TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ THỦY SẢN
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
NGUYỄN HOÀNG ANH
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE,
PROTEASE VÀ NẤM MEN THUẦN CHỦNG
TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
TRÀ VINH - 2010
Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh
Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch i
LỜI CẢM TẠ
Đề tài nghiên cứu được hoàn thành tại Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch, Khoa
Nông nghiệp Thủy sản, Trường Đại học Trà Vinh B môn Công nghệ thực
phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Trà Vinh, Phòng Khoa học công nghệ đào tạo sau
đại học, Ban lãnh đạo Khoa Nông Nghiệp & Thủy Sản, Trung m Thí nghiệm, Trung
tâm Công nghệ sau thu hoạch đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, hỗ trợ tôi hoàn thành
nghiên cứu.
Thầy Nguyễn Công Hà đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp tôi vượt qua mọi khó
khăn để thực hiện và hoàn chỉnh nội dung nghiên cứu.
Qúy Thầy, đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học các Cán bộ
phòng thí nghiệm Trung tâm Thí nghiệm, bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện đề tài.
Quý Thầy, trong Hội đồng báo cáo nghiệm thu đề tài, đặc biệt là Giáo viên phản
biện đã đọc và đóng góp ý kiến quí báo để nghiên cứu được hoàn chỉnh.
Cảm ơn quý Thầy, Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch đã đóng góp ý kiến, thảo
luận và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn!
Trà vinh, ngày 4 tháng 09 năm 2010
Nguyễn Hoàng Anh
Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh
Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch ii
TÓM TẮT
Việt Nam, rượu nếp chủ yếu sản xuất theo lối thủ công với chất lượng sản phẩm
không ổn định. Đến nay, phương pháp truyền thống vẫn phương pháp chủ yếu để
sản xuất rượu mặc vẫn còn giới hạn do thời gian sản xuất kéo dài, khó kiểm soát
chất lượng của sản phẩm cuối. Trong nghiên cứu: “Hoàn thiện quy trình sản xuất
rượu vang nếp trắng bằng enzyme nấm men thuần chủngđược thực hiện để
cải thiện công nghệ sản xuất rượu nếp, nâng cao chất lượng sản phẩm, ng như dễ
dàng để kiểm soát y chuyền chế biến đặc biệt trong giai đoạn dịch hóa, đường
hóa, thủy phân protein lên men. vậy, những ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, nồng
độ enzyme, tỉ lệ chất thời gian thủy phân đến hoạt tính các loại enzyme α-
amylase, glucoamylase thủy phân tinh bột để tạo ra đường kh papain hoặc
bromelain thủy phân protein để tăng thêm acid amin tự do cho nấm men phát triển
sinh khối và chuyển hóa thành rượu m tăng hiệu suất lên men trong quy trình sản
xuất đã được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã xác định điều kiện tối ưu
cho 4 loại enzyme trên với nguyên liệu nếp trắng khi sử dụng α-amylase 0,3%, 31
phút tại pH 6,5, nhiệt độ 870C để thủy phân tinh bột nếp, nồng độ đường khử thu được
khoảng 6,46% khi sử dụng tiếp glucoamylase 0,6%, 39 phút nhiệt độ 610C, pH
4,0 hàm lượng đường khử sinh ra lên đến 16,10%. Tiếp theo sử dụng papain với nồng
độ 0,35%, thời gian thủy phân 45 phút pH 5,9, nhiệt độ 500C thu được hàm lượng
nitơ amin 0,081%, cùng các thông số động học Vmax= 0,1065 ± 0,0036; km= 4,7822 ±
0,7705 hoặc bromelain nồng độ 0,5%, 55 phút tại pH 5,7, nhiệt độ 550C lượng nitơ
amin thu được 0,054 % cùng các thông số động học Vmax= 0,0622 ± 0,0013; km=
3,5652 ± 0,4280. Dịch nếp sau khi thủy phân được lọc, điều chỉnh pH 4,9 lên men
với nấm men Saccharomyces cerevisiae 0,2%, sản phẩm rượu vang được so sánh rượu
lên men theo phương pháp truyền thống sử dụng bánh men thuốc bắc. Kết quả chỉ ra
rằng việc ứng dụng các enzyme thủy phân tinh bột, protein nấm men thuần chủng
trong quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng thể giảm thời gian lên men chính còn
6 ngày, tăng độ ợu tạo thành đến 12,6% và sẽ đảm bảo các chỉ tiêu hóa lí, vi sinh
theo TCVN 7045: 2009, tng bước cải thiện quy trình sản xuất truyền thống theo
phương pháp cổ truyền, thể sản xuất công nghiệp tạo ra rượu đạt chất lượng cảm
quan cao và đảm bảo an toàn về mặt vệ sinh thực phẩm.
Từ khóa: rượu vang nếp, α–amylase, glucoamylase, dịch hóa, đường hóa, papain, bromelain,
saccharomyces cerevisiae, bánh men thuốc bắc, lên men rượu.
Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh
Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch iii
ABSTRACT
In Vietnam, glutinous rice wine has mainly manufactured by manual work and the
quality is not settled. Up to now, traditional method is still the main method to
produce rice wine even though they have a limitation due to taking time for
production, difficult to control the quality of final product. In this study: The
improvement of white glutinous rice wine production using hydrolysis enzymes
and purebred yeast” was used to improving technological production line of
glutinous rice wine, make the quality of product better as well as make easy to control
processing line especially during liquefaction, saccharification, protein hydrolysis and
alcoholic fermentation stage. Therefore, the effect of pH, temperature, enzyme
concentration, substrate ratio and the time of activation on the activity of four kinds of
commercial enzyme α-amylase, glucoamylase hydrolyze starch to make
transformation of glucose and papain or bromelain hydrolyze protein to increases the
content of amin acid for the yeast to develop biomass and transform into wine, to
increase the fermentation performance of glutinous rice wine were done. The results
showed that optimum conditions four kinds of enzyme were studied directly to white
glutinous rice material established. When using α-amylase 0.3%, 31 minutes at pH 6.5
and 870C to hydrolyze raw material glutinous rice starch, transformation of glucose
was established about 6.46%, and when using glucoamylase 0.6%, 39 minutes at pH
4.0 and 610C directly to glutinous rice material, transformation of glucose was
produced upto 16.10 %. Next, using papain to hydrolyze protein of glutinous rice raw
material with 0.35% concentration, hydrolysis time 45 minutes at pH 5.9, temperature
500C, nitrogen amin produced content 0.081%, kinetic parameters of papain on
glutinous rice starch was Vmax= 0.1065 ± 0.0036; km= 4.7822 ± 0.7705 or using
bromelain with 0.5%, 55 minutes at pH 5.7 and 550C, nitrogen amin produced
0.054%, kinetic parameters of bromelain with substrate as protein of glutinous rice
was calculated as Vmax= 0.0622 ± 0.0013; km= 3.5652 ± 0.4280. Finally, glutinous rice
solution after hydrolysis, filter, adjustment of pH 4.9 are fermented with yeast
Saccharomyces cerevisiae 0.2%, wine product fermented compared to product is wine
fermented in a traditional method using alcoholic starter. Results indicated that the
application of α-amylase, glucoamylase, bromelain and purebred yeast of glutinous
rice wine making can reduce the time for alcohol fermentation shorter 6 days, higher
alcohol level up to 12.6% and will ensure physical-chemical and microorganism
standard criteria TCVN7045: 2009, step by step improving traditional glutinous rice
wine production for industrial production and high-quality sensory produce, hygienic
and safe.
Keyword: glutinous rice wine, α-amylase, glucoamylase, liquefaction, saccharification,
papain, bromelain, alcoholic starter, Saccharomyces cerevisiae, alcoholic fermentation.
Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh
Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................... i
TÓM TẮT .................................................................................................... ii
ABSTRACT ............................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................. xi
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ......................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 1
1.3 Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 2
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................... 3
2.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất rượu ............................................................. 3
2.2 Enzyme amylase ......................................................................................... 4
2.2.1 Enzyme α-amylase (EC 3.2.1.1)............................................................ 4
2.2.2 Enzyme glucoamylase (EC 3.2.1.3) ...................................................... 7
2.2.3 Hoạt lực của enzyme amylase ............................................................... 8
2.3 Enzyme papain (EC 3.4.22.2) .................................................................. 13
2.3.1 Cấu tạo của enzyme papain ................................................................ 13
2.3.2 Hoạt tính của enzyme papain .............................................................. 13
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme papain .......................... 14
2.4 Enzyme bromelain (EC 3.4.22.32) .......................................................... 16
2.4.1 Cu to ca enzyme bromelain ............................................................ 16
2.4.2 Hot tính enzyme bromelain ................................................................ 17
2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme bromelain ..................... 17
2.5 Nấm men ................................................................................................... 18
2.5.1 Cấu tạo và thành phần của nấm men.................................................. 18
2.5.2 Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men ......................................... 19
2.5.3 Nấm men sử dụng trong sản xuất rượu vang ...................................... 19