Tài liệu Hoàn thiện quy trình sản xuất cơm rượu nếp than

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ THÚY VI HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CƠM RƯỢU NẾP THAN Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CƠM RƯỢU NẾP THAN Giáo viên hướng dẫn Ths. Vũ Trường Sơn Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thúy Vi MSSV: C1200666 Lớp: CB1208L1 Cần Thơ, 2014 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ DUYỆT LUẬN VĂN Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Hoàn thiện quy trình sản xuất cơm rượu nếp than” do sinh viên NGUYỄN THỊ THÚY VI thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Cán bộ hướng dẫn ThS. Vũ Trường Sơn Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014 Chủ tịch hội đồng Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng i Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung và số liệu được trình bày trong luận văn là công trình nghiên cứu của tôi theo sự hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn. Người viết Nguyễn Thị Thúy Vi Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng ii Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM TẠ  Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, cũng như quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã truyền dạy cho em những kiến thức quý báu. Thầy cô đã tạo nhiều điều kiện cho chúng em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin chân thành gởi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Vũ Trường Sơn, Thầy trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ dạy cho em trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Nhờ sự chỉ dạy tận tình của Thầy đã giúp em bổ sung thêm kiến thức mới về công nghệ chế biến sản phẩm từ tinh bột và quá trình lên men cơm rượu nếp than. Ngoài ra, em cũng chân thành cám ơn tất cả các bạn đã giúp em rất nhiều trong việc đóng góp ý kiến để nhằm cùng nhau hoàn thiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thúy Vi Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng iii Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT Đề tài “Hoàn thiện quy trình sản xuất cơm rượu nếp than” với các nội dung nghiên cứu gồm: Ảnh hưởng của tỷ lệ nếp : nước, loại men, tỷ lệ men, sự tạo hình đến nồng độ chất khô hòa tan trong quá trình lên men, Đánh giá cảm quan sản phẩm. Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ nếp : nước là 1: 2,3 cho nồng độ chất khô hòa lớn nhất; loại men thích hợp cho quá trình lên men là men Cần Thơ với tỷ lệ bổ sung 1,5% so với hàm lượng chất khô của nếp, kết quả tạo hình thích hợp là vo viên. Từ khóa: cơm rượu, nếp than, men, độ brix. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng iv Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC DUYỆT LUẬN VĂN .............................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................ii LỜI CẢM TẠ .......................................................................................................................iii TÓM TẮT.............................................................................................................................iv MỤC LỤC .............................................................................................................................v DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT.........................................................................................viii DANH SÁCH BẢNG...........................................................................................................ix DANH SÁCH HÌNH .............................................................................................................x Chương 1: GIỚI THIỆU ........................................................................................................1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................................1 Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ....................................................................................2 2.1 NẾP THAN..................................................................................................................2 2.1.1 Nguồn gốc và cấu tạo............................................................................................2 2.1.1.1 Mày lúa nếp ...................................................................................................2 2.1.1.2 Vỏ trấu ...........................................................................................................3 2.1.1.3 Vỏ hạt.............................................................................................................3 2.1.1.4 Nội nhũ ..........................................................................................................3 2.1.1.5 Phôi ................................................................................................................3 2.1.2 Thành phần hóa học..............................................................................................3 2.1.2.1 Nước ..............................................................................................................3 2.1.2.2 Glucid.............................................................................................................4 2.1.2.3 Protein............................................................................................................4 2.1.2.4 Lipid...............................................................................................................4 2.1.2.5 Vitamin và chất khoáng .................................................................................5 2.2 BÁNH MEN THUỐC BẮC .......................................................................................5 2.2.1 Nấm men...............................................................................................................5 2.2.2 Nấm mốc...............................................................................................................6 2.2.3 Vi khuẩn................................................................................................................7 2.3 CƠ CHẾ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN CƠM RƯỢU NẾP THAN ...........................................................................................................7 2.3.1 Các quá trình vi sinh .............................................................................................7 2.3.2 Các quá trình sinh hóa ..........................................................................................7 2.4 MỘT SỐ BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN............................................9 2.4.1 Biến đổi vật lý.......................................................................................................9 2.4.2 Biến đổi về hệ vi sinh vật trong quá trình lên men ...............................................9 2.4.2.1 Giai đoạn 1: Hô hấp hiếu khí .........................................................................9 2.4.2.2 Giai đoạn 2: Hoạt động của vi khuẩn ..........................................................10 2.4.2.3 Giai đoạn 3: Hoạt động của nấm men trong điều kiện kị khí ......................10 2.4.3 Sự biến động về thành phần hoá học của cơm rượu ...........................................10 2.4.3.1 Hàm lượng protein hoà tan ..........................................................................10 2.4.3.2 Hàm lượng acid hữu cơ................................................................................10 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng v Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ 2.4.3.3 Sự thay đổi của hàm lượng rượu ethylic......................................................11 2.4.3.4 Sự thay đổi hàm lượng tinh bột, đường tổng số và hoạt tính  - amylase...11 2.4.3.5 Sự thay đổi hàm lượng glucose và hoạt tính của γ_amylase (glucoamylase) .................................................................................................................................11 2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN................................12 2.5.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ và chất lượng giống cấy ....................................................12 2.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ......................................................................................12 2.5.3 Ảnh hưởng của oxy.............................................................................................12 2.5.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch lên men .........................................12 2.5.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men.......................................................................13 2.5.6 Ảnh hưởng của pH..............................................................................................13 Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM....................................14 3.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .............................................................................14 3.1.1 Địa điểm, thời gian thực hiện .............................................................................14 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị và nguyên liệu .........................................................................14 3.1.2.1 Dụng cụ, thiết bị...........................................................................................14 3.1.2.2 Nguyên liệu..................................................................................................14 3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM...............................................................................15 3.2.1 Quy trình dự kiến ................................................................................................16 3.2.2 Thuyết minh quy trình ........................................................................................17 3.2.2.1 Vo sạch ........................................................................................................17 3.2.2.2 Ngâm nước...................................................................................................17 3.2.2.3 Nấu chín .......................................................................................................17 3.2.2.4 Làm nguội, phối trộn ...................................................................................17 3.2.2.5 Vo viên, ủ hở................................................................................................17 3.2.2.6 Ủ kín ............................................................................................................18 3.2.2.7 Sản phẩm......................................................................................................18 3.2.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm.............................................................................18 3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của tỷ lệ nếp : nước đến độ brix trong quá trình lên men.....................................................................................................................18 3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nguồn cung cấp nguyên liệu men giống đến độ brix trong quá trình lên men. ..............................................................................21 3.2.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của tỷ lệ men đến độ brix trong quá trình lên men...........................................................................................................................23 3.2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của khả năng tạo hình thích hợp trong quá trình lên men .....................................................................................................25 3.2.3.5 Đánh giá cảm quan sản phẩm .....................................................................27 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................................28 4.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1: ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ NẾP : NƯỚC ĐẾN HÀM LƯỢNG CHẤT KHÔ HÒA TAN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN .........................28 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2: ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN CUNG CẤP NGUYÊN LIỆU MEN GIỐNG ĐẾN ĐỘ BRIX TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN......................31 4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3: ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ MEN ĐẾN ĐỘ BRIX TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN ..................................................................................33 4.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TẠO HÌNH ĐẾN ĐỘ BRIX TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN........................................................36 4.5 ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN SẢN PHẨM....................................................................38 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................40 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng vi Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ 5.1 KẾT LUẬN................................................................................................................40 5.2 KIẾN NGHỊ...............................................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................43 PHỤ LỤC .............................................................................................................................xi Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng vii Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt CT Cần Thơ MT Mỹ Tho HG Hậu Giang HKCN Hình khối chữ nhật HSQT Hệ số quan trọng TB Trung bình TBCHS Trung bình có hệ số TBNT Trung bình nghiệm thức Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng viii Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học của chất béo có trong gạo nếp than................................... . 4 Bảng 2.2: Thành phần hóa học của gạo nếp than ................................................................ 5 Bảng 4.1: Độ ẩm của nguyên liệu và xôi nếp than ............................................................. 28 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của tỷ lệ nếp: nước và thời gian lên men đến độ brix ..................... 29 Bảng 4.3: Điểm trung bình có trọng lượng các mẫu thí nghiệm 1 ..................................... 30 Bảng 4.4: Sự biến đổi độ brix theo thời gian ủ men thu được từ các vùng nguyên liệu..... 31 Bảng 4.5: Điểm trung bình có trọng lượng của các mẫu ở thí nghiệm 2............................ 32 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ men và thời gian đến độ brix ............................................ 33 Bảng 4.7: Điểm trung bình có trọng lượng của các mẫu ở thí nghiệm 3............................ 35 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của sự tạo hình đến độ brix trong quá trình lên men....................... 36 Bảng 4.9: Điểm trung bình có trọng lượng của các mẫu ở thí nghiệm 4............................ 37 Bảng 4.10: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm .............................................................. 38 Bảng 4.11: Phân loại sản phẩm........................................................................................... 39 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng ix Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Endomycopsis fibuligen ..................................................................................... 6 Hình 2.2: Saccharomyces cerevisiae .................................................................................. 6 Hình 2.3: Aspergillus.......................................................................................................... 6 Hình 2.4: Penicillium.......................................................................................................... 6 Hình 2.5: Rhizopus ............................................................................................................. 6 Hình 2.6: Mucor.................................................................................................................. 6 Hình 2.7: Vi khuẩn lactic.................................................................................................... 7 Hình 2.8: Sơ đồ chuyển hóa tinh bột .................................................................................. 8 Hình 3.1: Nếp than.............................................................................................................. 14 Hình 3.2: Bánh men ............................................................................................................ 14 Hình 3.3: Sơ đồ quy trình dự kiến ...................................................................................... 16 Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 .................................................................................... 20 Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 .................................................................................... 22 Hình 3.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 .................................................................................... 24 Hình 3.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 .................................................................................... 26 Hình 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ nếp: nước và thời gian đến độ brix ................................... 29 Hình 4.2: Ảnh hưởng của loại men và thời gian đến độ brix ............................................. 32 Hình 4.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ men và thời gian đến độ brix ............................................ 34 Hình 4.4: Ảnh hưởng của tạo hình đến hàm lượng chất khô hòa tan ................................. 37 Hình 5.1: Quy trình kiến nghị ............................................................................................. 41 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng x Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong các sản phẩm lên men truyền thống ở Việt Nam, cơm rượu là một loại thức ăn rẻ tiền, có hương vị thơm ngon, hấp dẫn, có lợi cho đường tiêu hóa, là món ăn bổ dưỡng. Ở miền Nam, cơm rượu được làm thành viên có nước bao quanh, trong khi đó cơm rượu của người Bắc lại ở dạng khô hơn và xới lên như xôi. Cơm rượu là một loại thực phẩm có cồn không qua chưng cất, được chế biến từ gạo nếp theo cách dùng gạo nếp nấu chín thành xôi, để nguội và ủ với bánh men cho lên men, sự kết hợp giữa xôi nếp và bánh men qua quá trình ủ đã tạo ra hương thơm nồng, vị ngọt thanh. Quá trình lên men được thực hiện trong điều kiện tự nhiên. Cả vi sinh vật và vật chất sử dụng trong quá trình lên men tự nhiên rất phức tạp, không đồng đều về chủng loại và số lượng. Mặt khác, quá trình lên men tự nhiên là quá trình không kiểm soát được và chất lượng không ổn định, đồng nhất. Vì vậy, nội dung đề tài “Hoàn thiện quy trình chế biến cơm rượu từ nếp than” được tiến hành nhằm lựa chọn các thông số kỹ thuật để quy trình chế biến được hoàn thiện hơn. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Hoàn thiện quy trình chế biến trên cơ sở khảo sát các thông số kỹ thuật của quy trình (tỷ lệ nếp : nước, loại men và tỷ lệ men thích hợp cho quá trình lên men) và so sánh khả năng tạo hình (hình cầu và hình khối chữ nhật) để sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt nhất. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 1 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 NẾP THAN Gạo nếp than là loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ. Gạo nếp than gồm 4 loại:  Nếp cẩm Đức Hòa  Nếp đen Khánh Vĩnh  Nếp than Long Đất  Lúa lức nếp cẩm Hiện nay, dân vùng đồng bằng Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc của hạt. Theo cách này, nếp than được chia làm hai loại:  Nếp than đen huyền  Nếp than đỏ hồng Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế mà sản phẩm cơm rượu nếp than sẽ có màu của loại nếp làm ra (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Màu của nếp than là màu của anthocyanin. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH của môi trường. pH thấp anthocyanin có màu đỏ, chuyển sang không màu khi ở pH cao và thành xanh khi ở pH rất cao. Cụ thể pH=1, athocyanin thường ở dạng muối màu cam đỏ, pH=4÷5 athocyanin chuyển về dạng bazo không màu, pH=7÷8 ở dạng bazo màu xanh (Trần Thị Hồng Chúc, 2008). 2.1.1 Nguồn gốc và cấu tạo Nếp than có nguồn gốc thực vật, thuộc họ hòa thảo. Nếp thuộc loài Oryza Sativa. Nếp cấu tạo gồm 5 phần chính: mày lúa nếp, vỏ trấu, vỏ hạt, nội nhũ, phôi. 2.1.1.1 Mày lúa nếp Chiều dài không vượt quá 1/3 vỏ trấu. Mày dưới thường nhỏ và hẹp hơn. Mày trên thường rộng hơn được chia làm 2 3 răng. Hạt nếp to và bầu có mày rộng hơn loại thon dài. Tùy theo loại nếp và điều kiện canh tác mà mày có độ dài và độ dày khác nhau. Trong quá trình bảo quản do sự cọ sát giữa các hạt, phần lớn mày bị bung ra làm tăng tạp chất cho khối hạt (Trần Văn Chương, 2000). Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 2 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ 2.1.1.2 Vỏ trấu Vỏ trấu chiếm từ 19 21% khối lượng hạt, bao gồm các tế bào rỗng có thành hóa gỗ chứa chủ yếu là cellulose và chất xơ. Vỏ trấu cho phép nước truyền qua trong quá trình sấy khô hoặc làm ướt hạt. Vỏ trấu có tác dụng như một màng bảo vệ chống sự xâm nhập của nấm mốc và côn trùng ( Trần Như Khuyên, 2007). 2.1.1.3 Vỏ hạt Chiếm từ 1 2,5% khối lượng hạt, gồm nhiều lớp tế bào: một lớp tế bào hình chữ nhật nhỏ, sít, có chứa các sắc tố antocyan, flavon; một lớp tế bào có hình dạng không đều, xốp, dễ dàng cho ẩm đi qua. Lớp mỏng ngoài cùng của vỏ hạt có cấu tạo rất cứng không cho phép sự di chuyển của oxy, CO2, nước. Vì thế, vỏ hạt có tác dụng chống lại tác nhân oxy hóa và tác động của enzyme. Vỏ hạt chứa ít cellulose nhưng lại chứa nhiều hợp chất nitơ và đường (Trần Văn Chương, 2000). Lớp aleurone thuộc vỏ hạt và sẽ thành cám khi xát trắng. Lớp này chiếm 6 12% khối lượng hạt. Thành phần chính của lớp này là protein (35 45%), lipid (8 9), đường (6 8%), vitamin và tro (11 14%), cellulose (7 10%), pentozan (15 17%). (Trần Minh Tâm, 2002). 2.1.1.4 Nội nhũ Là thành phần dữ trữ chất dinh dưỡng của hạt. Trong nội nhũ chủ yếu là tinh bột (chiếm 90%) ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ lipid, muối khoáng, celluose,... Sự hiện diện của protein và tinh bột chịu trách nhiệm cho những thay đổi trong quá trình già của hạt. Lượng vitamin và muối khoáng trong nội nhũ không nhiều (Trần Minh Tâm, 2002). 2.1.1.5 Phôi Là thành phần riêng rẻ nằm trong nội nhũ, ở gốc dưới của hạt, thuộc loại đơn tử diệp (một lá mầm). Phôi gồm 4 phần chính: mầm phôi, rễ phôi, thân phôi và tử diệp. Có nhiệm vụ biến đổi chất dinh dưỡng dữ trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi mộng khi nảy mầm. Phôi chứa nhiều protein, lipid, vitamin (Trần Minh Tâm, 2002). 2.1.2 Thành phần hóa học 2.1.2.1 Nước Nước trong hạt nếp tồn tại ở hai dạng: nước liên kết và nước tự do. Nước liên kết có trong thành phần cấu tạo các chất và trong ống mao dẫn nhỏ, chiếm khoảng 13  14%, không gây khó khăn trong quá trình bảo quản mà chỉ để duy trì hoạt động bình thường của hạt (Lê Thị Kim Loan, 2010). Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 3 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ Nước tự do nằm bên ngoài thành phần cấu tạo các chất hay trong ống mao dẫn lớn, lượng nước này chỉ xuất hiện khi thủy phần của hạt vượt quá 13% (Lê Thị Kim Loan, 2010). 2.1.2.2 Glucid Là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần hạt lúa. Thành phần chủ yếu của glucid là tinh bột, ngoài ra còn có cellulose, carbohydrate,…Tinh bột có tính hút ẩm cao, khi có nước thì trương nở. Tinh bột có cấu tạo bởi amylose và amylopectin. Trong nếp chứa nhiều amylopectin (Trần Văn Chương, 2000). 2.1.2.3 Protein Chiếm khoảng 6 8%, protein trong nếp gồm 4 loại albumin, globulin, prolamin, glutein. Trong đó, glutein là chủ yếu chiếm 75  80%. Protein tập trung chủ yếu ở lớp aleurone và giảm dần vào tâm nội nhũ. Protein nếp là những chất háo nước có thể kết hợp với một lượng nước lớn trương nở thành thể keo hoặc gel protein. Protein dễ dàng biến tính dưới tác dụng của các tác động khác nhau như acid, kiềm, nhiệt độ. Khi đó, protein sẽ mất tính tan, tính háo nước, giá tri sinh học và giá trị dinh dưỡng giảm đi rõ rệt (Trần Như Khuyên, 2007). 2.1.2.4 Lipid Lipid chiếm 1,5 2% khối lượng hạt. Tập trung ở phôi và lớp aleurone. Trong nếp chứa 3 acid chủ yếu là acid oleic, acid linoleic, acid palmitic. Ngoài ra, còn một lượng rất nhỏ các acid steaic, acid myristic (Trần Minh Tâm, 2002). Thành phần hóa học của một số acid béo được thể hiện ở bảng 2.1. Bảng 2.1: Thành phần hóa học của chất béo có trong gạo nếp than Acid béo Chưa no No Hàm lượng (%) Oleic 41  45,6 Linoleic 27,6  36,7 Myristic 0,1  0,3 Palmitic 12,3  17,3 Stearic 1,8  2,6 Arachic 0,5 0,7 Linosteric 0,8  0,9 (Nguồn: http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-len-men-com-ruou-52940/) Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 4 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ 2.1.2.5 Vitamin và chất khoáng Trong nếp có chứa một số vitamin như B1, B6, PP,…tập trung ở vỏ lụa và phôi. Trong nội nhũ có chứa vitamin với tỷ lệ thấp do đó khi xay xát, gạo có hàm lượng viatmin rất nhỏ. Phần lớn vitamin bị tách ra theo cám gạo. Chất khoáng tồn tại dưới dạng muối hoặc hợp chất vô cơ. Được biểu thị bằng độ tro của hạt, tập trung phần lớn ở vở hạt (Trần Văn Chương, 2000). Thành phần hóa học của gạo nếp than được trình bày ở bảng 2.2. Bảng 2.2: Thành phần hóa học của gạo nếp than Thành phần Hàm lượng (%) Nước 14 Protein 8,2 Lipid 15 Glucid 74,9 Acid hữu cơ 0,6 Tro 0,8 (Nguồn: Nguyễn Văn Hiếu, 1993) 2.2 BÁNH MEN THUỐC BẮC Bánh men là một loại men rượu được sản xuất thủ công. Nguyên liệu chính để sản xuất men là: bột gạo, giống vi sinh vật. Bánh men gồm hai loại bánh men thuốc bắc và bánh men lá (Nguyễn Văn Hiếu, 1993). Bánh men thuốc bắc thường dùng cho chế biến cơm rượu, rượu nếp than. Thành phần gồm bột gạo, men giống, các vị thuốc bắc. Men giống được sử dụng 50 g, nước 580 ml cho một kg bột (Lê Nguyễn Đoan Duy, Lê Mỹ Hồng, 2012). Vị thuốc bắc cho vào bánh men có tác dụng kích thích sinh trưởng của vi sinh vật trong bánh men, có khả năng sát trùng, ngoài ra còn có tác dụng tạo hương vị đặc trưng cho món cơm rượu (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc bao gồm nấm men, nấm mốc và vi khuẩn. 2.2.1 Nấm men Trong mỗi gram nấm men có vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men. Chúng bao gồm hai chi khác nhau: Endomycopsis (chủ yếu là Endo. fibuligenes) Saccharomyces (chủ yếu là S. cerevisiae) Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 5 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ Endomycopsis: Endomycopsis fibuligenes là loài nấm men giàu enzyme amylase, glucoamylase. Do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa có khả năng rượu hóa (Lê Nguyễn Đoan Duy, Lê Mỹ Hồng, 2012). Saccharomyces: Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, raffinose, galactose. Chúng có khả năng lên men ở nhiệt độ cao (khoảng từ 36÷40 oC). Và có khả năng chịu được aicd (Lê Nguyễn Đoan Duy, Lê Mỹ Hồng, 2012). Hình 2.1: Endomycopsis fibuligenes Hình 2.2: Saccharomyces cerevisiae (Nguồn: https://www.vi.wikipedia.org) Các loài nấm men này có khả năng lên men các loại nguyên liệu khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn,…với lượng đường trong dung dịch từ 12÷14% có khi 1618%. Nhiệt độ lên men thích hợp 28 ÷ 32 oC. Ngoài hai loài nấm men trên, trong bánh men thuốc bắc còn có nhiều loài nấm men khác nhau. Chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển hóa đường thành rượu, tuy rằng sự chuyển hóa này rất thấp (Nguyễn Thị Hiền, 2004). 2.2.2 Nấm mốc Trong bánh men thuốc bắc có nhiều loài mốc khác nhau phát triển như: Aspergillus, Penicillium, Mucor và Rhizopus. Trong đó, Mucor và Rhizopus phát triển nhiều hơn cả. Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rouxii có khả năng chịu nhiệt cao (32÷35 oC), chúng có khả năng đường hóa và rượu hóa (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Hình 2.3: Aspergillus Hình 2.4: Penicillium Hình 2.5:Rhizopus Hình 2.6: Mucor (Nguồn: https://www.google.com.vn/search?q=Nam+moc) Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 6 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.3 Vi khuẩn Các loài vi khuẩn chủ yếu trong bánh men thuốc bắc là vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Các loài vi khuẩn thường làm chua môi trường. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, quá trình này có lợi vì pH môi trường do chúng tạo ra thích hợp cho sự phát triển của nấm men và nấm mốc. Tuy nhiên, pH xuống thấp lại ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men. Nếu trong dịch lên men có mặt của oxy thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid acetic (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Hình 2.7: Vi khuẩn Lactic (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?q=Vi+khuan) 2.3 CƠ CHẾ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN CƠM RƯỢU NẾP THAN 2.3.1 Các quá trình vi sinh Đây là quá trình sinh sản và sinh dưỡng của vi sinh vật. Quá trình này xảy ra rất nhanh ở giai đoạn đầu lên men. Sự phát triển mạnh các vi khuẩn ở giai đoạn này, kéo theo sự hình thành một số acid hữu cơ. Kết quả pH môi trường giảm xuống tạo điều kiện cho các loài nấm mốc phát triển. Song song đó các loài nấm men bắt đầu phát triển, tuy tốc độ phát triển của chúng có yếu hơn sự phát triển của nấm mốc. Các loại nấm mốc chỉ phát triển mạnh trong giai đoạn đường được tạo thành. Hay đúng hơn là cuối giai đoạn nấm mốc phát triển (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Việc phân ra các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc một cách rõ ràng là điều khó khăn. Thực tế việc phát triển các loài vi sinh vật trong khối nấm men diễn ra đồng thời nhưng sự phát triển đó không cùng một mức độ. Sự phát triển của chúng đòi hỏi sự tồn tại trong môi trường một lượng oxy nhất định. Chính vì vậy mà các vi sinh vật phát triển mạnh trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Nấm men cũng cần oxy để tăng sinh khối. Tuy nhiên, mức độ đó không cao như nấm mốc. Mặt khác, nấm men phát triển cần đường, do đó cần phải có thời gian để nấm mốc chuyển hóa đường từ tinh bột (Nguyễn Thị Hiền, 2004). 2.3.2 Các quá trình sinh hóa Trong quá trình lên men gạo nếp than xảy ra ba quá trình cơ bản. Quá trình chuyển tinh bột thành đường, quá trình rượu hóa và quá trình chuyển các thành phần khác thành acid hữu cơ. Trong đó có hai quá trình tạo acid hữu cơ cơ bản: Quá trình tạo Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 7 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT - 2014 Trường Đại học Cần Thơ acid acetic và quá trình tạo acid lactic. Quá trình tạo acid lactic mạnh hơn quá trình tạo acid acetic. Cả hai quá trình này xảy ra với cường độ không mạnh, vì giai đoạn đầu lượng đường trong khối lên men chưa cao nên việc chuyển hóa không xảy ra mạnh. * Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường: Do sự phát triển của nấm mốc và sự phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột được chuyển hóa thành đường. Các loài nấm mốc và nấm men này trong quá trình phát triển tạo ra rất nhiều enzyme amylase, glucoamylase. Các enzyme này hoạt động rất thuận lợi trong giai đoạn đầu và kéo dài suốt thời gian đường hóa. Bản chất của các enzyme này là enzyme cảm ứng. Do đó, nguyên liệu là loại chứa nhiều tinh bột, kích thích quá trình sinh tổng hợp rất mạnh mẽ. Điểm quan trọng thứ hai là các enzyme này chịu sự điều khiển bởi sản phẩm cuối cùng là glucose. Bình thường glucose sẽ ức chế phản ứng thủy phân tinh bột. Nhưng các loài nấm mốc Mucor rouxxi, Rhizopus delamar, nấm men thuộc Endomycopsis có khả năng chuyển hóa đường thành rượu, các loài nấm men Saccharomyces cũng rất tích cực chuyển hóa đường glucose thành rượu. Kết quả là lượng đường glucose được tạo thành bao nhiêu, ngay lập tức được chuyển hóa thành cồn, một phần được phục vụ cho sinh sản và phát triển của chính các loài vi sinh vật đó. Do đó, trong khối lên men này thường không xảy ra cơ chế kiềm hãm ngược bởi glucose (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Phương trình tổng quát: + H2 O + H2 O (C6H10O5)n (C6H10O5)x α-amylase Tinh bột C12H22O11 C6H12O6 γ-amylase β-amylase Dextrin ( x < n) + H2 O Maltose Glucose Hình 2.8: Sơ đồ chuyển hóa tinh bột *Quá trình chuyển hóa đường thành rượu: Nhóm vi sinh vật tham gia quá trình chuyển bao gồm Saccharomyces, Mucor, Rhizopus, Endomycopsis. Trong đó các loài nấm men Saccharomyces đóng vai trò cơ bản. Nấm men thủy phân đường theo lộ trình đường phân cho ra pyruvat, pyruvat tiếp tục chuyển hóa thành acetaldehyde và cuối cùng cho ra rượu ethylic. Các nguyên liệu chứa tinh bột, trước hết phải được chuyển hóa thành đường glucose (Lê Nguyễn Đoan Duy, Lê Mỹ Hồng, 2012). Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 8