Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất rượu lên men từ khoai lang tím

Vậy nên, khoai lang tím là nguồn nguyên liệu lý tưởng trong quá trình sản xuất rượu do chứa hàm lượng tinh bột cao và sự có mặt của sắc tố anthocyanin giúp tạo nên màu đỏ tự nhiên cho sả



BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT RƢỢU LÊN MEN

rượu lên men từ khoai lang tím” bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em còn

nhận được nhiều sự động viên, giúp đỡ từ phía gia đình, thầy cô và bạn bè

Trước hết, em xin dành lời tri ân sâu sắc của mình tới thầy Như Xuân Thiện Chân - giáo viên hướng dẫn, thầy đã luôn đồng hành, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành tốt được đề tài của mình Thầy không chỉ dạy em kiến thức mà còn dạy em cách làm việc, cho em thêm hiểu biết

và nhiều kinh nghiệm quý báu Một lần nữa em xin cảm ơn thầy, xin chúc thầy luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và nhiều thành công trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ chuyên ngành cùng các thầy cô trong khoa Công nghệ sinh học, trường Đại học Mở thành phố

Hồ Chí Minh đã truyền đạt nhiều kiến thức về Công nghệ sinh học và chuyên ngành Thực phẩm

Tôi xin cảm ơn các bạn, đặc biệt là các bạn làm việc trong phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm và phòng thí nghiệm Hóa sinh đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong lúc thực hiện đề tài tốt nghiệp

Cuối cùng, con xin cảm ơn ba mẹ đã sinh thành, nuôi đưỡng, dạy dỗ con khôn lớn đến ngày hôm nay

CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

SVTH

Phạm Thị Nguyệt

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 05 năm 2015

Nhƣ Xuân Thiện Chân

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN I TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về rượu lên men 4

1.1.1 Giới thiệu về rượu lên men 4

1.1.2 Phân loại rượu lên men 5

1.1.3 Cơ chế của quá trình lên men rượu 6

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men 8

1.2 Tổng quan khoai lang tím 9

1.2.1 Giới thiệu chung 9

1.2.2 Tổng quan về anthocyanin 11

1.2.3 Một số nghiên cứu về khoai lang tím 13

1.3 Tổng quan về hệ enzyme amylase 13

1.3.1 Giới thiệu về hệ enzyme amylase 14

1.3.2 Đặc tính và cơ chế tác dụng của một số enzyme hệ amylase 15

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme 18

1.4 Tổng quan về nấm men 20

1.4.1 Giới thiệu chung về nấm men Saccharomyces 20

1.4.2 Yêu cầu đối với nấm men Saccharomyces trong sản xuất rượu 21

1.4.3 Nấm men Saccharmoyces cerevisae 22

1.4.4 Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất rượu lên men 26

PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Vật liệu nghiên cứu 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Quy trình sản xuất dự kiến 33

2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 40

2.2.3 Nội dung nghiên cứu 41

3.1.1 Thí nghiệm 1 Khảo sát nguyên liệu khoai lang tím 52

3.1.2 Thí nghiệm 2 Khảo sát chất lượng lượng nấm men 53

3.2 Giai đoạn 2 Thủy phân tinh bột 54

3.2.1 Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước phối trộn đến khả năng thủy phân tinh bột 54

3.2.2 Thí nghiệm 4 Khảo sát việc sử dụng enzyme glucoamylase khi thủy phân tinh bột 57

3.3 Giai đoạn lên men 68

3.3.1 Thí nghiệm 5 Khảo sát ảnh hưởng của mật độ nấm men Saccharomyces cerevisiase đến quá trình lên men rượu 68

3.3.2 Thí nghiệm 6 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan tới quá trình lên men 80

3.3.3 Thí nghiệm 7 Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm cuối 91

3.3.4 Thí nghiệm 8 Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm cuối 92

3.3.5 Thí nghiệm 9 Đánh giá chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm cuối 92

3.3.6 Thí nghiệm 10 Đánh giá độ bền màu của sản phẩm 93

PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

4.1 Kết luận 96

4.2 Kiến nghị 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC I

Hình 1.2 Khoai lang tím 9 Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 11

Hình 1.4 Nấm men Saccharomyces ceravisiase 22

Hình 1.5: (a) Hình dạng tế bào nảy chồi (b) Tiến trình sinh sản bằng nảy

chồi ở nấm men , (c) vết sẹo sau khi nảy chồi 25 Hình 1.6: Tiến trình hình thành bào tử túi 26 Hình 3.1: Biểu đồ hàm lượng đường khử nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng

của tỉ lệ nước phối trộn đến khả năng thủy phân tinh bột 55 Hình 3.2: Biểu đồ hàm lượng đường khử nghiệm thức sử dụng enzyme

glucoamylase thủy phân tinh bột 60 Hình 3.3: Biểu đồ hiệu suất thu hồi chất khô tổng số nghiệm thức sử dụng

enzyme glucoamylase thủy phân tinh bột bởi enzyme glucoamylase 63 Hình 3.4: Biểu đồ hàm lượng chất khô hòa tan nghiệm thức sử dụng

enzyme glucoamylase thủy phân tinh bột 65 Hình 3.5 Biểu đồ theo dõi hàm lượng cồn qua các ngày của các nghiệm

thức khảo sát mật độ nấm men 69 Hình 3.6 Biểu đồ điểm cảm quan các nghiệm thức khảo sát mật độ nấm

men 78 Hình 3.7 Biểu đồ theo dõi hàm lượng cồn qua các ngày của nghiệm thức

khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan 81 Hình 3.8 Biểu đồ điểm cảm quan giữa các nghiệm thức khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan 89 Hình 4.2 Sản phẩm hoàn thiện 98

Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học của khoai lang tím 10

Bảng 1.2 Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase 14

Bảng 2.1: Bảng mã hóa nghiệm thức khảo sát tỉ lệ nước ảnh hường đến khả năng thủy phân tinh bột 43

Bảng 2.2: Bảng mã hóa nghiệm thức thí nghiệm thủy phân tinh bột bởi enzyme glucoamylase 45

Bảng 2.3 Bảng mã hóa các nghiệm thức mật độ giống cấy 47

Bảng 2.4 Bảng mã hóa các nghiệm thức giá trị hàm lượng chất khô hòa tan 49

Bảng 3.1: Bảng kết quả các giá trị khảo sát nguyên liệu 52

Bảng 3.2: Bảng xác định hàm lượng anthocyanin trong nguyên liệu 52

Bảng 3.3: Bảng kết quả các giá trị khảo sát nấm men 53

Bảng 3.4: Bảng kết quả đường khử thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước phối trộn đến quá trình thủy phân tinh bột 54

Bảng 3.5: Bảng kết quả đánh giá cảm quan thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước đến quá trình thủy phân tinh bột 56

Bảng 3.6: Bảng kết quả thủy phân tinh bột kiểm tra bằng thuốc thử Lugol 57

Bảng 3.7: Bảng giá trị trung bình kết quả so sánh hàm lượng đường khử (mg) các nghiệm thứcsử dụng enzyme glucoamylase khi thủy phân tinh bột 59

Bảng 3.8: Bảng giá trị trung bình kết quả so sánh hàm lượng chất khô (%) các nghiệm thức sử dụng enzyme glucoamylase khi thủy phân tinh bột 61

Bảng 3.9: Bảng giá trị trung bình kết quả so sánh hàm lượng chất khô hòa tan (oBx) các nghiệm thức sử dụng ezyme glucoamylase thủy phân tinh bột 64

Bảng 3.10: Bảng giá trị trung bình kết quả đánh giá cảm quan các nghiệm thức enzyme glucoamylasekhi thủy phân tinh bột 66

Bảng 3.11 Bảng theo dõi hàm lượng cồn từng ngày của các nghiệm thức khảo sát mật độ nấm men 68

Bảng 3.13 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức N3 giữa các

ngày lên men đã chọn 72 Bảng 3.14 Bảng so sánh về mặt cảm quan nghiệm thức N2 giữa các ngày

lên men đã chọn 73 Bảng 3.15 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức N1 giữa các

ngày lên men đã chọn 74 Bảng 3.16 Bảng điểm cảm quan về trạng thái và màu sắc của nghiệm thức

khảo sát mật độ nấm men khi kết thúc quá trình lên men 75 Bảng 3.17 Bảng điểm cảm quan về mùi của nghiệm thức khảo sát mật độ

nấm men khi kết thúc quá trình lên men 76 Bảng 3.18 Bảng điểm cảm quan về vị của nghiệm thức khảo sát mật độ

nấm men khi kết thúc quá trình lên men 77 Bảng 3.19 Bảng các giá trị xác định trong ngày kết thúc lên men của

nghiệm thức khảo sát mật độ nấm men 79 Bảng 3.20 Bảng theo dõi hàm lượng cồn qua các nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan 80 Bảng 3.21 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức K1 giữa các

ngày lên men đã chọn 83 Bảng 3.22 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức K2 giữa các

ngày lên men đã chọn 84 Bảng 3.23 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức K3 giữa các

ngày lên men đã chọn 85 Bảng 3.24 Bảng so sánh về mặt cảm quan của nghiệm thức K4 giữa các

ngày lên men đã chọn 86 Bảng 3.25 Bảng điểm cảm quan về trạng thái và màu sắc của các nghiệm

thức hàm lượng chất khô hòa tan 87

Bảng 3.27 Bảng điểm cảm quan về vị của các nghiệm thức hàm lƣợng chất

khô hòa tan 88

Bảng 3.28 Bảng các giá trị khác đƣợc xác định trong ngày kết thúc lên men của các nghiệm thức khảo sát chất khô hòa tan 90

Bảng 3.29 Bảng đánh giá cảm quan có trọng lƣợng của sản phẩm rƣợu lên men khoai lang tím 91

Bảng 3.30 Bảng đánh giá chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm rƣợu lên men cuối 92

Bảng 3.31 Bảng kết quả đánh giá các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm cuối 92

Bảng 3.32 Bảng kết quả đánh giá độ bền màu của sản phẩm cuối 93

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Chẳng biết tự bao giờ rượu đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống văn hóa của người Việt Nam Ông bà ta có câu “ Khách đến nhà không trà thì rượu”, rượu được xem là một phần tất yếu để tiếp đãi bạn

bè của đấng mày râu, là món quà tao nhã tặng người thân, bạn bè

Hiện nay thị trường rượu rất đa dạng, phong phú nhằm đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng các sản phẩm rượu lên men không qua chưng cất có một chỗ đứng riêng vì chúng không quá kén chọn khách hàng

Để sản xuất rượu lên men, người ta có thể đi từ những nguyên liệu truyền thống như trái cây, ngũ cốc, rỉ đường, đến những nguyên liệu mang tính đột phá như trà xanh, cà phê,…Trên thế giới, người ta cũng sử dụng khoai

củ để sản xuất rượu như vodka từ khoai tây, shochu từ khoai lang,…Tuy nhiên, ở nước ta, việc sử dụng khoai lang nói chung và khoai lang tím nói riêng để sản xuất rượu vẫn còn khá mới

Khoai lang tím có thành phần chủ yếu là tinh bột chiếm tới 28,5% (Bùi Ái, 2005), ngoài ra còn có các thành phần khác như protein, các vitamin như vitamin C, B1, B2,…, các chất khoáng như P, Mg, góp phần đặc biệt quan trọng trong dinh dưỡng người Đặc biệt, khoai lang tím có chứa anthocyanin hàm lượng cao, là hoạt chất chống oxy hóa giúp ngăn ngừa một số bệnh tật như tim mạch, ung thư,…Các chất chống oxy hóa này

là những hợp chất tăng cường miễn dịch và kháng viêm có lợi cho cơ thể Vậy nên, khoai lang tím là nguồn nguyên liệu lý tưởng trong quá trình sản xuất rượu do chứa hàm lượng tinh bột cao và sự có mặt của sắc tố anthocyanin giúp tạo nên màu đỏ tự nhiên cho sản phẩm

Xuất phát từ thực tế đó, nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất rượu lên men từ khoai lang tím” nhằm xây dựng nên một quy trình sản xuất rượu lên men từ khoai lang

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 2

tím phù hợp, từ đó cho ra đời một sản phẩm hoàn thiện, có chất lượng tốt, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và đa dạng hóa thị trường rượu lên men hiện nay

Trong đề tài này, với nguồn nguyên liệu khoai lang tím, chúng tôi tiến hành khảo sát đặc tính của nguyên liệu để xác định những thành phần

có trong nguyên liệu Sau khi hấp, chúng tôi tiến hành thủy phân tinh bột, khảo sát tỉ lệ nước phối trộn và việc sử dụng ezyme glucoamylase tới quá trình thủy phân tinh bột để thu được hàm lượng đường cao nhất Sau đó, chúng tôi tiến hành lên men rượu và sẽ khảo sát những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men như: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ nấm men và hàm lượng chất khô hòa tan Cuối cùng chúng tôi tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm theo các tiêu chí hóa lý, vi sinh, , độ bền màu của anthocyanin và

đề ra quy trình sản xuất hoàn thiện

Thông qua đề tài này chúng tôi hi vọng sẽ tạo ra được một sản phẩm rượu lên men từ khoai lang tím đạt chất lượng cao, giúp đa dạng hóa dòng sản phẩm rượu trên thị trường

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 3

PHẦN I

TỔNG QUAN

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 4

1.1 Tổng quan về rượu lên men

1.1.1 Giới thiệu về rượu lên men.[7]

Chẳng biết tự bao giờ rượu đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống văn hóa của người Việt Nam Ông bà ta có câu “ Khách đến nhà không trà thì rượu”, rượu được xem là một phần tất yếu để tiếp đãi bạn

bè của đấng mày râu, là món quà tao nhã tặng người thân, bạn bè

Việt Nam là một nước có truyền thống sản xuất rượu với nhiều thương hiệu rượu trong nước nổi tiếng như: rượu Bầu Đá (Bình Định), rượu ngô Bắc Hà (Lào Cai), rượu đế Nam Bộ, rượu cần Tây Nguyên, hay rượu nếp than có cả ở miền Bắc và miền Nam Rượu sau khi được lên men có thể

sử dụng ngay với độ cồn thấp như rượu nếp than, rượu gạo, rượu cần hoặc chưng cất cho độ cồn cao hơn như rượu bầu đá, rượu hồng đào,…Các loại rượu ngon sau đó lại làm chất nền để ngâm các vị thuốc, tạo nên các loại rượu mùi (rượu liquer) nổi tiếng như Ngọc Dương, Minh Mạng Nếu rượu truyền thống của Việt Nam được đầu tư và nghiên cứu nghiêm túc sẽ trở thành sản phẩm đặc thù của Việt Nam và thừa khả năng xếp ngang hàng với các loại rượu cao độ của thế giới như Martin, Whisky, Brandy, Sake, Vodka,…

Rượu được sản xuất theo phương pháp lên men gồm ba giai đoạn chính:

- Chế biến các nguyên liệu thành dịch đường có thể lên men được bằng nấm men: Lên men rượu từ các nguồn nguyên liệu chứa tinh bột về nguyên lý không khác với các nguồn nguyên liệu khác, nguyên liệu cần phải qua quá trình đường hóa để biến tinh bột thành đường, lúc này màng tinh bột bị phá vỡ, tinh bột chuyển thành dạng dễ tan, như vậy hệ enzyme amylase mới phân giải được tinh bột dễ dàng

- Lên men đường thành rượu: Sau khi chuẩn bị xong dịch lên men có hàm lượng chất khô hòa tan 16-18 % chất khô hòa tan, bổ sung các nguồn

1.1.2 Phân loại rượu lên men.[1]

Đến nay, vẫn có nhiều khóa phân loại về rượu lên men nhưng dưới góc độ nghiên cứu của chúng tôi thì chúng tôi chỉ phân loại theo hai khóa phân loại chính như sau:

 Phân theo nồng độ ethanol thành ba loại chính:

- Rượu uống cao độ (rượu mạnh) có nồng độ rượu trên 30 %V: rượu Vodka, Whisky

- Rượu thường có nồng độ rượu từ 15 – 30 %V: rượu vang

- Rượu uống thấp độ (rượu nhẹ) có nồng độ dưới 15 %V: rượu lên men từ trái cây, rượu vang

Hình 1.1 Một số loại rượu

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 6

 Phân theo nguồn nguyên liệu như:

- Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, đại mạch, hạt mì, cao lương,…và các loại củ (khoai tây, sắn,…)

- Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín

- Nguyên liệu chứa nhiều xenllulose: rơm, rạ, gỗ, mùn cưa,…

Ở Châu Âu nguyên liệu chủ yếu để sản xuất rượu là lúa mì, đại mạch (rượu Whisky) Đối với nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng các loại ngũ cốc khác như ngô, khoai, sắn,… [1]

Như vậy, khoai lang tím là một nguyên liệu giàu tinh bột thích hợp

để sản xuất rượu, giá thành rẻ chưa kể đến thành phần anthocyanin và không phạm đến chính sách lương thực của nước ta

1.1.3 Cơ chế của quá trình lên men rượu.[1]

Lý thuyết về lên men rượu đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu

từ lâu Vào thế kỷ 18, Black cho rằng sản phẩm của sự lên men rượu chỉ là

C2H5OH và CO2 Năm 1769 Lavoisier phân tích sản phẩm lên men rượu nhận thấy: khi lên men rượu không chỉ tạo thành rượu mà còn tạo thành acid acetid nữa Theo ông, 95,9 % đường sẽ tạo thành 57,7 % rượu, 33,3 %

CO2, và 2,5 % acid acetic,… Năm 1810 Gaylussac nghiên cứu tỉ mỉ hơn, ông cho rằng 45 đường sẽ cho 23 phần rượu và 2 phần CO2 Trên cơ sở đó ông đưa ra phương trình tổng quát rượu như sau:

C6H12O5 2C2H5OH + 2CO2 + Q

Năm 1857, Louis Paster tiếp tục nghiên cứu và thấy rằng cứ 100 phần đường saccharose khi lên men tạo thành 51,1 phần C2H5OH, 48,2 phần CO2 và 0,5 phần là glycerin, acid và các sản phẩm khác

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 7

Lên men rượu là quá trình sinh học phức tạp có sự tham gia của Saccharomyces, trải qua hàng loạt phản ứng với sự tham gia của hàng loạt enzyme xúc tác khác nhau

Phương trình tổng quát của quá trình lên men rượu:

C6H12O5 2C2H5OH + 2CO2 + 27 Kcal

Trong quá trình lên men rượu sản phẩm chính là ethanol và khí CO2, ngoài ra còn có nhiều sản phẩm phụ khác

Nấm men là tác nhân chính trong quá trình lên men rượu với đường

là cơ chất chính Đầu tiên, đường và các chất dinh dưỡng của môi trường lên men được hấp thụ trên bề mặt tế bào nấm men, sau đó khuếch tán vào bên trong tế bào nấm men Ở đây, nhờ hoạt động trao đổi chất của tế bào nấm men, được chuyển hóa theo con đường EMP, qua hàng loạt phản ứng trung gian tạo thành acid pyruvic

Glucose Acid pyruvic

Acid pyruvic dưới tác dụng của enzyme pyruvatedecarboxylase bị khử thành andehyde và CO2

CH3COCOOH CH3CHO + CO2

Sau đó, acetaldehyde bị khử thành rượu dưới tác dụng của enzyme alcoldehydrogenaza của nấm men

CH3CHO + NADH2 C2H5OH + NAD

Tùy theo điều kiện lên men: nhiệt độ, pH, môi trường lên men mà quá trình lên men xảy ra theo chiều hướng tạo ra sản phẩm phụ khác nhau

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 8

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men [1], [7]

1.1.4.1 Môi trường lên men

 Nguồn glucid

Glucid là thành phần chính trong môi trường lên men Glucid không chỉ cung cấp năng lượng mà còn cung cấp vật liệu xây dựng cơ bản để sinh tổng hợp các chất cần thiết của tế bào Trong điều kiện thí nghiệm những hợp chất này được cho vào dạng thuần khiết, đặc biệt là glucose Trong công nghiệp người ta thường sử dụng những nguyên liệu rẻ tiền trong điều kiện có thể và tính toán như thế nào đó để chúng chứa lượng glucid tương ứng đủ cho quá trình lên men

 Nguồn phosphat vô cơ

Phosphat có vai trò quan trọng trong chuyển hóa năng lượng của hệ thống sinh học Phosphat được đưa vào môi trường dưới dạng kali phosphate hoặc amon phosphat Nồng độ thường xê dịch từ 0,1->0,5%

 Nitơ

Nitơ là hợp phần đặc biệt của protein, acid nucleic và phần lớn là các hợp chất phức tạp của chất sống Nhiều vi sinh vật có thể đồng hóa nitơ dưới dạng ion amoni, nitrat, còn đa số đòi hỏi nitơ có nguồn gốc sinh học

 Các yếu tố vi lượng và vitamin

Các nguyên tố vi lượng thường gặp là : Mn, Zn, Ni,…

Trong quá trình lên men biotin có vai trò rất quan trọng Ngoài ra các vitamin nhóm B khác cũng có vai trò rất quan trọng như B1, B2, PP,

B6,…Cần chú ý các vitamin nhóm B và các chất sinh trưởng khác rất dễ bị

vô hoạt bởi pH và nhiệt độ

1.1.4.2 Các yếu tố bên ngoài

 Nhiệt độ

 Nấm men

Vi sinh vật là chất chủ yếu gây nên sự lên men Trong tế bào vi sinh vật có một hệ enzyme rất phức tạp Tuy nhiên không phải vi sinh vật nào cũng tạo ra một hệ phức enzyme nhƣ nhau Do vậy, phải nghiên cứu, tuyển chọn loại vi sinh vật sinh ra những enzyme đặc chủng phục vụ cho sản xuất

là một vấn đề rất khó khăn

1.2 Tổng quan khoai lang tím

Khi tìm kiếm nguyên liệu tinh bột thay thế gạo truyền thống thì khoai lang tím là nguyên liệu hợp lý vì chứa hàm lƣợng tinh bột cao, giá rẻ, nguồn cung cấp khá phổ biến, dồi dào và bên cạnh đó chứa hàm lƣợng anthocyanin rất tốt cho sức khỏe

1.2.1 Giới thiệu chung [2]

Khoai lang tím có tên khoa học

là Ipomoea batatas, thuộc họ

Convolvulaceae đƣợc nghiên cứu và

sản xuất bởi Viện nghiên cứu nông

nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là

Okinawan.

Hình 1.2 Khoai lang tím

Ở nước ta, các tỉnh An Giang, Vĩnh Long, Kiên Giang cho sản lượng khá lớn đem lại thu nhập ổn định cho nông dân ở các tỉnh này Tuy nhiên đa

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 11

số người tiêu dùng hiện nay vẫn chưa có thói quen sử dụng khoai lang tím trong khẩu phần ăn hằng ngày một mặt vì nó chưa phổ biến trên thị trường

và người tiêu dùng chưa biết được giá trị dinh dưỡng của khoai lang tím

Ngoài các thành phần hóa học trên trong khoai lang tím còn có chứa một thành phần quan trọng là anthocyanin tạo nên giá trị về dinh dưỡng cho

củ khoai lang tím Chất màu này gồm các dạng mono hoặc di-acylated của cyanidin (YGM-1a, -1b, -2 and -3) và peonidin (YGM-4b, -5a, - 5b and -6)[14]

1.2.2 Tổng quan về anthocyanin.[2],[3]

Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose kết hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin) Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 1.4 Các gốc đường có thể được gắn vào

vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi

là diglycozit

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510540 nm Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh

Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học qúy như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư Chính vì vậy việc quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người.[3]

Do vậy việc chọn khoai lang tím làm nguyên liệu trong đề tài nghiên cứu này sẽ góp phần làm tăng giá trị sử dụng của khoai lang tím đồng thời

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 13

tạo ra một sản phẩm thực phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người tiêu dùng

1.2.3 Một số nghiên cứu về khoai lang tím

Trong tình hình phát triển về khoa học công nghệ như hiện nay, có nhiều nghiên cứu về khoai lang tím đã thực hiện thành công nhằm nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm về khoai lang tím như:

+ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng anthocyanin của củ khoai lang tím trong quá trình sản xuất bằng phương pháp sấy thăng hoa do Trương Thị Minh Hạnh, Đại học Đà Nẵng thực hiện, đăng trong tạp chí Khoa Học và Công Nghệ các trường Đại học Kĩ Thuật,

Và một số nghiên cứu ngoài nước khác

1.3 Tổng quan về hệ enzyme amylase [7], [9]

Trong quá trình sản xuất rượu truyền thống các nguyên liệu chứa tinh bột và xenllulose đều phải trãi qua quá trình đường hóa Những chất chứa xenllulose như gỗ, rơm, rạ,… thường dùng acid sunfuric hoặc clohydric để đường hóa Các chất chứa tinh bột thường đường hóa bằng hệ enzyme amylase của thóc mầm hoặc của nấm mốc trong bánh men Tuy nhiên trong công nghiệp thì sử dụng enzyme thương mại như α-amylase, β- amylase, γ- amylase

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 14

1.3.1 Giới thiệu về hệ enzyme amylase

Hệ enzyme amylase được sử dụng trong quá trình đường hóa Hệ này tồn tại trong dịch tiêu hóa, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men, Có nhiều loại enzyme như α-amylase, β-amylase, γ-amylase và một số mới có nguồn gốc từ vi sinh vật là pullutanase, isomylase,

Có nhiều nguồn cung cấp amylase khác nhau, cho nên tùy thuộc vào nguồn ra mà enzyme sẽ có điều kiện phát triển riêng Trong đề tài này chúng tôi sử dụng enzyme amylase thương mại để thực hiện quá trình đường hóa

 α- amylase:

 Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase:

Bảng 1.2 Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase

Nguồn gốc Topt (oC) pHopt (oC)

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004)

 Không cắt được liên kết α-1,6- glycoside

 Cắt được liên kết α-1,4- glycoside

 Thủy phân amylase thành 87 % maltose, 13 % glucose

 Thủy phân amylopectin thành :72 % maltose, 19 % glucose, dextrin phân tử thấp và 8 % isomaltose

 β-amylase

 pHopt trong dung dịch nấu là 5 - 5,6

 Topt trong dung dịch nấu là 60 - 65oC và bị vô hoạt ở 70o

C

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 15

 Cắt được liên kết α-1,4- glycoside

 β- amylase phân giải 100 % amylase thành maltose

 Phân giải 54 - 58 % amylopectin thành maltose, phần còn lại là dextrin

 γ-amylase

 Hoạt động tốt ở 50oC, pHopt = 3,5 - 4,5

 Cắt được liên kết α-1,4 và α -1,6 –glycoside

 Sản phẩm tạo thành glucose và dextrin mạch vòng

1.3.2 Đặc tính và cơ chế tác dụng của một số enzyme hệ amylase

thì nó hoàn toàn bị mất khả năng thủy phân cơ chất

Enzyme α- amylase kém bên trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt Điều kiện hoạt động và độ bền của các enzyme α- amylase từ các nguồn gốc khác nhau thì không giống nhau (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004)

 Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylosepectin

Enzyme α- amylase có khả năng phân cắt liên kết α-1,4- glucoside ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ hóa Do đó enzyme này được

Tác dụng của amylse lên mạch amylopectin cũng xảy ra tương tự và sản phẩm tạo thành là 72 % maltose, 19 % glucose, dextrin phân tử thấp và

8 % isomaltose do α-amylase không cắt được liên kết α-1,6- glycoside của phân tử amylopectin

1.3.2.3 β- amylase

 Đặc tính

Enzyme β- amylase là một loại albumin, tâm xúc tác của nó chứa gốc – SH, COOH, cùng với vòng imidazol của gốc histidin Enzyme β- amylase chỉ có trong thực vật, đặc biệt là thực vật nảy mầm

Enzyme β- amylase rất bền khi không có Ca2+, bị kìm hãm bởi 1 số kim loại nặng như Cu2+

, Hg2+, ,pH tối thích trong dung dịch bột thuần khiết là 4 - 6, trong dung dịch nấu là 5 - 5.6 Nhiệt độ tối thích trong dung dịch tinh bột thuần khiết là 40-50oC, trong dung dịch nấu là 60 - 65oC Enzyme β- amylase bị vô hoạt ở 70o

có phân tử nhỏ

So với α-amylase, γ-amylase bền với acid hơn nhưng lại kém bền dưới tác dụng của rượu etylic, acetone, không bền với ion kim loại nặng

Cu2+, Hg2+ Enzyme này có trong nấm mốc và vi khuẩn

Enzyme năng hoạt động tốt ở 50o

C Hoạt lực tối đa trong vùng pH: 4,5-5,5 (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004)

 Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylosepectin

Enzyme γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết α-1,4 và α-1,6- glycoside trong tinh bột, glycogen, polysaccharide kiểu maltose, là enzyme ngoại phân Nó thủy phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một Chúng không thủy phân được các dextrin vòng

Khi thủy phân tinh bột, cùng với việc tạo thành đường glucose còn

có thể tạo được oligosaccharide Ngoài ra, γ-amylase còn có thể phân cắt cả liên kết α-1,2 và α-1,3- glycoside

Bên cạnh đó, còn có một số enzyme hệ amylase như oligo- 1,6- glycoside, pullulanase, transglucosidase

 Trong đề tài này chúng tôi sử dụng enzyme γ-amylase (glucoamylase) vì nguyên liệu tinh bột khoai lang tím không thể lên men

trực tiếp được, do đó đường hóa nguyên liệu là một công đoạn quan trọng không thể thiếu đối với công nghệ lên men tinh bột Trong quá trình đường hóa, enzyme sẽ phân cắt tinh bột thành đường để nấm men sử dụng lên men

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 18

Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi quan tâm nhiều đến hàm lượng đường khử

- loại đường vi sinh vật sử dụng chủ yếu để lên men

Đối với việc sử dụng đơn thuần enzmye α-amylase, hàm lượng đường khử sinh ra không cao, chỉ khoảng 5-6% (Võ Văn Tuấn, 2008) Với hàm lượng này, quá trình lên men diễn ra không triệt để do không đủ đường khử cho nấm men sử dụng, thể hiện ở độ cồn lên men thử chỉ khoảng 3% ( kết quả của Trần Thị Hồng Chúc) Do đó enzyme Glucoamylase là sự lựa chọn của chúng tôi

Trong đề tài này chúng tôi sử dụng chế phẩm enzyme glucoamylase thương mại để thực hiện quá trình thủy phân tinh bột

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme [9]

Khi có enzyme phản ứng xảy ra theo 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Các enzyme tương tác với cơ chất tạo thành phức hợp

ES Ở giai đoạn này, nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng V phụ thuộc tuyến tính với nồng độ cơ chất

- Giai đoạn 2: Phức hợp ES sẽ được tách ra, tốc độ phản ứng cực đại

và không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 19

- Giai đoạn 3: Enzyme sẽ được giải phóng và hoạt động tự do Nếu nồng độ cơ chất vượt qua ngưỡng cực đại cua tốc độ phản ứng thì tốc độ phản ứng không có khả năng tăng thêm

Vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ phức hợp ES, nồng độ ES càng lớn vận tốc phản ứng càng lớn

Sự phụ thuộc tuyến tính của thời gian phản ứng vào nồng độ cơ chất theo chiều hướng tăng nồng độ cơ chất sẽ kéo dài thời gian phản ứng thủy phân của enzyme amylase

1.3.3.4 pH

Enzmye rất nhạy cảm với pH của môi trường Do pH ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme, phức hợp enzyme - cơ chất và ảnh hưởng tới độ bền của enzyme

Mỗi loại enzyme có một khoảng pH tối thích, chủ yếu nằm trong vùng acid yếu, kiềm yếu hay trung tính

1.3.3.5 Chất hoạt hóa

Chất hoạt hóa có tác dụng làm cho enzyme từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động, từ hoạt động yếu thành mạnh Chất hoạt hóa có bản chất hóa học khác nhau như: vitamin, coenzyme, ion kim loại,…

1.3.3.7 Cơ chất

Cơ chất của enzyme amylase chính là tinh bột Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng sẽ bị hồ hóa khi đun nóng lên 60-85oC Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do liên kết glucoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra ở 2 mức độ đường hóa và dịch hóa

Tốc độ thủy phân tinh bột phụ thuộc vào loại enzyme thủy phân, thành phần amylose và amylosepectin trong tinh bột và mức độ hồ hóa của

hồ tinh bột

1.4 Tổng quan về nấm men

Trong sản xuất rượu truyền thống, người ta sử dụng bánh men vốn là hỗn hợp gồm nấm mốc và nấm men, nấm mốc phân giải tinh bột thành đường và nấm men chuyển hóa đường thành rượu Trong công nghiệp, người ta sử dụng enzyme thương mại để thủy phân tinh bột thành dịch

đường sau đó dùng nấm men Saccharomyces serevisiase thương mại là vi

sinh vật chủ yếuđể lên men dịch đường đã được chuẩn bị sẵn

1.4.1 Giới thiệu chung về nấm men Saccharomyces

Nấm men Saccharomyces là nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, có khả

năng lên men tạo ra cồn cho một số sản phẩm lên men phổ biến như rượu, bia và còn được ứng dụng rộng rãi ra cho ngành sản xuất thức ăn gia súc, dược phẩm [7].

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 21

Giống Saccharomyces hiện nay có tới 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài

thường gặp trong nước quả lên men Đây là một số loại nấm men thường gặp trong nước quả và có vai trò quan trọng trong quá trình lên men:

Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces oviformi, Sacchromyces uvarum, Saccharomyces chevalieri, Kloeckera apiculata Trong đó, đóng

vai trò quan trọng là hai loài Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces

oviformi

Các yếu tố sinh trưởng và hình dáng của Saccharomyces oviformis giống Saccharomyces cerevisiae Điều khác nhau cơ bản của hai loài này là: Saccharomyces cerevisiae lên men được galactose còn Saccharomyces

oviformis không lên men được loại đường này và men nổi lên bề mặt dịch

men tạo thành màng.[7]

1.4.2 Yêu cầu đối với nấm men Saccharomyces trong sản xuất

rượu [7]

Trong sản xuất rượu, người ta thường dùng những loại nấm men

thuộc giống Saccharosemyces cerevisiase và nấm men sử dụng trong quá

trình lên men rượu phải có những tính chất sau:

 Có sức phát triển mạnh trong dịch đường lên men

 Có khả năng tiết ra hệ enzyme zyma để lên men nhanh chóng và hoàn toàn

 Có thể lên men được ở nhiệt độ tương đối cao của mùa hè

 Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men

 Chịu được môi trường có độ acid cao

Từ những yêu cầu về nấm men đối với sản phẩm rượu rượu lên men,

chúng ta có thể thấy Saccharomyces cerevisiae là một loại nấm men có thể

đáp ứng được yêu cầu cũng như đảm bảo cho ra sản phẩm rượu lên men đạt chất lượng tốt Do đó, chúng tôi tìm hiểu thêm về loại nấm men này

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 22

1.4.3 Nấm men Saccharmoyces cerevisae

1.4.3.1 Vị trí phân loại [7]

Hệ thống phân loại nấm men do

Barnett và cộng sự đề xuất năm

2000: đây là hệ thống phân loại mới

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 23

Là thành phần polysaccharide chủ yếu của vách tế bào của tất cả các loại nấm, nó có ảnh hưởng đến cấu trúc hóa học, chức năng lý hóa và sinh tổng hợp của tế bào Beta-(1,3)-glucan hiện diện trong hầu hết vách tế bào của các loại nấm trừ Zygomycetes

Phân tử beta-(1,3)-glucan có thể tạo thành cấu trúc xoắn Cấu trúc xoắn này có thể do một chuỗi đơn tạo thành - gọi là xoắn đơn, hoặc do ba chuỗi liên kết với nhau tạo thành xoắn ba

Beta-(1,3)-glucan synthase là một enzyme định vị trên màng plasma xúc tác sự tổng hợp beta-(1,3)-glucan Beta-(1,3)-glucan mới được tổng hợp rất dễ dàng để khuếch tán ra khoảng không ngoại bào thông qua các lỗ trên màng plasma

 Cấu trúc beta-(1,6)-glucan

Dạng thứ hai của beta-glucan được tìm thấy trong phần lớn vách tế bào nấm men là polysaccharide phân nhánh tại vị trí C6 trên chuỗi beta-(1,3)-glucan Tùy từng loại nấm mà chuỗi nhánh này hiện diện với hàm

lượng khác nhau Ví dụ trong S.cerevisiae mạch nhánh chiếm khoảng 5 % trong tổng số polysaccharide, 20 % trong C.albicans

Beta-(1,6)-glucan hoạt động như chất keo kết dính bằng cách tạo ra những liên kết giữa beta-(1,3)-glucan, chitin đến những protein của vách tế bào

 Chitin

Chitin là một chuỗi thẳng của các đơn vị N-acetyl-D-glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết (1,4), nó là thành phần trong vách tế bào của các loại nấm, có loại nấm men mà chitin chiếm đến 60 %

Trong S.cereviciae, chitin hiện diện chỉ khoảng 2 % (w/w) so với

tổng lượng vách tế bào Chitin chủ yếu tập trung ở vị trí nảy chồi của nấm men, chitin cũng có mặt trong vách tế bào, liên kết cộng hóa trị với beta-(1,3)-glucan và beta-(1,6)-glucan

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 24

 Mannoprotein

Mannoprotein là polymer của đường mannose liên kết cộng hóa trị với protein-là những protein có kích thước khoảng 100 kDa- được gắn kết với beta-(1,6)-D-glucan thông qua eo glycosylphosphatidylinositol GPI

Mannoprotein đóng vai trò quan trọng trong tính thấm của tế bào

1.4.3.3 Đặc điểm chung của nấm men Saccharomyces cerevisiae

 Hình dạng và kích thước:

Saccharomyces thường có dạng hình bầu dục trong môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng, trong điều kiện yếm khí có dạng hình tròn, trong điều kiện hiếu khí thì tế bào có hình dài hơn Kích thước của tế bào nấm men vào khoảng 3 – 5 x 5 – 10 m Ngoài ra, những nang bào tử của nấm men cũng có dạng hình cầu với kích thước từ 2– 4 m [3]

 Hình thức sinh sản:[4]

Đối với nấm men Saccharomyces cerevisiae có 2 phương thức sinh

sản Đó là sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi và sinh sản hữu tính bằng bào tử túi

 Sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 25

Nảy chồi là phương pháp sinh sản phổ biến nhất của nấm men Ở điều kiện thuận lợi cho nấm men sinh sôi nảy nổi nhanh, quan sát dưới kính hiện vi thấy hầu như tế bào nấm men nào cũng nảy chồi Khi một chồi của nấm men xuất hiện các enzyme thủy phân sẽ làm phân giải đi các polysaccharide của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ, vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và tế bào mẹ Thành

phần của vách ngăn tương tự như thành tế bào Khi tế bào chồi tách ra khỏi

tế bào mẹ, ở chỗ tách vẫn giữ nguyên một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo

Hình 1.5: (a) Hình dạng tế bào nảy chồi (b) Tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men , (c) vết sẹo sau khi nảy chồi

 Sinh sản hữu tính

Bào tử túi được sinh ra trong các túi Hai tế bào khác giới đứng gần nhau sẽ mọc ra hai mấu lồi Chúng tiến lại gần nhau Chỗ tiếp nối sẽ tạo ra một chỗ thông và qua đó chất nguyên sinh sẽ có thể đi qua để tiến hành phối chất, nhân cũng đi qua để tiến hành phối nhân Sau đó nhân phân cách thành 2, 4 và 8 Mỗi nhân được bao bọc bởi các chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày xung quanh và hình thành các bào tử túi Tế bào dinh dưỡng biến thành bào tử túi

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 26

Hình 1.6: Tiến trình hình thành bào tử túi

1.4.4 Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất rượu lên

men.[7]

1.4.4.1 Dinh dưỡng nấm men:

Trong quá trình phát triển và tăng sinh nấm men saccharomyces

cerevisiae Hai nguồn dinh dưỡng chính được quan tâm hàng đầu là carbon

và nitơ

 Nguồn carbon:

Các hợp chất hữu cơ khác nhau như: các loại đường, rượu, acid hữu

cơ, acid amin,… có thể là nguồn dinh dưỡng carbon của nấm men Nguồn

C nào cung cấp cho nấm men sinh trưởng tốt sẽ được sử dụng trước

Các nguồn carbon phải kể đến các loại đường Trong nuôi cấy theo giai đoạn glucose và fructose được sử dụng trước hết, kế tiếp là acid béo, phụ thuộc vào chủng loài và thành phần của acid này Acid acetic và glucose được sử dụng đồng thời

Saccharomyces cerevisiae sinh ra enzyme invertase có khả năng khử

đường saccharose thành fructose và glucose, vì vậy trong khi lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào trong dịch lên men

Saccharomyces cerevisiae chỉ sử dụng được galactose bắt đầu từ

ngày thứ hai sau khi nuôi cấy Rafinose chỉ sử dụng một phần Lactose, melibiose, dextrin, pentose và tinh bột hoàn toàn không sử dụng được

Trong quá trình lên men, một mặt yêu cầu vật chất nitơ, mặt khác, nấm men lại tiết các chất này vào môi trường Ở giai đoạn cuối lên men, có một lượng khá lớn acid amin và các chất chứa nitơ khác do tế bào chất tự phân và các tế bào sống tiết vào môi trường

Trong lên men rượu, cần lưu ý đến trao đổi chất carbon và nitơ Các cấu tử này đều ảnh hưởng tới các chỉ tiêu cảm quan của rượu Thừa các chất nitơ trong điều kiên lên men đủ oxy sẽ cho rượu những tông mùi không thích hợp Để khắc phục hiện tượng này, người ta có thể lên men nhiều lần,

sẽ cho rượu có hương vị êm dịu hơn

 Dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ:

Các nguyên tố vô cơ được quan tâm trong nuôi cấy nấm men là: phospho, kali, magie, lưu huỳnh,

 Nguồn Phospho:

Phospho tham gia vào các thành phần quan trọng của tế bào như các nucleoprotein, acid nucleic, polyphosphate, phospholipid Nấm men sử dụng rất tốt nguồn phospho vô cơ là orthophosphate

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 28

Đối với nấm men Saccharomyces cerevisiae, để sinh trưởng tốt cần

lượng phospho dinh dưỡng có trong môi trường là 100-500 mg/l (với nguồn phosphor bổ sung là Na2HPO4)

 Nguồn Lưu huỳnh:

Lưu huỳnh là thành phần của một số acid amin trong phân tử protein

và là nhóm phụ (-SH) của một số enzyme CoA Trong môi trường nuôi cấy nấm men thường có (NH4)2SO4 làm nguồn amon và nguồn lưu huỳnh Hàm lượng lưu huỳnh cao (1 mg/l) kìm hãm quá trình nảy chồi Do vậy, khi sử dụng các nguồn lưu huỳnh dinh dưỡng cho nấm men phải thận trọng

 Kali, Canxi, Magie:

Thông thường ion K được bổ sung cùng với các muối phosphate hoặc sulphate, còn ion Ca2+ và Mg2+ thường có đủ trong nước sinh hoạt

 Các nguyên tố vi lượng:

Trong nước sinh hoạt bình thường có các ion này Mn nồng độ 1mg/l làm tăng lực hô hấp, 45-90 mg/l làm tăng lực lên men, tăng sinh tổng hợp enzyme, Mo- tăng khả năng sinh sản, Bo- tăng khả năng lên men Hỗn hợp

Li, Rb, Ni, Co làm tăng lượng sinh khối đáng kể

1.4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính nấm men.[7,13]

 Nhiệt độ:

Một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới hoạt tính của nấm men là nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của nấm men Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men rượu dao động trong khoảng 30-350C.[4]

 Nhiệt độ cao:

Nhiệt độ cao làm quá trình lên men diễn ra nhanh nhưng kết thúc sớm, lượng đường sót cao, do đó dễ bị nhiễm các vi sinh sinh vật khác

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 29

Khi lên men ở nhiệt độ 300C hoặc cao hơn, nấm men sớm bị thoái hóa hơn, tỷ lệ sống sót của nấm men ở cuối quá trình lên men thấp hơn so với lên men nhiệt độ thấp.[3]

Ở 350C sinh sản của nấm men bị ức chế, ở 400C sinh sản bị ngừng hoàn toàn.[4]

 Nhiệt độ thấp:

Giữa nhiệt độ và độ hiếu khí có quan hệ chặt chẽ với nhau Nấm men thường sinh trưởng mạnh mẽ ở thời gian đầu của quá trình lên men, trong thời gian này, nhiệt độ dịch quả khoảng 25-300C là thích hợp cho sự sinh trưởng và lên men của nấm men, nếu nhiệt độ thấp, nấm nem sinh trưởng chậm và lên men yếu Hoạt tính hô hấp của nấm men giảm khi nhiệt độ xuống thấp Cường độ hô hấp của nấm men ở 50C chỉ bằng 1/5 so với ở

300C Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp, nấm men chịu tác động ức chế của ethanol và các acid béo C8 và C10 tốt hơn

 pH môi trường: [7]

pH của môi trường lên men nói chung hay môi trường nuôi vi sinh vật nói riêng có ảnh hưởng tới đời sống của vi sinh vật Mỗi loại vi sinh vật hay nhóm vi sinh vật có khoảng pH tối thích khác nhau cho sinh trưởng

và phát triển

Giá trị pH ban đầu thích hợp cho nấm men Saccharomyces

cerevisiae trong rượu khoảng 5.5, nấm men có thể chịu được pH thấp,

nhưng nếu pH quá thấp sẽ là cho nấm men thay đổi hình dáng: tế bào trở nên nhỏ hơn, hình dạng tròn nhiều hơn, trong tế bào tích tụ chất béo

 Oxy hòa tan: [7]

Thời gian đầu nấm men sinh trưởng mạnh nhờ có lượng oxy của không khí hòa tan vào dịch lên men Thời gian sinh trưởng ở giai đoạn đầu lên men có cường độ hô hấp khá mạnh sau một thời gian cường độ hô hấp

Oxy cũng ảnh hưởng tới hoạt tính và sự sinh trưởng của nấm men

Cụ thể, một số enzyme tham gia vào quá trình sinh tổng hợp tế bào chỉ phản ứng với oxy

Tuy nhiên, nếu hàm lượng oxy quá cao sẽ kéo dài pha sinh trưởng, giảm tốc độ lên men và tăng hàm lượng đường sót trong rượu thành phẩm

 Rượu etylic :[7],[13]

Hàm lượng rượu etylic do nấm men tạo ra sẽ tích tụ trong môi trường ngày càng nhiều, từ đó làm nấm men sinh trưởng chậm, giảm hẳn hoạt tính thậm chí là ngừng sinh trưởng Các loại rượu khác cũng có khả năng sát khuẩn và ức chế nấm men

 Thành phần môi trường:

Thành phần dinh dưỡng trong dịch quả ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng và trao đổi chất trong tế bào nấm men Có thể chia thành 4 nhóm: nguồn carbon dinh dưỡng, nguồn nitơ dinh dưỡng, khoáng chất và các chất sinh trưởng (vitamin, acid amin,…) Bên cạnh các nguồn dinh dưỡng làm

cơ chất chính cho nấm men sinh trưởng,các thành phần khác cũng tham gia vào các hoạt động trao đổi chất và sinh tổng hợp trong tế bào như một số khoáng chất tham gia vào sự hình thành và hoạt hóa enzyme của tế bào nấm men

Saccharomyces cerevisiae có khả năng phát triển trên môi trường mà

nguồn carbon duy nhất là tinh bột, phát triển dễ hơn trên môi trường đường với nguồn nguyên liệu được nấu chín thì tốt hơn Một số giống nấm men

SVTH: Phạm Thị Nguyệt Trang 31

phân lập từ men thuốc bắc có khả năng sử dụng cả môi trường đường và môi trường tinh bột hoặc cấy trực tiếp vào thức ăn sống mà vẫn phát triển tốt