹ và châu Úc Mỗi nước có tập quán uống rượu riêng Ở châu Âu thì các nước như Pháp, Italia, Bồ Đào Nha … có khả năng tiêu thụ rượu vang nhiều hơn các loại đồ uống có cồn khác Các nước như Anh, Đức, Hà Lan tiêu thụ nhiều bia Rượu mạnh tiêu thụ ở Nga,

Bồ Đào Nha …Ở Châu Á mức tiêu thụ đồ uống có cồn là thấp, rượu mạnh chủ yếu là rượu trắng làm từ gạo

Bảng 2.1 Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm

tại một số nước Đông Nam Á [2]

Rượu mạnh

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu ở Việt Nam

Hiện nay, trên lãnh thổ Việt Nam có ba cơ sở làm ra rượu loại I thỏa mãn tiêu chuẩn TCVN - 71 đó là Công ty Rượu Bia Đồng Xuân, Phú Thọ, Hà Nội và Bình Tây Tỉ lệ đạt loại I cũng còn chưa có nhiều, riêng rượu Đồng Xuân đạt 70

- 80% Ngoài ba cơ sở trên thì còn nhiều cơ sở khác nhưng chỉ sản xuất được rượu loại II hoặc thấp hơn và hầu hết được sản xuất từ rỉ đường [8]

Công ty rượu Hà Nội có công suất thiết kế 10 triệu lít/năm và nhà máy rượu Bình Tây có công suất thiết kế khoảng 20 triệu lít/năm Nhưng năm

1997, cả hai nhà máy sản xuất được 3,28 triệu lít rượu Năm 1998, công ty rượu Hà Nội nâng sản lượng lên 4,2 triệu lít rượu và 1,7 triệu lít cồn

Ngoài ra, cả nước còn có tất cả 26 doanh nghiệp quốc doanh với tổng công suất thiết kế khoảng 25,8 triệu lít/năm Tuy nhiên, năm 1997 chỉ sản xuất được 13,5 triệu lít/năm Trong 26 doanh nghiệp này chỉ có 3 doanh nghiệp có công suất 1,8 triệu lít/năm trở lên là công ty rượu nước giải khát Thang Long, công ty rượu Đồng Xuân, và công ty đường rượu Việt Trì

Các công ty sản xuất tư nhân và cổ phần có tổng thiết kế là 4,55 triệu lít/năm, vốn đầu tư 6,9 tỉ đồng Sản lượng thực tế sản xuất: Năm 1995 khoảng 1,63 triệu lít Năm 1997: 1,84 triệu lít Năm 1997: 2,53 triệu lít Các cơ sở này chủ yếu vào sản xuất nhưng sản phẩm rượu pha chế, một số cơ sở sản xuất rượu vang Champagne, tùy theo nhu cầu của thị trường

Năm 2004, cả nước 32 cơ sở sản xuất rượu công nghiệp với công suất

103 triệu lít/năm, sản lượng đạt 76,3 triệu lít/năm Trong đó, sản lượng rượu nhẹ có giá đạt 10,6 triệu lít, rượu vang, champagne đạt 24,2 lít Rượu mạnh và các loại rượu khác đạt 15,95 triệu lít rượu, cồn công nghiệp để dùng và xuất khẩu khoảng 25,5 triệu lít Do phong tục tập quán nên ở nước ta chủ yếu uống rượu trắng nấu từ gạo, còn các loại rượu vang thì cũng sử dụng nhưng ít và đang dần tăng lên trong những năm gần đây[8]

2.2 Lên men rượu

2.2.1 Khái niệm về lên men rượu

Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất

hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme của vi sinh vật Trong đó, quá trình lên men rượu không chỉ tạo thành rượu mà còn nhiều sản phẩm khác như acid axetic, glixerin, các loại rượu bậc cao… Năm

1810, Gaylussac nghiên cứu và thấy rằng, cứ 45 phần khối lượng glucose khi lên men sẽ tạo ra 23 phần alcol etylic và 22 phần CO2 Trên cơ sở đó ông đưa

ra phương trình tổng quát về lên men rượu như sau:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Năm 1957, Louis Pasteur tiếp tục nghiên cứu và cho thấy rằng, cứ 100 phần đường saccarose khi lên men sẽ tạo thành 51,1 phần alcol etylic; 48,4

phần CO2; 32 phần glyxerin; 0,7 phần acid succinic và 2 phần các sản phẩn khác Từ đó ông suy ra, cứ 45 phần khối lượng glucose khi lên men sẽ tạo ra 21,8 phần rượu etylic chứ không phải 23 phần như Gaylussac đã tính Tuy nhiên, phương trình trên do Gaylussac đưa ra vẫn đúng và được dùng làm cơ

sở để tính hiệu suất lên men và hiệu suất thu hồi rượu theo lý thuyết

Pasteur cho rằng, sự lên men chỉ xảy ra khi có mặt vi sinh vật Nếu ngăn ngừa không cho vi sinh vật tiếp xúc với dịch đường thì hiện tượng lên men sẽ không diễn ra Ông kết luận, “ Sự lên men là một quá trình sinh học có liên hệ mật thiết tới hoạt động của tế bào nấm men” [8]

Trong quá trình lên men, thường dùng các vi sinh vật khác nhau: nấm mốc, nấm men và vi khuẩn Giai đoạn đường hóa tinh bột thành đường dưới tác dụng của nấm mốc và lượng oxy cung cấp cho quá trình này xảy ra Còn giai đoạn lên men dịch đường trong môi trường không có oxy với sự tham gia của nấm men tạo thành rượu Vậy quá trình lên men rượu là quá trình yếm khí tùy tiện [10]

2.2.2 Nguyên liệu sản xuất rượu

2.2.2.1 Nguyên liệu chứa tinh bột, đường

Trong công nghiệp sản xuất rượu bằng phương pháp lên men có thể dùng nhiều loại nguyên liệu: Rỉ đường, nước quả, gạo, ngô, khoai…và các loại nguyên liệu chứa xenluloza như gỗ, mùn cưa,… Đối với mỗi loại nguyên liệu, ngoài các yêu cầu: Hàm lượng gluxit cao, giá rẻ, trữ lượng lớn, tập trung,… còn phải lưu ý đến chất lượng rượu sản xuất ra, hiệu suất thu hồi rượu cao

Ở Việt Nam chủ yếu dùng gạo, ngô, khoai, sắn để sản xuất rượu Một phần quan trong nữa là chất lượng nước vì yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng rượu [10]

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu sản xuất rượu

Khi cần sản xuất các loại rượu đặc biệt hoặc tận dụng các lô hàng lương thực hỏng thì có thể dùng gạo, tấm, bột mì, mì hạt,… để sản xuất rượu Các loại hạt trên có hàm lượng tinh bột cao, sản xuất rượu tốt Sau đây, là bảng thành phần hóa học của một số loại hạt (theo phần % khối lượng) [10]

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của gạo nếp cẩm

Trong rỉ đường có 15 - 20% nước và 80 – 85

% chất khô Trong chất khô có đến trên 50% là đường Sản xuất rượu từ

rỉ đường có ưu điểm là thiết bị đơn giản hơn là sản xuất từ tinh bột

2.2.2.2 Men lá

Cách làm men lá

Men lá được pha chế từ 22 loại lá, rễ, thân khác nhau, trong đó có 12 loại chính được sử dụng là: củ giềng, lá răm, lá trầu, ớt rừng (lá, rễ cây), dây quăn ra, lá sữa bò (rễ, củ cây), nhân trần, lá khung mọc khoa, lá Đứa phoong, bau phả păm, Day mác mị muồm

Sau khi đã lượm đủ các loại cây, sẽ được rửa sạch, băm nhỏ, phơi khô rồi mang đi nghiền nhỏ cùng với gạo, trộn đều chúng lại với nhau theo tỉ lệ 3

kg gạo: 1kg lá Nhào hỗn hợp bột đã lấy theo tỉ lệ trên rồi nặn thành từng quả

ủ từ 2 – 3 ngày Cuối cùng, rắc 1 lớp bột men giống lên bề mặt bánh men đã ủ

để lên men 3 ngày rồi mang phơi khô, sẽ được cất lên gác bếp ủ 2 tuần sau đó mới được mang đi nấu Tùy vào điều kiện thời tiết mà thời gian ủ bánh men là khác nhau, thông thường mùa hè ủ men 20 ngày, mùa đông ủ 30 ngày

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng men lá:

-Các loại lá: Mỗi loại lá có một có một đặc tính khác nhau như: vị cay, tính nóng, vị ngọt, vị đắng , … mang lại cho rượu có hương vị đặc trưng riêng

-Bột gạo: có tác dụng tạo độ kết dính cho bánh men và là nguồn cung cấp nguồn dinh dưỡng cho nấm men phát triển Vì vậy, nếu chất lượng bột gạo không tốt là giảm khả năng phát triển của nấm men

-Men giống: chứa giống men để VSV phát triển tốt Nếu lượng men giống không đảm bảo tốt, chất lượng bánh men sẽ kém

-Nước: đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất men rượu vì nó quyết định độ ẩm của bánh men Độ ẩm thấp thì sẽ không tạo điều kiện tốt cho VSV phát triển, thậm chí có thể tiêu diệt làm chúng không phát triển được Độ ẩm thích hợp thường khoảng 50 – 55%

-Nhiệt độ ủ men và lên men: nhiệt độ ảnh hưởng đến sự phát triển của VSV, độ ẩm của bánh men Nếu nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của VSV, nấm men làm chúng không hoạt động được, gây vô hoạt enzym Vì vậy phải đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho quá trình ủ và lên men khoảng từ 30 – 35oC

-Nhiệt độ sấy: không được quá cao vì nhiệt độ cao sẽ làm VSV bị tiêu diệt, nhiệt độ sấy khoảng 30 – 40oC

-Thời gian ủ và lên men: Phải đảm bảo thời gian ủ và lên men ở thời điểm VSV trong men phát triển đầy đủ nhất Nếu thời gian dài quá thì VSV sẽ

bị suy thoái, chất lượng men không tốt

-Thời gian sấy: Nếu thời gian sấy quá dài, ảnh hưởng đến độ ẩm bánh men, làm giảm sự hoạt động của VSV

- Độ ẩm môi trường: Nếu môi trường ẩm ướt thì ảnh hưởng đến chất lượng men, vì đây là điều kiện để nấm mốc, tạp khuẩn phát triển gây hư hỏng bánh men

- Tỷ lệ phối trộn: Nếu tỷ lệ lá nhiều bánh men sẽ bị rời, không nặn thành bánh được, ảnh hưởng đến chất lượng bánh men

Hệ vi sinh vật trong bánh men lá [7]

Giống vi sinh vật dùng để làm bánh men là nấm men, nấm mốc có sẵn ở các bánh men cũ Vì vậy, men bánh có tính địa phương và không thuần khiết, nhưng nói chung hệ vi sinh vật ở đây thường là:

- Nấm mốc gồm có Aspergillus oryzae, A.flavus, A.awamorii, A Usami, A Niger (giống Aspergillus chiếm phần lớn), Mucor (M Circinilloides), Rhizopus, Penicillium và Amylomyces rouxii Nấm mốc sinh enzym amylaza đường hóa

glucoamylaza và thủy phân tinh bột thành đường glucoza Vì vậy, trong nghề

làm rượu người ta rất muốn giống này để cùng Aspergillus, Mucor, Rhizopus,

chúng đóng vai trò sinh ra enzyme amylaza đường hóa tinh bột Khi đường hóa hệ Enzym trong nấm mốc thường ít α-amylaza và nhiều β-amylaza, vì vậy đường tạo thành chủ yếu là maltoza và các dextrin cuối (cũng có thể lên men được)

Một số chủng mốc thuộc loài Aspergillus awamorri, A usami sinh ra

nhiều glucoamylaza khi đường hóa cho sản phẩm là glucoza Hai loài này sinh bào tử có màu đen khi nhìn thấy bằng mắt thường như các đầu kim nhỏ

Về hình thức A.usami và A.awamorii khá giống nhau Chúng thường có mặt

trong bánh men

Aspergillus oryzae và A.flavus cũng rất giống nhau, sinh bào tử khi già

có màu vàng lục, vì vậy chúng được gọi là mốc vàng hoa cau Chúng có khả năng sinh enzyme amylaza và proteaza Trong nghề làm tương, làm xì dầu và làm rượu rất hay gặp các mốc vàng

Aspergillus niger, bào tử tương đối lớn và rất đen, được gọi là mốc đen có

khả năng sinh ra nhiều enzyme amylaza nhưng đồng thời có thể tạo ra axit xitric

từ dịch đường Vì vậy, người ta cũng không mong muốn sự có mặt mốc này

trong bánh men, nhưng đây là một điều khó khăn, vì mốc này rất phổ biến trong

tự nhiên Trong sản xuất rượu cẩm, có tác giả khuyến nghị cần phải loại trừ sự

có mặt A.niger trong bánh men, vì nó sinh ra axit làm oxy hóa chất màu

athoxyanin của nếp cẩm ảnh hưởng xấu đến màu sắc của rượu thành phẩm Việc sử dụng mốc vàng hoa cau trong nghề làm tương, nước chấm xì

dầu và làm rượu cũng cần lưu ý: A.flavus có khả năng sinh amylaza và protein

dùng để thủy phân tinh bột thành đường, thủy phân protein thành peptit và axit amin, nó còn sinh ra độc tố aflatoxin khi môi trường nuôi cấy có chất béo Độc tố này ảnh hưởng nhiều tới gan Vấn đề cần phải nghi vấn là trong sản xuất có mặt nấm mốc này có sinh ra aflatoxin không? Cần phải có những công trình nghiên cứu để giải đáp làm sáng tỏ

Mucor và Rhizopus có hình dạng rất giống nhau, chỉ khác nhau phần hệ sợi cơ chất Trong nghề làm rượu rất hay gặp hai giống này, đặc biệt là Mucro rouxii, M.mucedo, M.japanicus Ở ta hay gặp M.rouxii (phát triển tốt trên môi

trường czapek và trên gạo)

Một số chủng Mucro có khả năng sinh tổng hợp hai hệ enzyme diastaza(amylaza) đường hóa tinh bột và zumaza lên men rượu từ đường Vì

vậy, chúng có thể lên men trực tiếp từ tinh bột thành rượu Mucro rouxii sinh

ra nhiều rượu hơn một số loại khác và được dùng nhiều trong men rượu

Hơn nữa, khi có mặt Rhizopus và Mucro lên men rượu có mùi thơm rất

dễ chịu Cơ chế của sinh mùi thơm ở đây của hai mốc này như thế nào đến nay còn hoàn toàn chưa rõ

Penicillium là mốc sinh bào tử có màu xanh thường gọi là mốc xanh Tuy

nó có khả năng sinh ra hệ enzyme đường hóa mạnh, nhưng nó thường cho mùi

vị mốc rất khó chịu như nhiều mốc khác Những mốc sinh “mùi đặc trưng” của mốc thường không được hoan ngênh trong nghề chế biến thực phẩm

Giống Endomycopsis được gọi là giả nấm men Khi trưởng thành có hệ

sợi giả cùng với bào tử dính nhiều chồi, bào tử phấn hoặc tế bào phân đôi

bằng vách ngăn hoặc nảy chồi ở nhiều phía Endomycopsis có khả năng sinh

nhiều glucoamylaza và đặc biệt trong hệ enzyme do giống này sinh ra ưu việt hơn nấm mốc là có ít enzyme transglucosidaza Có mặt enzyme này một phần glucoza chuyển thành axit gluconic Hơn nữa, enzyme lấy từ chế phẩm nuôi

Endomycopsis không có mùi mốc làm cho hương vị của rượu thành phẩm

thơm ngon

Nấm men có trong bánh men chủ yếu là men rượu Saccharomyces cerevisiae Ngoài men rượu ra các giống men khác có trong bánh men đều coi

là men dại

Phần dưới bánh men thường lót trấu, tạo điều kiện thoáng khí

2.2.3 Cơ chế lên men rượu [7]

Đường cùng các chất dinh dưỡng khác của môi trường lên men, trước tiên được hấp vào trên bề mặt của tế bào nấm men, sau đó khuếch tán qua màng bề mặt bán thấm đó mà vào bên trong tế bào Sự khuếch tán này tuân theo định luật chung của sự thấm thẩm

Trong khi nước được vào ra tế bào một cách tự do thì đường và các chất dinh dưỡng chỉ được màng tế bào đi vào mà không cho quay ra Vì vậy, đường

bị chuyển hóa qua một chuỗi phản ứng enzyme để tạo thành sản phẩm cuối cùng của sự lên men là rượu etylic và CO2 Như vậy, là thông qua hoạt động sống của

tế bào nấm men mà trong nguyên sinh chất của chúng liên tục xảy ra các phản ứng sinh hóa rất phức tạp để rồi cuối cùng dẫn đến tổng hợp ra một chất này và phân hủy một chất kia

Rượu etylic và CO2 được tạo thành liền thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường xung quanh Vì rượu hòa tan được vào với nước theo bất

cứ tỉ lệ nào nên nó có thể khuếch tán vào môi trường một cách nhanh chóng

và tạo ra một độ đậm lớn ở môi trường xung quanh tế bào nấm men Khí CO2 cũng được hòa tan vào trong dịch thể, song độ hòa tan của nó trong nước không lớn lắm ở nhiệt độ 25 - 30oC, nhưng độ hòa tan của CO2 trong rượu lớn hơn trong nước 3 lần Do vậy mà trong môi trường lên men nhanh chóng được bão hòa CO2 Khi đó, khí CO2 hấp phụ lên bề mặt của tế bào nấm men

và các vật thể rắn khác của môi trường xung quanh Khí thoát ra khỏi tế bào tạo thành bọt, khi các bọt khí đạt tới một độ lớn nào đó thì nổi lên mặt nước,

do sự chênh lệch của nhiệt độ và áp suất thì bọt bị vỡ tung ra, khí bay vào khí quyển còn nấm men thì chìm xuống dưới Điều này làm cho hoạt động trao đổi chất trong tế bào trở lên mạnh mẽ và sự lên men cũng được tăng nhanh lên một cách tương ứng

Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu xảy ra như sau:

Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp, xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzym Theo lý thuyết hiện đại, sự tạo thành rượu từ glucoza được trải qua các giai đoạn sau đây:

1 Đầu tiên do xúc tác của glucokinaza kết hợp với gốc photphat của phân

tử ATP (Adenozintriphotphat) trong tế bào men để tạo thành gluco - 6- photphat

và ADP:

C6H12O6 +ATP CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP

2 Tiếp đó gluco - 6- photphat do tác dụng của enzyme đồng phân gluco photphat - izomeraza sẽ biến thành fructophotphat:

CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH

3 Giai đoạn 3 dưới tác dụng của enzyme photphofructokinaza, phân tử ATP thứ hai sẽ đính thêm một gốc photphat nữa vào fructo -6 - photphat để tạo thành fructo-1,6- diphotphat và phân tử ADP thứ hai:

CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH + ATP =

H2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2O(H2PO3) + ADP

Sự tạo thành fructo - 1,6 - photphat đánh dấu kết thúc giai đoạn chuẩn

bị của lên men rượu Giai đoạn thực hiện chuyển hóa các nối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của các Enzyme

4 Giai đoạn tiếp theo quan trọng là phân cắt mạch cacbon của fructodiphotphat thành hai phân tử trioza: gồm aldehyt photphoglyxeric và photphodioxyaxeton Phản ứng này được xúc tác bởi aldolaza:

CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2O(H2PO3) = CH2O(H2PO3)COCH2OH + H2O(H2PO3)CHOHCHO

Vai trò chủ yếu trong các biến đổi tiếp theo của quá trình lên men rượu

là aldehyt, photpho glyxeric, nhưng trong dịch đang lên men chúng chứa rất

ít Điều này được giải thích bằng hiện tượng đồng phân dưới tác dụng của enzyme triphotphat - izomeraza:

5 CH2O(H2PO3)COCH2OH = CH2O(H2PO3)CHOHCHO

Như vậy là trong quá trình lên men aldehytriphotphoglyxeric luôn được tạo thành từ photphoxyaxeton

6 Giai đoạn tiếp theo là hai phân tử aldehyt photphoglyxeric bị oxy hóa Phản ứng này có sự tham gia của acid photphoric trong canh trường nhờ xúc tác của enzyme triphotphatdehydronaza - coenzyme của nó là NAD (Nicotinamit- adenin- Dinucleotit)

2CH2O(H2PO3)CHOHCOO ~ H2PO3 + 2NaD.H2

Phân tử 3 - photphoglyxero aldehyt kết hợp với photphat, còn hydro chuyển sang coenzyme NAD Năng lượng được giải phóng do oxy hóa 3 - photphoglyxero aldehyt sẽ tích tụ trong liên kết cao năng của acid 1,3 - diphotphoglyxeric mới tạo thành

7 Tiếp theo với sự tham gia của photphoglyxeratkinaza, gốc photphat chứa cao năng của acid 1,3 - diphotphoglyxeric sẽ chuyển vào phân tử ADP Kết quả 3 -photphoglyxeric được tạo thành, còn ADP nhận thêm năng lượng và biến thành ATP:

2CH2OHCHO(H2PO3)COOH = 2CH3CO(H2PO3)COOH +2H2O

10 Acid phophopyrovic rất không bền nên dễ bị mất gốc axit photphoric do enzym pyrovatkinaza và do đó acid pyrovic được tạo thành 2CH2 = CO ~ (H2PO3)COOH + 2ADP => 2CH3CO-COOH + 2ATP

11 Tới đây acid piruvic bị decacboxyl để tạo thành aldehyt axetic: 2CH3CO-COOH => 2CO2 + 2CH3CHO

12 Giai đoạn cuối cùng của lên men rượu là aldehyt axetic bị khử bởi NAD.H2

2CH2CHO + 2NaD.H2 => 2CH3CH2OH + 2NaD

Phương trình tổng quát của lên men rượu như sau:

C6H12O6 => 2CO2 + 2CH3CH2OH

Trong quá trình lên men rượu mỗi phân tử gam glucoza sẽ giải phóng

ra khoảng 50 kcal Năng lượng này được nấm men sử dụng chừng 20 kcal Số còn lại sẽ thải ra canh trường do đó làm tăng nhiệt độ dịch lên men Theo Euler nhiệt này chiếm 28 kcal/ phân tử glucoza

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men lên men

2.2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho phát triển của chúng Đối với

nấm men saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 - 30oC Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn Mặt khác nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường tới 20 - 22oC sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Sau 8 - 10h nhiệt độ lên men sẽ tăng lên đến 28 - 30oC, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ bị nhiễm lactic và nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 30oC men hoang

dại phát triển nhanh hơn sacchazomyces 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 - 38oC chúng phát triển nhanh gấp 6 - 8 lần Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este aldehyt và tổn thất rượu theo CO2 tăng

2.2.4.2 Ảnh hưởng của pH

Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoạc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng thái ion nhất định – trạng thái này lại phụ thuộc vào pH của canh trường

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo thành rượu etylic là 4,5

- 5,0 Đôi với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH= 4,8

- 5,2, nhằm kết hợp giữ cho amylaza tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextin thành đường lên men được Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin sẽ tạo nhiều hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men Chính vì vậy khi gây men giống trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 - 4,0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại

Ở pH ≤ 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn pH =4,5 - 5,0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển Tới lúc nào đó nấm men đã phát triển được nhiều và đủ mạnh ta tăng pH đến tối ưu cho nấm men phát triển nhanh hơn Lúc này điều kiện cũng tốt hơn cho các tạp khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men Phương pháp này được áp dụng để gây men trong điều kiện sản xuất và gọi là nuôi cấy nấm men thuần khiết tự nhiên

Chú ý rằng, khi cho axit sunfuric vào dịch đường nhưng chúng không ở dạng tự do mà liên kết hóa học với các muối, đồng thời giải phóng axit hữu

cơ và photphoric tự do mà chủ yếu ở dạng KH2SO4 và NaH2PO4

Như đã biết, ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men là do ion H+ gây nên nhưng giữa ion H+ (pH) và lượng acid đều có tương quan nhất định đối với một dung dịch nào đó, ví dụ như cùng một pH nhưng độ chua của dịch đường hóa từ ngô bao giờ cũng lớn hơn từ sắn Trong thực tế sản xuất không phải cơ sở nào cũng có điều kiện đo pH mà chỉ xác định độ chua Đối với một dung dịch nào đó pH có thể xem như gần ổn định còn độ chua thì 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 có độ phân ly thấp nên ít làm thay đổi

pH Vì vậy, trong sản xuất rượu không chỉ xác định pH mà thường kèm theo xác định độ chua

Độ chua có thể biểu diễn theo độ hoặc theo gam acid/lít

Một độ chua được biểu diễn bằng 1ml dung dịch NaOH có nồng độ 1N vừa đủ để trung hòa acid tự do chứa trong 20ml dịch

Còn nhiều nhà máy của ta thường biểu diễn độ chua bằng gam H2SO4/lít dịch

2.2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men

Nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả là rượu nhiều không những

ức chế cả tạp khuẩn và nấm men Mặt khác đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc phải kéo dài thời gian lên men Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp