BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU ĐẾ
TỪ KHOAI LANG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. NGÔ THỊ PHƯƠNG DUNG
SINH VIÊN THỰC HIỆN
VÕ THỊ TÚ TRINH
MSSV: 3092519
LỚP: CNSH K35
Cần Thơ, Tháng 12/2012
PHẦN KÝ DUYỆT
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
TS. Ngô Thị Phương Dung
Võ Thị Tú Trinh
XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………....................
Cần Thơ, ngày tháng
năm
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM TẠ
Hoàn thành một đề tài luận văn tốt nghiệp là một phần quan trọng đánh giá sự
tiến bộ và hoàn thiện của một sinh viên đại học. Quá trình làm luận văn là cả một
khoảng thời gian dài kiểm tra lại kiến thức, học hỏi và trao dồi kỹ năng, là hành trang
quan trọng để bước vào công việc thực tế.
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp đại học này, ngoài sự cố gắng của chính bản
thân tôi còn có sự đóng góp rất quan trọng của nhiều người, mà nếu thiếu đi sự ủng hộ
và giúp đỡ tận tình đó tôi sẽ không thể thành công trong công việc của mình.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến:
- Cô Ngô Thị Phương Dung và Thầy Huỳnh Xuân Phong đã tận tình hướng dẫn
tôi về kiến thức, kỹ năng cũng như động viên về tinh thần cho tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn.
- Các Thầy Cô, Anh Chị hướng dẫn trong các phòng thí nghiệm Viện NC&PT
CNSH đã tận tình hỗ trợ trang thiết bị cho tôi hoàn thành luận văn.
- Các Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong những năm học tập dưới mái
trường đại học.
- Các Thầy Cô, Anh Chị cao học, bạn sinh viên công tác và học tập tại Viện
NC&PT CNSH đã thăm hỏi và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
- Thầy Trần Vũ Phương và các bạn sinh viên lớp Công nghệ Sinh học khóa 35 là
chỗ dựa tinh thần, nguồn động viên to lớn, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong hoạt động
và học tập, giúp tôi hoàn thành tốt luận văn.
- Những người thân trong gia đình tôi đã cảm thông, chia sẽ, giúp tôi an tâm và
có lòng tin hoàn thành 4 năm đại học và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân
thành cảm ơn. Chúc mọi người sức khỏe và thành đạt.
Sinh viên
Võ Thị Tú Trinh
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
TÓM TẮT
Rượu là một thức uống lên men truyền thống của dân tộc Việt Nam. Nguyên liệu
dùng để nấu rượu thường là các loại ngũ cốc chứa nhiều tinh bột như; gạo, nếp, tấm,..
Ngoài ra, rượu cũng có thể làm rượu từ các loại trái cây chứa nhiều đường. Nhằm tận
dụng nguồn nguyên liệu khoai lang dồi dào và rẻ tiền cũng như tạo ra sản phẩm rượu
đặc trưng từ sự phối hợp giữa gạo và khoai lang. Đề tài cũng góp phần hoàn thiện
quy trình sản xuất rượu đế từ khoai lang. Với mục đích trên, đề tài “Nghiên cứu quy
trình sản xuất rượu đế từ khoai lang” được thực hiện. Kết quả đã xác định được tỷ lệ
chủng bột mốc Amylomyces rouxi và bột men Saccharomyces cerevisiae vào cơ chất
thích hợp theo tỷ lệ 0,8:0,2. Ở giai đoạn đường hóa xác định được tấm là cơ chất thích
hợp và khoai lang tím là loại khoai lang thích hợp trong năm loại khoai lang được
khảo sát. Ngoài ra, bước đầu đã lên men thử nghiệm mẻ lớn (3kg tấm và 15kg khoai
lang tím) tại phòng thí nghiệm thu được 5,2 lít rượu 70% (v/v), hiệu suất là 67,4% và
độ rượu dịch lên men đạt 12,44% (v/v), kết quả thử nghiệm tại nông hộ thu được 7,5
lít rượu 43% (v/v), hiệu suất là 59,74% và độ rượu dịch lên men đạt 11,55% (v/v).
Từ khóa: Amylomyces rouxii, khoai lang, tấm, rượu, Saccharomyces cerevisiae
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
i
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
MỤC LỤC
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM TẮT .................................................................................................................... i
MỤC LỤC................................................................................................................... ii
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. vii
Chương 1. GIỚI THIỆU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề........................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................... 1
Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................................ 3
2.1. Giới thiệu về rượu lên men từ khoai lang ......................................................... 3
2.2. Nguyên liệu...................................................................................................... 6
2.2.1 Gạo ........................................................................................................... 6
2.2.2. Khoai lang................................................................................................ 7
2.2.3. Nước ........................................................................................................ 9
2.3. Vi sinh vật lên men rượu .................................................................................. 9
2.3.1. Nấm mốc.................................................................................................. 9
2.3.2. Nấm men.................................................................................................10
2.3.3. Vi khuẩn..................................................................................................11
2.4. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men rượu ....................................................11
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu...........................................14
Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................16
3.1. Phương tiện thí nghiệm ...................................................................................16
3.1.1. Thời gian và địa điểm..............................................................................16
3.1.2. Nguyên liệu.............................................................................................16
3.1.3. Hóa chất ..................................................................................................16
3.1.4. Thiết bị và dụng cụ..................................................................................16
3. 2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................17
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
ii
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
3.2.1. Quy trình bố trí thí nghiệm dự kiến .........................................................17
3.2.2. Khảo sát tỷ lệ bột mốc và bột men khi chủng vào nguyên liệu ................19
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu tấm và loại gạo trong quy trình sản
xuất rượu đế từ khoai lang….............................................................................21
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu khoai lang trong quy trình sản xuất
rượu đế từ khoai lang ........................................................................................23
3.2.5. Thử nghiệm sản xuất rượu đế từ khoai lang ở quy mô phòng thí nghiệm
và nông hộ ........................................................................................................24
3.2.6. Phương pháp phân tích ............................................................................24
Chương IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................25
4.1. Tỷ lệ bột mốc và bột men khi chủng vào nguyên liệu......................................25
4.2. Ảnh hưởng của nguyên liệu tấm và gạo trong quy trình sản xuất rượu đế từ
khoai lang.............................................................................................................. 27
4.3. Ảnh hưởng của nguyên liệu khoai lang trong quy trình sản xuất rượu đế từ
khoai lang ..............................................................................................................29
4.4. Đánh giá chất lượng rượu đế từ khoai lang......................................................31
4.4.1. Kết quả năng suất ....................................................................................32
4.4.2. Phân tích hóa lý.......................................................................................33
4.4.3. Đánh giá cảm quan..................................................................................35
4.4.4. Đánh giá khả năng ứng dụng của quy trình..............................................36
Chương V . KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................37
5.1. Kết luận ...........................................................................................................37
5.2. Đề nghị ............................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................38
PHỤ LỤC......................................................................................................................
PHỤ LỤC 1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LÝ HÓA
PHỤ LỤC 2. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN
PHỤ LỤC 3. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM - TCVN 7043:2002. RƯỢU TRẮNG
QUI ĐỊNH KỸ THUẬT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
iii
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
PHỤ LỤC 4. KẾT QUẢ THỐNG KÊ
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
iv
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo...........................................................................7
Bảng 2. Thành phần hóa học trung bình của khoai lang ...............................................8
Bảng 3. Tỷ lệ bột mốc và bột men khi chủng vào nguyên liệu ................................... 19
Bảng 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột mốc và bột men khi chủng vào nguyên liệu............ 25
Bảng 5. Sự thay đổi độ Brix, pH và độ rượu của tấm và 4 loại gạo trong quy trình sản
xuất rượu đế từ khoai lang ............................................................................28
Bảng 6. Khả năng ảnh hưởng của nguyên liệu khoai lang trong quy trình sản xuất rượu
đế từ khoai lang............................................................................................ 30
Bảng 7. Kết quả năng suất của rượu đế từ khoai lang................................................ 33
Bảng 8. Kết quả phân tích hóa lý rượu đế từ khoai lang ............................................. 34
Bảng 9. Kết quả đánh giá cảm quan rượu đế từ khoai lang sản xuất tại phòng thí
nghiệm .........................................................................................................35
Bảng 10. Kết quả đánh giá cảm quan rượu đế từ khoai lang sản xuất tại nông hộ......35
Bảng 11. Bảng các hóa chất thêm vào bình định mức xác định methanol trong rượu.pl3
Bảng 12. Bảng pha methanol theo nồng độ (%) .......................................................pl 4
Bảng 13. Bảng các hóa chất xác định furfurol..........................................................pl 8
Bảng 14. Bảng số điểm cho tương ứng với từng bậc đánh giá đối với mỗi chỉ tiêu chất
lượng cảm quan........................................................................................pl 11
Bảng 15. Bảng hệ số quan trọng của từng chỉ tiêu..................................................pl 12
Bảng 16. Bảng quy định đánh giá theo mức chất lượng rượu .................................pl 13
Bảng 17. Yêu cầu cảm quan...................................................................................pl 15
Bảng 18. Các chỉ tiêu hoá học của rượu trắng ........................................................pl 15
Bảng 19. Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng ................................................pl 16
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
v
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Quy trình lên men rượu Shochu (Yoshizaki, 2011)..........................................5
Hình 2. Quy trình bố trí thí nghiệm tổng quát ............................................................18
Hình 3. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ bột nấm mốc và bột nấm men khi chủng vào
nguyên liệu................................................................................................... 20
Hình 4. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát khả năng ứng dụng của tấm và 4 loại gạo............. 22
Hình 5. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát khả năng ứng dụng 5 loại khoai lang.................... 23
Hình 6. Cơm sau khi hấp được chủng với bột nấm mốc Amylomyces rouxii............... 27
Hình 7. Cơm được chủng với bột nấm mốc Amylomyces rouxii sau 2 ngày................ 27
Hình 8. Dịch lên men sau lên men lần 1..................................................................... 29
Hình 9. Dịch lên men sau lên men lần 2 sau 1 giờ...................................................... 31
Hình 10. Dịch lên men sau lên men lần 2................................................................... 31
Hình 11. Dịch lên men lần 2 sau khi ly tâm................................................................ 31
Hình 12. Rượu thành phẩm ........................................................................................ 32
Kho tài li u mi n phí c a Ket-noi.com blog giáo d c, công ngh
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
vi
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Khó có thể biết được rượu ra đời từ lúc nào, ở đâu, song nói về rượu, về tác
dụng chữa bệnh, về văn hóa uống rượu thì tất cả các dân tộc trên thế giới đều có. Ở
Việt Nam, rượu gắn với sinh hoạt cộng đồng, với các nghi lễ, hội hè, đình đám, với
những lời thề ước, nhưng nếu uống rượu quá đà cũng gây nhiều phiền lụy. Chính vì
vậy, chẳng biết tự bao giờ, rượu đã đi đời sống văn hóa của người bình dân và bằng
cách này hay cách khác nó đã tồn tại trong cộng đồng người Việt nói chung, trong đó
có người dân đồng bằng sông nước Cửu Long.
Người Việt có câu “Vô tửu bất thành lễ” để nhấn mạnh tầm quan trọng của rượu
trong lễ nghi giao tiếp. Mỗi địa phương trên đất nước ta đều có những loại rượu rất đặc
trưng và trở thành niềm tự hào của người dân xứ sở. Một số rượu nổi tiếng như Làng
Vân, Mẫu Sơn, Thổ Hà, Tạnh Xá, Nga Sơn, Kim Long, Làng Chuồn, Đá Bạc, Bồng
Sơn, Bầu Đá, Gò Đen, Phú Lễ, Xuân Thạnh, Tân Lộc, Văn Điển, Bó Nặm, Trương Xá,
táo mèo Sapa,... Nguyên liệu để nấu rượu thường là gạo, nếp. Ngoài ra nguồn nguyên
liệu tinh bột từ khoai lang cũng được dùng để lên men rượu. Rượu Shochu là một loại
rượu chưng cất của Nhật Bản. Loại rượu này thường được chưng cất từ lúa mạch,
khoai lang hay gạo. Rượu Shochu đang ngày càng nổi tiếng ở các nước trên thế giới vì
hương vị dễ chịu và dễ uống, hơn nữa tận dụng được các nguồn nguyên liệu tinh bột từ
khoai lang tạo nên sản phẩm đặc trưng.
Ở Đồng bằng Sông Cửu Long, khoai lang được trồng ở nhiều nơi với năng suất
khá cao, đặc biệt là ở huyện Bình Minh và Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. Nhằm tận dụng
nguồn nguyên liệu khoai lang dồi dào và rẻ tiền, bước đầu thử nghiệm lên men rượu
đế từ khoai lang với bột nấm mốc Amylomyces rouxii và bột nấm men Saccharomyces
cerevisiae, do đó đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu đế từ khoai lang” được
thực hiện.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là khảo sát khả năng lên men của bột nấm mốc và bột nấm
men thuần trên các loại nguyên liệu gạo và khoai lang khác nhau để chọn ra loại gạo
và khoai lang tốt nhất và đồng thời khảo sát về tỷ lệ phối trộn giữa bột mốc và bột men
thuần trong quy trình lên men rượu đế từ khoai lang.
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
1
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
Để thực hiện mục tiêu trên đề tài dự kiến thực hiện theo các bước sau:
Khảo sát tỷ lệ bột mốc và bột men khi chủng vào nguyên liệu.
Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu tấm và gạo trong quy trình sản xuất
rượu đế từ khoai lang.
Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu khoai lang trong quy trình sản xuất
rượu đế từ khoai lang.
Thử nghiệm sản xuất rượu đế từ khoai lang ở quy mô phòng thí nghiệm và
nông hộ.
Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
2
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về rượu lên men từ khoai lang
Rượu Shochu là một loại rượu chưng cất của Nhật Bản. Loại rượu này thường
được chưng cất từ lúa mạch, khoai lang, hay gạo. Một số vùng sử dụng loại đường
vàng, kiều mạch hay maron để làm rượu Shochu. Thông thường loại rượu này có
nồng độ khoảng 25% (thấp hơn rượu whisky hay vodka nhưng mạnh hơn rượu nho
và rượu sake). Rượu Shochu được chưng cất nhiều lần và được sử dụng trong việc
pha trộn lại với nhau và nồng độ rượu có thể lên đến 35% độ cồn theo thể tích, tùy
theo nhu cầu và mục đích sử dụng. Mặc dù vùng phía nam đảo Kyushu là gốc của
rượu shochu nhưng loại rượu này cũng sản xuất tại mọi nơi ở Nhật Bản.
Trong tiếng Nhật Bản chữ Shochu là chữ lấy theo âm từ chữ Thiêu Tửu trong
tiếng Trung Hoa. Chữ này có nghĩa là loại rượu nóng cháy miệng. Chữ Thiêu Tửu
này cũng được sử dụng cho tên gọi rượu Soju của Hàn Quốc.
Lịch sử của rượu Shochu
Một bản gỗ khắc về rượu Shōchū tại đền thờ Kōriyama Hachiman. Bản gỗ
này được hai thợ mộc ký tên và đánh dấu này 11 tháng 8 năm thứ 2 của triều đại
Vĩnh Lộc vào năm 1559.
Theo lịch sử văn tự ghi lại thì rượu Shōchū được sản xuất trễ nhất là vào thế
kỷ thứ 16. Kagoshima được cho nơi mà rượu Shochu ra đời và Shochu được cho là
đã trở thành một phần của cuộc sống hàng ngày của người dân Nhật Bản.
Phân loại Shochu
Luật thuế rượu của Nhật Bản vào tháng 4 năm 2006 đã định nghĩa 2 loại rượu
Shochu (cũng còn được gọi là rượu trắng) như sau:
- Honkaku Shochu (Authentic Shochu): Là loại rượu chưng cất một lần, có
nguồn gốc từ vùng Kyushu, được chưng cất một lần nên mùi thơm của nguyên liệu
vẫn còn giữ được. Shochu ban đầu được sản xuất theo quy mô nhỏ ở từng hộ gia
đình trước khi tập trung sản xuất các các sản phẩm thương mại.
- Rượu trắng (White Liquor): Rượu được chưng cất nhiều lần và thường được gọi
là "vodka Nhật" do hương vị của nó trung tính. Loại này thường được gọi là Kohrui.
Ngoài ra, còn phân loại shochu theo nguyên liệu:
- Shochu làm từ gạo (Mễ Thiêu Trữu): Có cùng nguyên liệu sử dụng như rượu
sake, vị đậm.
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
3
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
- Shochu làm từ lúa mạch (Mạch Thiêu Trữu): Ít đặc biệt hơn loại rượu Shochu
gạo và dễ uống hơn.
- Shochu làm từ đường nâu (Đường Thiêu Trữu): Có vị nhẹ và không có vị
ngọt. Ngày nay rượu này được làm trên khắp các đảo.
- Shochu làm từ lúa kiều mạch (Soba Shochu): Vị của loại rượu Shochu kiều
mạch nhẹ hơn loại rượu Shochu làm từ lúa mạch.
- Rượu Shochu Làm Từ Khoai Tây (Dụ Thiêu Trữu): Loại rượu này có vị mạnh
và mùi đặc biệt, và do đó thường có 2 loại người thích hoặc không thích loại rượu này.
Cách uống Shochu
- Uống rượu nguyên chất: không thêm gì vào cả.
- Pha với nước nóng: Pha Shochu (25%) với nước nóng với tỷ lệ 6:4 thu được
loại thức uống có độ rượu khoảng 15%. Ở dạng này sẽ làm tăng được vị ngọt và hương
thơm của Shochu đồng thời nhiệt độ rượu giống như loại Kan của sake. Khi pha rượu
này cần cho nước nóng vào cốc sứ trước khi rót rượu Shochu vào.
- Pha với nước lạnh: Pha với nước là phương pháp phổ biến nhất để thưởng thức
Shochu mà vẫn giữ được hương thơm của rượu. Sau khi pha, rượu tạo cảm giác mát
cho người uống, do đó nó thích hợp uống vào mùa nóng. Rượu Shochu sau khi được
pha với nước sẽ cho cảm giác dịu hơn khi uống.
- Uống với đá lạnh: Đây là cách uống Shochu hoặc Awamori (loại Shochu đặc
biệt của vùng Okinawa) với đá. Rượu sau khi được làm lạnh sẽ tạo cảm giác mát và
ngon hơn cho người uống. Cần chú ý một điểm là nên cho rượu Shochu vào trong tủ
lạnh trước khi uống theo phương pháp này.
- Cocktail Shochu: Khi pha Shochu với các loại đồ uống khác người ta gọi chung
là cocktail Shochu. Pha Shochu với nước trà, chanh, dâu và các loại nước trái cây khác
sẽ tạo cảm giác sảng khoái dễ chịu hơn cho người uống. Cocktail Shochu cũng thích
hợp khi uống trong các bữa tiệc đông người.Với đặc tính tự do pha chế, có thể tự do
làm một loại cocktail Shochu riêng đặc trưng mà không theo khuôn mẫu công thức
nào.
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
4
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
Quy trình lên men rượu Shochu
Gạo koji
Lên men lần 1
Gạo trắng
Gạo koji
Nước
Vo sạch
Nấm men
Ngâm nước
Dịch
Dịchlên
lênmen
mensơ
lầncấp
1
Rút nước
Ủ
Hấp
Lên men lần 2
Để nguội
Chủng giống
Nước
Khoai lang hấp
Nguyên liệu chính
Nấm mốc koji
Ủ
Dịch lên men lần 2
Gạo koji
Ủ
Chưng cất
Shochu khoai lang
Hình 1. Quy trình lên men rượu Shochu (Yoshizaki et al., 2011)
Thuyết minh quy trình
Sản xuất koji
Phân tử tinh bột là một chuỗi dài, tế bào nấm men không thể phân giải những
chuỗi phân tử tinh bột này và chuyển hoá chúng thành rượu và CO2 được. Vì vậy,
chúng phải được cắt thành 2 hoặc 3 chuỗi phân tử nhỏ hơn bởi enzyme được tạo ra từ
koji. Những chuỗi phân tử này không còn là tinh bột nữa mà bây giờ là các dạng
đường khác nhau và được phân giải bởi tế bào nấm men.
Gạo trắng được ngâm trong nước 1 giờ để rửa sạch bụi bẩn và lọai tạp chất để
chuẩn bị cho quá trình hấp. Mục đích chính của quá trình ngâm là để cho gạo hút đủ
lượng nước cần cho quá trình hấp. Lượng nước chứa trong gạo sau khi ngâm ảnh
hưởng đáng kể đến kết quả hấp gạo. Điều này lần lượt ảnh hưởng đến trạng thái của
koji.
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
5
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
Gạo được hấp trong 1 giờ, sau đó để nguội đến khoảng 40oC. Quá trình hấp làm
cho hạt gạo trở nên mềm hơn, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho koji và nấm men
hoạt động tốt hơn. Trạng thái của gạo sau khi hấp (độ mềm xốp hay độ rắn chắc) ảnh
hưởng đến từng bước tiếp theo trong quy trình sản xuất rượu Shochu.
Chủng bào tử Aspergillus kawachii vào gạo hấp. Sau đó gạo được chuyển vào
một căn phòng ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Trong quá trình nuôi ủ koji,
nhiệt độ ban đầu của gạo koji được giữ ở 35oC. Nhiệt độ tăng từ từ trong 16 giờ đầu
tiên. Khi koji đạt 40 - 42 oC, nhiệt độ của koji được kiểm soát ở 37 oC trong 20 giờ bằng
cách thông gió phòng, sau đó koji được làm lạnh từ từ để nhiệt độ phòng trong 2 giờ.
Lên men lần 1 ( fermentation)
Koji đã chuẩn bị được bổ sung nước và men giống lên men trong 3 ngày ở 30 oC
(lên men).
Lên men lần 2 (second fermentation)
Khoai lang được hấp trong 1 giờ. Nghiền khoai lang đã hấp với nước và phối trộn
vào dịch lên men lần 1 thì thu được dịch lên men lần 2 (second mash), trộn đều, tiến
hành lên men 7 ngày.
Khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành chưng cất để thu rượu. Nồng độ cồn
trong sản phẩm chưng cất đạt khoảng 37%. Sản phẩm chưng cất được lọc và pha loãng
được rượu 25%.
Quá trình chưng cất rượu
Quá trình chưng cất nhằm tách hỗn hợp rượu, nước và các tạp chất có nhiệt độ sôi
khác nhau để thu được ethanol. Vì nhiệt độ sôi và bốc hơi của rượu là khoảng 78 oC
còn nước là 100 oC nên rượu sẽ bay hơi trước và thu lấy rượu này. Quá trình chưng cất
được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợp lên men, rượu bay hơi lên được dẫn qua
ống dẫn và làm lạnh bằng cách cho qua bồn nước để ngưng tụ rượu. Rượu thu được
trong suốt, có mùi đặc trưng và nồng độ rượu giảm dần theo thời gian chưng cất.
2.2. Nguyên liệu
2.2.1. Gạo
Gạo là một sản phẩm lương thực thu từ cây lúa. Hạt gạo thường có màu trắng,
nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều dinh dưỡng. Hạt gạo chính là nhân của thóc sau khi xay
để tách bỏ vỏ trấu. Hạt gạo sau khi xay được gọi là gạo lứt hay gạo lật, nếu tiếp tục xát
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
6
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
để tách cám thì gọi là gạo xát hay gạo trắng. Gạo là lương thực phổ biển của gần một
nửa dân số thế giới.
Ở Việt Nam có các loại gạo nổi tiếng như: gạo nếp, gạo nếp cái hoa vàng, gạo
nếp cẩm, gạo nếp nương, gạo tẻ, gạo tám thơm Hải Hậu Nam Định, gạo tám Thái, gạo
tám Điện Biên, gạo nàng thơm chợ Đào (ở xã Mỹ Lệ, huyện Cần Đước, tỉnh Long
An), gạo thơm Đài Loan, gạo Hương Lài, gạo Dự Hương,... Mỗi loại gạo có một
hương vị thơm ngon đặc trưng cho từng vùng trồng chúng.
Gạo có thành phần chính là tinh bột: Hàm lượng tinh bột chiếm khoảng 62,4%.
Tinh bột được cấu tạo bởi amylose và amylopectin. Amylose có cấu tạo mạch thẳng và
có nhiều trong gạo tẻ. Amylopectin có cấu tạo mạch nhánh và có nhiều ở gạo nếp.
Protein: Các giống gạo Việt Nam có hàm lượng protein chủ yếu khoảng 7 - 8%.
Các giống gạo nếp có hàm lượng protein cao hơn gạo tẻ.
Lipid: Chủ yếu ở lớp vỏ gạo. Nếu ở gạo xay là 2,02% thì ở gạo đã xát chỉ còn
0,52%.
Vitamin: Trong gạo còn có một số vitamin nhất là vitamin nhóm B như B1, B2,
B6, PP,... Lượng vitamin B1 là 0,45mg/100 hạt (trong đó ở phôi 47%, vỏ cám 34,5%,
hạt gạo 3,8%).
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo
Thành phần
%
Tinh bột
62,4
Protein
7,9
Lipid
2,2
Cellulose
9,9
Nước
11,9
Tro
5,7
(Nguồn: http://www.vaas.org.vn, ngày 12/06/2012)
2.2.2. Khoai lang
Khoai lang (danh pháp khoa học: Ipomoea batatas L, họ Convolvulaceae, là một
loài cây với các rễ củ, lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, được gọi là củ khoai lang và
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
7
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
nó là một nguồn cung cấp rau ăn, củ quan trọng, được sử dụng trong vai trò của cả rau
lẫn lương thực.
Khoai lang dễ trồng. Mỗi năm trồng được nhiều vụ trong đó vụ đông xuân và thu
đông là hai vụ chính. Khoai lang cũng có nhiều loại, thường dựa vào màu sắc vỏ mà có
tên riêng như khoai lang nghệ, trắng, bột,…
Cấu tạo và thành phần hóa học: Cấu tạo khoai lang gồm 3 phần: vỏ lụa, vỏ cùi và
thịt củ.
- Vỏ lụa chiếm khoảng 1%, vỏ cùi 5 - 10% trọng lượng toàn củ. Vỏ lụa gồm
những tế bào thành dày chứa sắc tố, tùy theo giống mà chứa các sắc tố khác nhau. Cấu
tạo thành tế bào chủ yếu là cellulose có tác dụng giữ cho khoai khỏi tác động từ bên
ngoài và chậm mất nước.
- Lớp vỏ cùi gồm nhũng tế bào thành mỏng chứa tinh bột, nguyên sinh chất và
dịch thể (mủ). Trong dịch thể có nhiều chất khác nhau như tamin, sắc tố, enzyme,…
hàm lượng tinh bột trong các tế bào này ít hơn so với các tế bào thịt củ.
- Thịt củ gồm các tế bào nhu mô chứa tinh bột, các chất nitơ và một số chất vi
lượng khác. Tùy theo từng củ mà giữa các lớp tế bào nhu mô đôi khi còn có các lớp tế
bào thành dày cấu tạo chủ yếu là cellulose. Các lớp này thường chạy dọc theo củ. Tinh
bột của khoai lang chủ yếu ở phần thịt củ.
Bảng 2. Thành phần hóa học trung bình của khoai lang
Thành phần
%
Nước
58,1
Glucid
27,9
Protid
1,6
Chất béo
0,5
Cellulose
0,9
Tro
1,0
(Nguồn: Bùi Đức Lợi et al., 2007)
Trong sản xuất rượu thì thành phần quan trọng nhất là glucid lên men được, gồm
tinh bột và một số đường.
Thành phần hóa học của khoai lang dao động trong khoảng rộng tùy thuộc giống,
đất nơi trồng, điều kiện chăm sóc và mức độ già. Khi khoai già, lượng nước khoảng 60
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
8
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
- 75% tùy theo loại, tinh bột 15 - 31%. Khoai lang có đường 5 - 10% chủ yếu là
glucose. Trong khoai cũng có hệ enzyme phức tạp, sau khi thu hoạch, các enzyme đều
hoạt động mạnh nhưng manh hơn cả là amylase. Do amylase phân hủy tinh bột thành
đường nên sau khi thu hoạch lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tăng
(Bùi Đức Lợi et al., 2007).
Một số loại khoai lang được trồng nhiều ở Đồng bằng Sông Cửu Long:
Khoai lang trắng
Khoai lang vàng (khoai lang đỏ, khoai lang nghệ)
Khoai lang tím
Khoai lang Như Ngọc
Khoai lang sữa
2.2.3. Nước
Nước là một thành phần quan trọng trong việc sản xuất rượu. Chất lượng của
nước ảnh hưởng trực tiếp đến rượu. Nhiều loại nước khác nhau được sử dụng trong
quy trình sản xuất rượu. Trong quá trình lên men, trong quá trình chưng cất và sử dụng
để đóng chai. Nước sử dụng trong việc lên men phải trong và không có acid nitrous,
ammonium nitrogen. Nước sử dụng khi chưng cất, ngoài các tiêu chuẩn trên còn phải
không có chất sắt, mangan và vi khuẩn. Nước ngầm (như nước giếng) được sử dụng
trong quy trình lên men và chưng cất.
2.3. Vi sinh vật lên men rượu
2.3.1. Nấm mốc
Nấm mốc có mặt chủ yếu là chủng Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus,
Amylomyces (Trần Thị Thanh, 2001). Nấm mốc giữ vai trò đường hóa.
Giống Mucor, đặc biệt là Mucor rouxii có nhiều đặc tính rất quí như khả năng
chịu nhiệt độ cao (32 - 35oC), chúng vừa có khả năng đường hóa và vừa có khả năng
rượu hóa (Nguyễn Đức Lượng, 1998).
Nấm mốc Amylomyces rouxii
Nấm mốc Amylomyces rouxii thuộc họ Mucoraceae, bộ Mucorales, lớp
Zygomycetes, ngành phụ Zygomycotina của giới Nấm. Có khả năng thủy phân tinh
bột và đường hóa cao, nồng độ glucose đạt đến 28% w/w và hoạt tính glucoamylase
đạt đến 0,6 U/g khối mốc ủ (Dung et al., 2006). Trong thí nghiệm khảo sát khả năng
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
9
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
đường hóa của nấm mốc Amylomyces rouxii trên môi trường nếp than hấp sau 3 ngày
ở 30oC cho kết quả hàm lượng glucose đạt đến 27,93% w/v (Dung et al., 2006).
Nấm mốc tạo thành những khối sợi có nhánh gọi là khuẩn ty hay sợi nấm. Khi
gặp điều kiện thuận lợi nấm mốc tạo khuẩn ty trên bề mặt hoặc đồng thời ăn sâu vào
bên trong khối cơ chất mà chúng dùng làm nguồn dinh dưỡng. Trong trường hợp này
khuẩn ty vừa bám chặt vào cơ chất vừa hút nước và hấp thu thức ăn từ cơ chất (Hồ
Sưởng et al., 1982).
2.3.2. Nấm men
Nấm men là tên chung dùng để chỉ nhóm nấm thường tồn tại ở dạng đơn bào. Đa
số nấm men sinh sản theo kiểu nảy chồi nhưng cũng có khi bằng hình thức phân cắt tế
bào. Nấm men sống đơn độc hay từng đám không di động. Chúng phân bố rộng rãi
trong tự nhiên: trong đất, lương thực, thực phẩm, rau quả…
Các loại nấm men dùng trong sản xuất rượu đế thường gặp chủ yếu gồm hai
giống: Endomycopsis và Saccharomyces.
Ngoài hai chi nấm men nói trên, trong men thuốc bắc còn có nhiều loài men dại
khác là những loài vừa có khả năng thủy phân tinh bột vừa có khả năng chuyển hóa
đường thành rượu, tuy sự chuyển hóa này thấp. Đặc biệt, các loài nấm men này chịu
được nhiệt độ rất cao (60 - 65oC) và chịu được thuốc sát trùng ở nồng độ 0,05 - 1%
(Nguyễn Đức Lượng, 1998).
Nấm men Saccharomyces cerevisiae
Thuộc giống Saccharomyces, lớp Ascomycetes, ngành nấm. Là tế bào hình cầu
hay hình trứng. Kích thước của tế bào thay đổi trong khoảng chiều rộng 2,5 - 10μm và
chiều dài 4,5 - 21μm, thời gian phát triển của một thế hệ khoảng 120 phút (Nguyễn
Lân Dũng, 1998).
Nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng sử dụng đường glucose,
galactose, saccharose, raffinose, maltose, rượu ethanol, glycerin như nguồn carbon, sử
dụng acid amin và muối amon như nguồn nitơ.
Yêu cầu chung của nấm men dùng trong sản xuất ethanol là phải có khả năng lên
men mạnh, chuyển hóa đường thành rượu nhanh, đồng thời phải ổn định và chịu được
những biến đổi của môi trường nuôi cấy (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh
Hằng, 2005). Quá trình lên men rượu từ dòng nấm men Saccharomyces cerevisiae từ
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
10
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35– 2012
Trường Đại học Cần Thơ
lượng đường khử ban đầu với nồng độ 20% w/w sản xuất ra rượu ethanol với nồng độ
8,8% v/v (Dung et al., 2006) thích hợp để làm nguồn men giống chủng sản xuất rượu.
2.3.3. Vi khuẩn
Trong quá trình lên men có rất nhiều vi khuẩn, chủ yếu là vi khuẩn acid lactic và
vi khuẩn acid acetic. Trong thời gian đầu của quá trình lên men, các vi khuẩn này phát
triển tạo ra pH môi trường thích hợp cho nấm men phát triển (Nguyễn Đức Lượng,
1998). Tuy nhiên, nếu pH quá thấp sẽ ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men. Mặt khác,
nếu trong dịch lên men có mặt oxy thì vi khuẩn acid acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid
acetic làm giảm lượng rượu hình thành. Vi khuẩn hiện diện trong viên men rượu với
mật số tương đối cao, khoảng 103 - 108 cfu/g, bao gồm vi khuẩn hiếu khí lẫn kỵ khí
(Hesseltine et al., 1988). Sự hiện diện của vi khuẩn trong viên men được xem là gây
hại cho quá trình sản xuất rượu (Trần Thị Thanh, 2001).
Mật số trung bình của nấm mốc khoảng 10 5 cfu/g, của nấm men khoảng 107
cfu/g, của vi khuẩn khoảng 107 cfu/g (Vũ Anh Dũng, 2003).
2.4. Cơ sở lý thuyết quá trình lên men rượu
Thực chất của quá trình lên men là sự sinh sản và sinh trưởng của vi sinh vật.
Việc phân chia các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm mốc, nấm men một cách rõ
ràng là điều khó khăn. Vì thực chất, sự phát triển của các loài vi sinh vật trong dịch lên
men diễn ra đồng thời. Chỉ có điều, sự phát triển đó thường không cùng mức độ. Quá
trình lên men được tạm chia thành hai giai đoạn chính:
- Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường (đường hóa).
- Quá trình chuyển hóa đường thành rượu (rượu hóa).
a. Nguyên lý quá trình lên men rượu
Quá trình lên men rượu diễn ra như sau:
Giai đoạn đầu tiên là thủy phân tinh bột thành glucose bởi enzyme amylase:
(C6H10O5)n + n H2O
n C6H12O6
Sau đó, trong điều kiện kỵ khí, đường glucose tiếp tục được chuyển hóa thành
ethanol dưới tác dụng của nấm men:
C6H12O6
2C2H5OH + 2CO2
Nếu có mặt oxy không khí thì sẽ xảy ra phản ứng tiêu tốn đường glucose một
cách vô ích: (nấm men tăng sinh khối).
C6H12O6 + 6O2
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
6CO2
11
+ 6H2O
Viện NC &PT Công nghệ Sinh học
- Xem thêm -