Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHẠM THẾ DƯƠNG THANH THẢO NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN CHẾ
PHẨM KOJI NẾP THAN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08
Người hướng dẫn
NGUYỄN CÔNG HÀ
LÂM THỊ VIỆT HÀ

Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
3

TÓM TẮT

Với mục tiêu tìm ra qui trình chế biến chế phẩm enzyme thô trên môi trường nếp
than từ nấm mốc Aspergillus oryzae, hướng tới sản xuất rượu nếp than. Đề tài
được thực hiện gồm 2 thí nghiệm:
- Khảo sát độ ẩm nguyên liệu, nhiệt độ môi trường và thời gian nuôi cấy tối
thích Aspergillus oryzae sinh sản và phát triển, có khả năng tổng hợp enzyme
amylase mạnh nhất.
- Xác định nhiệt độ sấy chế phẩm koji nếp than không làm chết nấm mốc và
giảm hoạt tính của enzyme amylase.
Qua quá trình thí nghiệm đã cho các kết quả như sau:
- Độ ẩm nếp than nuôi cấy: 60%.
- Nhiệt độ môi trường nuôi cấy tối ưu: 30
0
C.
- Thời gian thu nhận chế phẩm koji thích hợp: 2 ngày.
- Nhiệt độ sấy chế phẩm koji nếp than sau nuôi cấy: 50
0
C,16 - 18h
Trong quá trình chế biến chế phẩm koji nếp than cần quan tâm đến những nhân tố
trên. Giữa chúng có sự tương tác qua lại và mỗi nhân tố có ảnh hưởng nhất định
đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm mốc Aspergillus oryzae cũng như khả

2.4.1 Enzyme amylase ....................................................................5
2.4.2 Enzyme protease....................................................................6
2.5 Phương pháp nuôi cấy ....................................................................7
2.5.1 Phương pháp nuôi cấy bề mặt ................................................7
2.5.2 Phương pháp nuôi cấy chìm...................................................8
2.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp enzyme amylase ....9
2.7 Sấy .................................................................................................10
2.7.1 Đặc điểm của quá trình sấy ....................................................11
2.7.2 Độ ẩm cân bằng .....................................................................12
2.8 Các công trình nghiên cứu ..............................................................13
2.8.1 Các công trình nghiên cứu trong nước....................................13
2.8.2 Các công trình nghiên cứu nước ngoài ...................................13
2.9 Các vấn đề cần nghiên cứu và giải quyết trong đề tài......................14
2.9.1 Qui trình ................................................................................15
Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
5
2.9.2 Giải thích qui trình.................................................................15
Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ...............16
3.1 Phương tiện thí nghiệm...................................................................16
3.1.1 Địa điểm, thời gian ................................................................16
3.1.2 Đối tượng nghiên cứu ............................................................16
3.1.3 Thiết bị, hoá chất ...................................................................16
3.1.4 Môi trường nuôi cấy ..............................................................16
3.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................17
3.2.1 Phương pháp phân tích...........................................................17
3.2.2 Phương pháp thí nghiệm ........................................................17
3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm .........................................................17
3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát độ ẩm môi trường, nhiệt độ môi ..
trường và thời gian nuôi cấy Aspergillus oryzae....................17

nhiệt độ sấy khác nhau .....................................................................30 Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
7 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Nếp than...........................................................................................3
Hình 2: Aspergillus oryzae............................................................................4
Hình 3: Chế phẩm koji gạo ...........................................................................13
Hình 4: Quá trình chế biến koji .....................................................................15

Các loại sản phẩm lên men truyền thống là một trong các sản phẩm lên men phổ
biến của các dân tộc trên thế giới. Đó là một loại sản phẩm được sản xuất thủ công,
mang sắc thái kinh nghiệm và bản sắc riêng của từng dân tộc, được truyền từ đời
này sang đời khác. Theo thời gian các sản phẩm lên men truyền thống càng được
mở rộng cả về chủng loại lẫn về phương pháp chế biến. Hầu như mỗi dân tộc trên
thế giới đều có riêng những sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống của mình.
Sản phẩm này có thể là một bộ phận không thể tách rời trong đời sống hàng ngày
của dân tộc.
Bộ môn Công nghệ thực phẩm trường đại học Cần Thơ nghiên cứu rượu nếp than
nhằm phát triển thành sản phẩm truyền thống của đất nước. Bên cạnh qui trình
công nghệ sản xuất rượu thì vấn đề được quan tâm nhiều nhất là nguồn vi sinh vật
hay những chế phẩm enzyme dùng trong lên men nếp than. Do đó enzyme được
lấy từ nhiều nguồn: enzyme thương mại, enzyme được trích ly từ hạt ngũ cốc nảy
mầm hay enzyme của vi sinh vật, chúng được so sánh và chọn ra nguồn thích hợp
cho rượu nếp than có chất lượng tốt nhất. Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của
enzyme, cụ hể là hệ enzyme amylase dùng trong sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa
nhiều tinh bột như nếp than là khả năng thủy phân tinh bột thành đường đơn, cung
cấp chất dinh dưỡng cho quá trình lên men tiếp theo.
Ngày nay do ưu thế về nhiều mặt, vi sinh vật trở thành nguồn thu enzyme amylase
chủ đạo. Tùy theo mục đích sử dụng người ta thường sản xuất các loại chế phẩm:
chế phẩm enzyme thô, chế phẩm enzyme bán tinh khiết, chế phẩm enzyme tinh
khiết, chế phẩm vi sinh vật có khả năng tổng hợp enzyme mạnh. Ba dạng chế
phẩm đầu, người ta quan tâm đến hoạt tính xúc tác và độ tinh sạch của enzyme.
Dạng sau cùng, được quan tâm cả đến hoạt tính sinh học và khả năng sinh sản,
phát triển của vi sinh vật tạo ra enzyme đó. (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004).
Chế phẩm koji nếp than thuộc dạng chế phẩm enzyme thô với nấm mốc
Aspergillus oryzae trong môi trường nuôi cấy là nếp than.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Nuôi cấy Aspergillus oryzae trên môi trường nếp than, khảo sát độ ẩm nguyên liệu,
nhiệt độ môi trường và thời gian nuôi cấy Aspergillus oryzae sinh sản và phát

Do đặc tính có ích, dễ làm của koji đồng thời dây chuyền sản xuất koji ngày càng
hiện đại đã thúc đẩy quá trình sản xuất tạo nhiều loại sản phẩm phi thực phẩm
(enzyme công nghiệp, chất độc, thuốc chống vi sinh vật).
Tóm lại koji là loại bán thành phẩm, được sử dụng như một nguồn cung cấp
enzyme và những chất hóa học cần thiết cho quá trình lên men tiếp theo.
2.2 Nguyên liệu làm chế phẩm koji nếp than
Nếp than là một đặc sản của Việt Nam và được trồng nhiều ở các tỉnh Hòa Bình,
Bắc Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng, Yên Bái và ở vùng Nam Bộ... Việc mở rộng hơn
nữa diện tích trồng lúa nếp than ở các tỉnh trên và một số tỉnh khác là hoàn toàn có
thể được khi nhu cầu chế biến nếp than tăng cao.

Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
10
Ở Nam Bộ, nếp than được chia ra thành bốn loại:
Nếp cẩm Đức Hoà.
Nếp đen Khánh Vinh.
Nếp than Long Đất.
Lúa lứa nếp cẩm.
Các loại này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2,8 – 3,3 tấn/ha.
Hiện nay dân vùng đồng bằng Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo.
Theo cách này nếp than được chia thành hai loại:
Nếp than đen tuyền.
Nếp than hồng đỏ.
Các sắc tố của nếp than dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm rượu mang màu sắc đặc
trưng của loại gạo nguyên liệu.Tuy khác nhau về hình thức bên ngoài nhưng các
loại nếp than có thành phần hoá học không khác nhau nhiều.
Trong những năm gần đây, khi mức thu nhập của người dân tăng nhanh thì nhu
cầu sử dụng rượu nếp than cũng tăng nhanh, yêu cầu về chất lượng của sản phẩm
cũng đòi hỏi ngày càng phải được nâng cao. Điều đó chứng tỏ sản xuất rượu nếp

thành phần môi trường, tan trong nước, có trong sinh khối của nó. Toàn bộ khối
vật chất thu nhận được trong quá trình nuôi cấy bao gồm: sinh khối vi sinh vật,
nước trong đó, enzyme trong và ngoài tế bào, và cả khối lượng môi trường mà vi
sinh vật không sử dụng hết được gọi là chế phẩm enzyme thô.
Aspergillus oryzae là loài hiếu khí bắt buộc, mới phát triển có màu trắng, khi già
thì khuẩn ty chuyển sang màu vàng nên còn được gọi là nấm sợi màu vàng.
Bảng 1: Điều kiện sinh trưởng của loài nấm mốc

(Nguyễn Đức Lượng et al., 2004)
Hình 2: Aspergillus oryzae

(http:// www004.upp.so-net.ne.jp/ichi/r9707066.jpg)
Độ ẩm
pH môi trường
Độ ẩm không khí
Nhiệt độ nuôi
Thời gian
45 ÷ 55 %

γ
-amylase tiêu biểu cho quá trình thủy phân tinh bột thành đường
glucose.
• Enzyme
α
- amylase (1,4-
α
-glucan 4-glucanhydrolase)
Có khả năng phân cắt các liên kết
α
-1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫu
nhiên và là enzyme nội bào (endoenzyme).
α
-amylase không chỉ có khả năng
phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năng phân hủy cả hạt tinh bột nguyên vẹn.
Sự thủy phân tinh bột của
α
-amylase trải qua nhiều giai đoạn. Trước tiên enzyme
này phân cắt một số liên kết trong tinh bột tạo ra một lượng lớn dextrin phân tử
thấp, sau đó các dextrin này bị phân hủy tiếp tục để tạo ra maltose và glucose. Sau
thời gian tác dụng lâu dài, sản phẩm của quá trình thủy phân amylose là 13%
glucose và 87% maltose. Còn sản phẩm thủy phân amylopectin là 72% maltose,
19% glucose, dextrin phân tử thấp và isomaltose 8% do
α
- amylase không thể cắt
được liên kết 1,6-glucoside ở mạch nhánh của phân tử amylopectin.
Khả năng dextrin hóa của
α
-amylase rất cao do đó người ta còn gọi
α

α
-amylase,
nó hầu như không thủy phân hạt tinh bột nguyên lành mà thủy phân mạnh mẽ hồ
tinh bột.
β
-amylase phân giải 100% amylose thành maltose và phân giải 54-58%
amylosepectin thành maltose. Quá trình thủy phân amylosepectin được tiến hành
từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng. Mỗi nhánh ngoài có từ 10-26 gốc
glucose nên tạo thành 10-12 phân tử maltose. Khi gặp liên kết
α
-1,4 glucoside
đứng kế liên kết
α
-1,6 glucoside thì nó ngừng tác dụng. Phần saccharide còn lại là
dextrin phân tử lớn chứa rất nhiều liên kết
α
-1,6 glucoside cho màu tím đỏ với
iod. Độ nhớt của dung dịch giảm chậm. Tác dụng của
β
-amylase lên tinh bột có
thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Tinh bột 54-58% maltose + 42-46% dextrin
Nếu cho cả
α
-amylase và
β
-amylase cùng tác dụng đồng thời lên tinh bột thì tinh
bột bị thủy phân tới 95%.
• Enzyme

còn có protease acid và trung tính (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004), phân hủy
protein thành các chuỗi peptid và amino acid.
2.5 Phương pháp nuôi cấy
2.5.1 Phương pháp nuôi cấy bề mặt
Phương pháp nuôi cấy bề mặt là phương pháp nuôi cấy vi sinh vật đã được nghiên
cứu và phát triển rất mạnh mẽ trong những năm đầu của thế kỷ XX. Sau đó,
phương pháp nuôi cấy chìm được thay thế vào những năm 50 – 60 của thế kỷ
trước. Phương pháp nuôi cấy bề mặt là tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển trên
bề mặt môi trường, phương pháp này lại được phục hồi rất mạnh vào những năm
1970 đến nay.
• Những ưu điểm của phương pháp nuôi cấy bề mặt
Dễ thực hiện. Qui trình công nghệ thường không phức tạp. Thực chất của phương
pháp nuôi cấy bề mặt theo qui mô công nghiệp được xuất phát từ các quá trình lên
men truyền thống của các nước. Ở đó người dân đã biết sử dụng hệ vi sinh vật tự
nhiên. Người ta chỉ cần nấu (hoặc hấp) các nguyên liệu, để nguội và khi đó vi sinh
vật trong không khí sẽ rơi xuống khối nguyên liệu, tự chúng phát triển tuân theo
qui luật cạnh tranh trong tự nhiên. Những giống vi sinh vật nào đó có khả năng
trao đổi chất mạnh, có khả năng phát triển mạnh sẽ lấn át các vi sinh vật khác. Và
như vậy người ta đã đặt nền móng cho sự ra đời của công nghệ nuôi cấy bề mặt.
Lượng enzyme tạo thành từ môi trường thường cao hơn rất nhiều so với nuôi cấy
chìm. Đây là đặc điểm rất ưu việt rất quan trọng giải thích tại sao phương pháp
nuôi cấy bề mặt hiện nay phát triển mạnh trở lại.
Chế phẩm enzyme thô (bao gồm thành phần môi trường, sinh khối vi sinh vật,
enzyme và nước) sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và dễ bảo quản.
Không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận hành công nghệ cũng
như đầu tư vừa đơn giản vừa không tốn kém.
Trong trường hợp nhiễm vi sinh vật lạ, dễ dàng xử lý. Môi trường đặc là môi
trường tĩnh, không có sự xáo trộn nên khu vực nào bị nhiễm ta chỉ cần loại bỏ khu
vực đó khỏi toàn bộ khối nuôi cấy. Những khu vực khác sẽ hoàn toàn được an
toàn.

gồm chi phí cho hệ thống lên men, năng lượng cho cánh khuấy, cho quá trình hoạt
động của hệ thống cung cấp khí trong suốt quá trình lên men
Nồng độ enzyme trong canh trường thấp nên phải cô đặc, giá thành cao.( Nguyễn
Đức Lượng và ctv, 2002)
Với những ưu nhược điểm của hai phương pháp nuôi cấy vi sinh vật được trình
bày ở trên. Trong thí nghiệm này, nấm mốc Aspergillus oryzae sẽ được nuôi cấy
theo phương pháp bề mặt. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
16
2.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp hoạt tính amylase
• Thành phần môi trường dinh dưỡng
Yêu cầu cơ bản đối với thành phần của môi trường nuôi vi sinh vật tạo enzyme
amylase cũng giống như yêu cầu đối với môi trường nuôi vi sinh tạo các enzyme
khác là tính hoàn thiện. Hầu hết vi sinh vật đều hấp thụ cacbon chủ yếu ở dạng các
hợp chất hữu cơ (tinh bột, dextrin,…) và oxy ở trong thành phần cấu tử cơ bản của
môi trường và ở dạng oxy phân tử. (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004)
Cấu tử chính của môi trường vi sinh vật tạo amylase bằng phương pháp nuôi cấy
bề mặt là nếp than.
Bảng 2: Thành phần hoá học của nếp than
trường có dung dịch đệm cao và hàm ẩm thấp, pH không thay đổi mấy trong quá
trình nuôi. Tuy nhiên, pH ban đầu của môi trường cũng có ảnh hưởng không nhỏ
tới sự phát triển của nấm sợi và sự tạo enzyme. Đa số nấm mốc phát triển tốt và tạo
enzyme trong môi trường acid yếu, nên có thể dùng HCl, H
2
SO
4
và acid lactic làm
ẩm môi trường. (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004)
2.7 Sấy
Khi Aspergillus oryzae sinh tổng hợp enzyme amylase mạnh nhất, tiến hành sấy
đến độ ẩm khoảng 12% sẽ thu được chế phẩm thô dạng khô (PGS – TS Đặng Thị
Thu và ctv, 2004).
Đối tượng của quá trình sấy là vật liệu ẩm. Vật liệu ẩm được chia làm 3 nhóm
chính:
- Nhóm 1: Vật keo đặc trưng - vật liệu của nhóm này khí tách ẩm vẫn giữ nguyên
kích thước và tính đàn hồi dẻo.
- Nhóm 2: Vật mao dẫn xốp - vật liệu của nhóm này khi tách ẩm trở nên dòn (ví
dụ: thạch cao, gốm, sứ,…).
- Nhóm 3: Vật keo mao dẫn xốp - vật liệu của nhóm này có thành mao dẫn dẻo và
đàn hồi, khi thấm nước thì trương nở (ví dụ: gỗ và các loại ngũ cốc,…). Vật keo
mao dẫn xốp có tính chất tổng hợp của 2 nhóm kia. Trong thực tế, hầu hết các vật
liệu ẩm đều thuộc nhóm này.
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm,… bằng
phương pháp bay hơi. Như vậy muốn sấy khô một vật ta phải tiến hành các biện
pháp kỹ thuật sau:
- Gia nhiệt cho vật để đưa nó đến nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất trên bề mặt
vật.
- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể.
- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi bề mặt vật thể vào môi trường.