i
LỜI CẢM ƠN
Qua 3 tháng nghiên c ứu và thực hành tại phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang,
được sự chỉ bảo, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đ ình và bạn bè đến nay em đã hoàn thành
đồ án tốt nghiệp “ Khảo sát các yếu tố ảnh h ưởng đến chất lượng của rượu vang trong
quá trình lên men rượu vang từ quả Xoài”.
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
Ban các Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang, Các thầy cô giáo trong
khoa Chế biến đã truyền đạt cho em những kiến thức c ơ bản về chuyên ngành Công
nghệ Thực phẩm để em có thể thực hiện đề t ài này.
Em xin cảm ơn quý thầy cô giáo, các cán bộ ph òng thí nghiệm khoa Chế biến đ ã
tạo điều kiện cho em thực hiện tốt đề t ài.
Đặc biệt em xin cảm ơn ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ và sự chỉ bảo tận tình của
thầy Nguyễn Đại Hùng đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian l àm đồ án.
Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ, cho em
nhiều ý kiến hay trong quá tr ình thực hiện đồ án.
Em xin chân thành c ảm ơn!
Nha Trang, tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Sương
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .i
MỤC LỤC .ii
DANH MỤC CÁC BẢNG .v
DANH MỤC CÁC HÌNH .vi
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Cơ sở lý thuyết của quá tr ình lên men …. 3
1.1.1 Các quá trình lên men 3
1.1.2. Điều kiện lên men 5
2.1.2 Nấm men: 45
2.1.3: Đường 46
2.1.4 Axit citric 46
2.1.5 Enzyme pectinaza: 46
2.1.6 Dụng cụ và thiết bị dùng trong quá trình nghiên cứu 47
2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu vang xo ài khảo sát: 48
2.3 Các thông số chính cần nghiên cứu: 49
2.4 Phương pháp nghiên c ứu: 50
2.4.1 Xác định độ rượu của dịch lên men: 50
2.4.2 Xác định độ axit toàn phần: 51
2.4.3 Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp Bertrand. 52
2.4.4 Phương pháp xá c định độ pH 54
2.4.5 Phương pháp xác đ ịnh độ khô hòa tan bằng khúc xạ kế 54
2.4.6 Đánh giá ch ất lượng sản phẩm: 55
2.4.7 Phương pháp xác đ ịnh số lượng nấm men trong quá trình tăng sinh ……57
iv
2.5 Phương pháp thí nghi ệm : 58
CHƯƠNG 3: K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 72
3.1 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme pectinase cần bổ sung. 72
3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ n ước pha loãng dịch cốt xoài: 74
3.3 kết quả xác định thời gian nhân giống nấm men 76
3.4 Kết quả khảo sát tỉ lệ n ước cái men bổ sung vào dịch lên men 78
3.5 Kết quả khảo sát ảnh h ưởng của hàm lượng đường ban đầu …………………82
3.6 Kết quả khảo sát sự ảnh h ưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men 86
3.7 Khảo sát thời gian lên men chính .90
3.8 Khảo sát hàm lượng NaHSO
3
sử dụng .93
3.9 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm .96
3.10 Hình sản phẩm 97
sử dụng 94
Bảng 3.10: Bảng điểm cảm quan sản phẩm 96
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men 15
Hình 1.2. Sơ đồ lên men ethanol 18
Hình 1.3 Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men 19
Hình 1.4 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu vang từ nước ép trái cây …………………… .…37
Hình 2.1: Hình ảnh quả xoài 45
Hình 2.2: Hình ảnh nấm men 45
Hình 2.3: Sơ đồ quy trình sản xuất rượu vang xoài 48
Hình 2.4: Hình ảnh buồng đếm 57
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định enzyme pectinase bổ sung 59
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ nước bổ sung khi ép dịch xo ài 61
Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát l ượng đường thích hợp cho l ên men……… 63
Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát pH thích hợp cho lên men………………… 65
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ l ệ nước cái men bổ sung………………….67
Hình 2.10: Sơ đồ bố thí nghiệm khảo sát thời gian l ên men 69
Hình 2.11: Sơ đồ bố trí thí nghệm khảo sát l ượng NaHSO
3
71
Hình 3.1: Hiệu suất thu hồi dịch ép phụ thuộc v ào tỷ lệ enzyme 73
Hình 3.2: Sự thay đổi hàm lượng đường khử ttrong các mẫu thí nghiệm có tỷ lệ enzyme
bổ sung khác nhau 74
Hình 3.3: Sự thay đổi điểm cảm quan của các mẫu l ên men dịch xoài có tỷ lệ nước pha
loãng khác nhau 75
Hình 3.4: Sự thay đổi số lượng tế bào nấm men theo thời gian 77
Hình 3.5: Sự thay đổi điểm cảm quan của các mẫu l ên men dịch xoài có tỷ lệ cái men
khác nhau 80
Hình 3.6: Sự thay đổi độ cồn của các mẫu l ên men dịch xoài có tỷ lệ cái men khác nhau80
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của kinh tế v à những tiến bộ của khoa học kỹ
thuật, ngành công nghệ thực phẩm ở nước ta không ngừng thay đổi nhằm đa dạng hóa
sản phẩm, nâng cao chất l ượng để có thể đáp ứng nhu cầu ng ày càng cao của người
tiêu dùng.
Cùng với sự phát triển của thế giới, sự giao lưu kinh tế các quốc gia , nền kinh
tế các nước nói chung, Việt Nam nói riêng, đang dần dần phát triển. Cuộc sống ngày
càng được cải thiện, thị trường ngày càng được mở rộng, hàng hoá đa dạng hơn về
chủng loại, chất lượng, hình thức… Cuộc sống ngày càng được thay đổi. Con người
không chỉ dừng lại ở nhu cầu ăn no, mặc ấm mà ngày càng tiến lên nhu cầu ăn ngon,
mặc đẹp. Đặc biệt là các sản phẩm có nguồn gốc tự nhi ên rất được chú ý và ưa chuộng
vì chúng ít độc hại,an toàn và bổ dưỡng.
Nắm bắt được nhu cầu này các nhà sản xuất đã không ngừng tìm kiếm nguyên
liệu, nghiên cứu quy trình, đổi mới công nghệ để có thể tạo ra các sản phẩm đảm bảo
ding dưỡng, vệ sinh và an toàn thực phẩm.
Trong dòng sản phẩm từ tự nhiên thì rượu trái cây là dòng sản phẩm có nhiều
tiềm năng. Ngày nay rượu trái cây được biết đến nhiều nhất l à rượu nho với nhiều loại
sản phẩm và công dụng bổ dưỡng. Tuy nhiên nho không phải là loại trái cây có thể l ên
men tạo rượu duy nhất. Nước ta là nước nhiệt đới với nhiều loại trái cây có h ương vị
thơm ngon và chất lượng tốt có thể lên men tạo rượu cho chất lượng tốt . Hiện nay tr ên
thị trường Việt Nam đã có một số rượu vang từ trái cây nh ư mơ ,dứa, nho, chuối…
Trong khi đó, Xoài cũng là loại quả thơm ngon, thành phần hóa học chứa nhiều đ ường,
protein, vitamin, khoáng ,acid h ữu cơ …không chứa nhiều tanin. Hơn nữa xoài được
trồng phổ biến, bên cạnh các giống xoài cho giá trị kinh tế cao như xoài Cát Hòa Lộc,
xoài Thái, xoài Tư ợng…thì số lượng xoài có giá trị kinh tế thấp như xoài Mủ, xoài
Min… vẫn còn trồng nhiều ở nước ta.
2
Vì vậy với mong muốn đ ưa ra một quy trình hoàn thiện về quá trình lên men để
tạo ra một sản phẩm r ượu vang xoài có hượng vị, chất lượng, giá trị cao, đồng thời với
mong muốn nâng cao giá trị sử dụng của các giống xo ài có gía trị kinh tế thấp , cải
trong quá trình đường phân để tạo ethanol. Đối với tế bào thì ý nghĩa của sự lên men ở
chỗ chúng thu được năng lượng ở dạng ATP, dự trữ cho c ơ thể sinh vật.
Một chất hữu cơ có thể lên men kị khí có khả năng đ ược oxy hóa từng phần
nhờ quá trình phân giải nội phân tử kèm theo quá trình phân gi ải năng lượng. Các chất
có thể lên men được chủ yếu là glucid dạng đơn giản như monosaccharide,
disaccharide… các loại acid amin (trừ acid amin có nhân thơm), các base purin,
pirimidin. Trong đó quan tr ọng và dễ lên men được như steroid, tecpen… các acid béo
từ 5 C trở lên chỉ trong điều kiện hiếu khí mới bị phân giải v à oxy hóa.
Ở vi sinh vật trong quá tr ình tiến hóa đã hình thành nhiều kiều lên men khác
nhau. Dựa vào bản chất của sản phẩm chính cuối c ùng của quá trình lên men cũng như
các con đường trao đổi chất đặc tr ưng cho từng loại vi sinh vật m à người ta phân loại
các quá trình lên men như: lên men rượu, lên men lactic, lên men do n ấm men, nấm
mốc.
Ngày nay trong lĩnh vực công nghiệp cũng nh ư trong thực tiễn đời sống ng ười ta
có quan điểm quá trình lên men theo nghĩa rộng hơn. Quá trình lên men là quá trình
trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà chủ yếu là đường bị biến đổi dưới tác dụng
của enzyme vi sinh vật. Sự h ình thành các chất khác nhau xảy ra trong điều kiện kị khí
hoặc hiếu khí (không có oxy hoặc có oxy tham gia).
4
Từ khái niệm mở rộng tr ên đây, dựa vào cơ chế phản ứng người ta đã chia lên
men thành hai loại:
- Lên men kị khí( yếm khí)
- Lên men hiếu khí
Dù các quá trình lên men có khác nhau v ề hình thức, cơ chế, tiến trình phản ứng,
sản phẩm cuối cùng và hệ vi sinh vật tham gia, hệ enzyme xúc tác… nh ưng các quá
trình lên men có bản chất cơ bản giống nhau.
Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá tr ình lên men là nh ững phản ứng
chuyển hydro và điện tử (H
+
và e
trung gian, cuối cùng tạo CO
2
và H
2
O, giải phóng năng lượng. Qúa trình hô hấp hiếu
khí giải phóng ra năng lượng lớn cung cấp cho quá tr ình hoạt động sống của c ơ thể
sinh vật. Nguyên liệu của quá trình oxy hóa (hô hấp hiếu khí ) chủ yếu l à glucid, sáp,
chất béo…Sản phẩm cuối c ùng này là CO
2
, H
2
O và một số sản phẩm trung gian do
oxy hóa không hoàn toàn như acid acetic, acid citric…
Các vi sinh vật sống trong điều kiện kị khí th ường có thể sống trong đi ều kiện kị
khí hoặc kị khí bắt buộc không hoàn toàn. Chất nhận điện tử và hydro cuối cùng không
phải oxy mà là nitrat hay sulfat. Ki ểu chuyển điện tử v à H
+
này giúp cho vi khu ẩn oxy
hóa hoàn toàn cơ ch ất mà không cần sự tham gia của oxy phân tử. So với quá tr ình lên
men trong hô hấp kị khí vi sinh thu đ ược nhiều năng lượng hơn.
Tóm lại trong thực tiễn sản xuất hiện nay, ng ười ta chỉ phân biệt hai dạng l ên
men là lên men hiếu khí và lên men yếm khí.
1.1.2 Điều kiện của quá tr ình lên men:
- Nguyên liệu để lên men:
Một trong những thành phần chủ chốt của môi tr ường lên men là glucid. Glucid
không những là nguồn cung cấp năng l ượng mà còn là nguồn cung cấp vật liệu xây
dựng cần thiết để sinh tổng hợp các cấu tử cần thiết của tế b ào. Dạng glucid dễ lên men
là monosaccharide, đặc biệt là glucose, fructose…là dạng đường dễ lên men, ngoài ra
nấm men cùng lên men được disaccharide như saccharose, maltose b ởi vì nấm men có
enzyme saccharase và maltase th ủy phân cá đường disaccharide trên thành đường đơn
Thông thường các nguyên tố vi lượng đã có mặt trong nguyên liệu tự nhiên tự
nhiên ban đầu khi đưa vào lên men như d ịch trái cây, nước chiết malt, nấm men, dịch
thủy phân đạm…
Vitamin cũng cần cho sinh tr ưởng, phát triển của vi sinh vật v à ảnh hưởng trực
tiếp đến hiệu quả của quá tr ình lên men. Đặc biệt là vitamin nhón B như B1, B2, PP,
biotin(H). Riêng biotin là vitamin quan tr ọng cho sinh trưởng của vi sinh vật . Biotin
7
được gọi là “ yếu tố sinh trưởng” và thường được sử dụng trong môi trường nuôi vi
sinh vật.
d) Nhiệt độ của môi trường lên men:
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh h ưởng đến sự phát triển của vi sinh vật
và hiệu quả lên.
Vì vậy trong thực tế sản xuất ng ười ta sử dụng yếu tố n ày để điều chỉnh vận tốc
phản ứng và chiều hướng phản ứng tạo sản phẩ m theo mong muốn.
Trong ngành công nghi ệp lên men sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa các chất
do enzyme vi sinh vật làm chất xúc tác, vì vậy nhiệt độ sử dụng trong quá tr ình lên
men phải phù hợp với nhiệt độ sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật v à khoảng nhiệt
độ tối ưu của phản ứng xúc tác bằng enzyme. Tùy theo từng chủng giống vi sinh vật v à
từng loại lên men mà ta chọn chính xác khoảng nhiệt độ ph ù hợp, tối ưu nhất.
e) pH môi trường lên men.
Ngoài nhiệt độ, pH cũng là một yếu tố quan trọng ảnh h ưởng lớn đến sinh
trưởng, phát triển của vi sinh vật v à hiệu quả lên men của chúng. Đối với vi sinh vật
bao giờ cũng có một khoảng pH thích hợp với sinh lý của chúng cũng nh ư pH tối ưu để
vân tốc lên men đạt cực đại, hoặc đúng h ướng tạo sản phẩm yêu cầu.
Ở các giá trị pH khác nhau của môi tr ường lên men, ta có thể thu nhận các sản
phẩm khác nhau.
Ví dụ: ở pH = 3–4 nấm men sẽ lên men đường tạo ethanol là sản phẩm chính.
Nếu pH kiềm thì chiều hướng lên men của nấm men sẽ tạo sản phẩm chính l à glycerin.
f) Oxy
Tùy theo kiểu lên men chúng ta ph ải khống chế lượng oxy sao cho ph ù hợp. Ví
Nấm men thuộc giống saccharomyces có khả năng lên men rượu. Con người sử
dụng chúng để nấu r ượu bia, cồn, glycerin. Nấm men sinh sản nhanh chóng, sinh khối
của nó giàu protein, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất thức ăn
gia súc
9
Nấm men Saccharomyces th ường có cấu tạo đơn bào, có nhân thật, hình tròn,
hình trứng hay hình bầu dục, hình dài hoặc hình elip. Nói chung kích th ước tế bào nấm
men khá lớn, to hơn hẳn so với tế bào vi khuẩn. Các loại nấm men đ ơn bào sử dụng
trong công nghiệp thường có kích thước (3-5)x5x10µm, nặng 10-12 pg (1pg = 10
–12
g).
trong tự nhiên chúng có mặt ở khắp mọi nơi: trong hoa quả, trong đất, nước…
1.2.2 Cấu tạo tế bào nấm men:
Trong tế bào nấm men saccharomyces có:
34,1% polysacharit
5,0% trehaloza
10,8% acid nucleic và nucleotit
4,5% photpholipit
2,5% triglycerit
1,0% sterol
3.1% các thành phần tro
39.0% protein
Thành phần acid amin trong tế bào nấm men được cho trong bảng sau:
Bảng 1.1. giá trị trun g bình các acid amin nằm trong thành phần protein ở
nấm men Saccharomyces:
acid amin
mmol/100g protein n ấm men
Alanin
114,70
Arginin
Treonin
45,85
Một phần acid amin này sẽ trả lại cho rượu vang khi kết thúc l ên men, tế bào
nấm men bị phân hủy. V ì vậy vang là loại đồ uống cao cấp. Nấm men chứa nhiều
vitamin (mg/kg chất khô).
Vitamin B1 : 15 -18
Vitamin B2 : 54- 68
Vitamin B3 : 130-160
Vitamin B4 : 2600
Vitamin B5 : 500 -600
Vitamin B6 : 19 – 30
Vitamin B7 : 1,6 - 3
Vitamin B8 : 500
Nấm men là loại cơ thể đơn bào có nhân thật khá hoàn chỉnh.
- Vỏ tế bào: Bao vây tế bào nấm men là một lớp màng mỏng dày đặc, mềm mại
có thể đàn hồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động b ên ngoài
và chất độc, nó còn có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều chỉnh các chất
dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử l ượng thấp và các muối khoáng đi qua các lỗ
nhỏ vào trong tế bào.
Thành phần hóa học của vỏ tế b ào gồm có các phức chất protein -polysacarit,
11
phosphat, lipid, kitin. V ỏ tế bào dày khoảng 25nm chiếm khoảng 25% khối l ượng tế
bào.
- Tế bào chất: còn gọi là nguyên sinh chất. Nó có cấu trúc không đồng nhất v à ở
thể keo, chứa tất cả các cấu trúc c ơ bản của tế bào: ti thể, riboxom, mạng lưới nội
chất, các chất dự trữ dạng tinh bột, d ạng chất béo, hợp chất lipoit v à hydratcacbon tự
nhiên trong nội bào.
Tế bào chất là hệ keo được cấu tạo từ protein, hydratcacbon, lipid, chất khoáng,
nước và các hợp chất khác nữa. N ước trong tế bào chất chiếm khoảng 90% ở dạng tự
do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất v à dạng liên
lưu huỳnh và chất béo của tế bào nấm men.
Canxi đóng vai trò hoạt hóa trong tế bào vi sinh vật nói chung cũng nh ư tế bào
nấm men. Ca
2+
liên kết với protein-enzyme làm trung tâm ho ạt động của amylaza. Ion
này có thể liên kết với ATP cùng với cả Mg
2+
, Mn
2+
. Nâng cao hàm lư ợng muối canxi
trong môi trường sẽ làm ức chế sinh sản v à làm giảm tích lũy glycogen, l àm tăng hàm
lượng sterin của nấm men. Đối với nấm men h àm lượng Ca
2+
đạt tới 40 mg/l có tác
dụng kích thích sinh tr ưởng tốt hơn là kiềm hãm.
Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sinh sản và hoạt động sống
của nấm men. Chúng tham gia v ào nhiều thành phần của enzyme, vitamin v à nhiều
hợp chất khác nữa trong quá tr ình sinh tổng hợp các sản phẩm của tế b ào. Nó còn kích
thích tổng hợp vitamin như riboflavin(vitamin B2) và acid ascorbic (vitamin C). Các
ion kim loại vi lượng trong thành phần enzyme tạo th ành phức hữu cơ – kim loại và
các hợp chất phức khác trong tế b ào. Kết quả là các phức này sẽ tạo điều kiện phản
ứng cho enzyme kết hợp với c ơ chất tốt hơn làm tăng hoạt tính của enzyme và cơ ch ất
sẽ được chuyển hóa nhiều h ơn.
Vitamin và nhân t ố sinh trưởng: để nấm men có thể phát triển b ình thường thì
cần vitamin làm cofacto trong nhi ều enzyme của tế b ào nấm men. Nấm men có thể
tổng hợp được nhiều vitamin trong chừng mự c nào đó nhưng không t ổng hợp được
vitamin H. Vì vậy trong môi trường dinh dưỡng nhất định phải có vitamin n ày.
13
1.2.4 Dinh dưỡng nấm men:
Có 2 nguồn dinh dưỡng khác nhau là dinh dưỡng nội bào và dinh dưỡng ngoại
14
chất dinh dưỡng cần thiết trong môi tr ường giảm đến mức thấp nhất. Khi đó sinh
trưởng phát triển của chúng chậm dần v à ngừng hẳn.
Quá trình sinh trưởng phát triển của nấm men đ ược chia làm 4 pha: pha tiềm
phát, pha phát triển chỉ số, pha ổn định v à pha suy thoái:
Pha Lag (pha tiềm phát): là giai đoạn nấm men mới đ ược cấy vào môi trường,
vận tốc sinh trưởng coi như bằng không, nấm men c òn thích nghi với môi trường mới,
trong đó một số tế bào bị ức chế và có thể bị chết. Số lượng tế bào nấm men ở giai
đoạn này là không tăng ho ặc tăng không đáng kể nh ưng sự trao đổi chất lại xảy ra
mạnh mẽ, kích thước tế bào phát triển nhanh, mạnh. Trong môi tr ường đầy đủ chất
dinh dưỡng thì tế bào nấm men càng khỏe và pha lag càng rút ngắn.
Pha logarit: trong pha này s ố lượng tế bào phát triển một cách ồ ạt, kích thước
trung bình của nấm men ở giai đoạn n ày là nhỏ nhất vì chúng còn phải sinh sản (nảy
chồi, phân chia tế bào) từ nguồn tế bào chất và vỏ tế bào. Cùng với sự phát triển mạnh
mẽ về số lượng tế bào thì các chất dinh dưỡng trong môi trường ngày càng cạn kiệt
cùng với sự tích tụ những sản phẩm của quá tr ình trao đổi chất không cần thiết cho quá
trình phát triển của nấm men làm hạn chế sự phát triển về số l ượng và quá trình này
chuyển sang pha ổn định.
Pha ổn định: trong pha n ày số lượng tế bào là ổn định và mật độ quần thể là tối đa.
Pha suy vong: trong pha này các t ế bào sống giảm và tế bào chất tăng dần, một số
tế bào chất bị tự phân do các enzyme proteaza nội bào. Các tế bào sống già đi, kích
thước nhỏ lại, biến dạng.
Để xác định số lượng tế bào nấm men phát triển theo thời gian hiện nay ng ười
ta dùng nhiều phương pháp khác như:
Xác định số lượng tế bào bằng phương pháp đếm trực tiếp trên kính hiển vi hay
gián tiếp trên mặt thạch.
Đo độ đục của tế bào trong dung dịch nuôi cấy trên cơ sở xây dựng một đồ thị
chuẩn của mật độ tế b ào…
15
N
6
2CH
3
CH
2
OH + 2CO
2
+ 33 cal
Trong lên men rượu các đường đơn như glucose, fructose sẽ được phân giải
theo con đường EMP trong giai đoạn đầu, tiếp theo l à chuỗi hô hấp hoạt động giải
phóng ra nhiều năng lượng tích tụ trong ATP, sinh khối nấm men giống tăng v à khi
môi trường chuyển sang kị khí nấm men tiến h ành lên men, tích t ụ rượu etylic và CO
2
cùng một số sản phẩm phụ trong đó có glycerin.
1.3 Giới thiệu về quá trình lên men rượu: [2],[3]
1.3.1 Đại cương về lên men rượu:
16
Lý thuyết về quá trình lên men rượu đã được các nhà sinh học nghiên cứu từ
lâu. Năm 1976, Lavoisier phân tích s ản phẩm lên men rượu và nhận thấy khi lên men,
đường không chỉ biến thành rượu mà còn tạo acid acetic nữa.
Từ năm 1803 L.J.thenard chứng minh rằng nấm men l à nguyên nhân trực
tiếp của quá trình lên men rượu. Đến năm 1810 đ ược Gay- Lussac viết thành phương
trình là:
C
6
H
12
O
6
vào môi trường xung quanh.
Diễn biến của quá trình lên men
17
Trong quá trình lên men ethanol đầu tiên tế bào nấm men hấp thụ đ ường và chất
dinh dưỡng khác lên bề mặt của nó. Sau đó các chất khu ếch tán qua màng bán thấm
của tế bào vào trong tế bào. Sự khuếch tán này tuân theo định luật chung của sự thẩm
thấu. Nước có thể ra vào tự do nhưng đường và các chất hòa tan khác ra vào t ế bào rồi
thì không quay ra được. Trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men, đường được
chuyển hóa thành ethanol và CO
2
. Ethanol và CO
2
được tạo thành thoát ra khỏi tế bào
và khuếch tán vào môi trường, ethanol hòa tan vào trong nước. Lúc này môi trường lên
men nhanh chóng đư ợc bão hòa bởi khí CO
2
, khí CO
2
hấp phụ trên bề mặt của tế bào
nấm men tạo thành như một cái phao, thắng được trọng lực của tế b ào cả bọt khí và
nấm men nổi lên. Bọt khí vỡ, tế bào nấm men lại chìm xuống. Như vậy nếu quan sát
vào môi trường lên men ta thấy nấm men vốn không di động trở th ành di động. Hiện
tượng này góp phần tăng nhanh quá tr ình trao đổi chất và tốc độ lên men được tăng
nhanh một cách tương ứng.
Xét về mặt hóa học, sự l ên men rượu bình thường chia ra làm hai thời kỳ: thời
kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh.
Thời kỳ cảm ứng: Là thời kỳ đầu hướng phản ứng xảy ra theo chiều h ướng
(a). Lúc này sản phẩm hình thành glycerin. B ởi lẽ lúc này hàm lượng acetaldehyde
(CH
3
PO
4
CH
3
-CHO Acetaldehyde
Glycerin
Hình1.2 : Sơ đồ lên men ethanol
CH
3
-CH
2
OH Ethanol
CH
2
OH
CHOH
CH
2
OH
CH
2
-O-P
CHOH
COOH
-CO
2
Copyright: Tài liệu đại học ©