intTypePromotion=1

Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp trường: Hoàn thiện quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

0
66
lượt xem
10
download

Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp trường: Hoàn thiện quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của báo cáo trình bày để cải thiện công nghệ sản xuất rượu nếp, nâng cao chất lượng sản phẩm, cũng như dễ dàng để kiểm soát dây chuyền chế biến đặc biệt là trong giai đoạn dịch hóa, đường hóa, thủy phân protein và lên men. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp trường: Hoàn thiện quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng

  1. 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
  2. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh LỜI CẢM TẠ Đề tài nghiên cứu được hoàn thành tại Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch, Khoa Nông nghiệp và Thủy sản, Trường Đại học Trà Vinh và Bộ 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 và đào tạo sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Nông Nghiệp & Thủy Sản, Trung tâm 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, Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học và 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, Cô 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, Cô 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 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch i
  3. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh TÓM TẮT Ở 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 là phương pháp chủ yếu để sản xuất rượu mặc dù 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 và nấm men thuần chủng” được thực hiện để cải thiện công nghệ sản xuất rượu nếp, nâng cao chất lượng sản phẩm, cũng như dễ dàng để kiểm soát dây chuyền chế biến đặc biệt là trong giai đoạn dịch hóa, đường hóa, thủy phân protein và lên men. Vì vậy, những ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme, tỉ lệ cơ chất và thời gian thủy phân đến hoạt tính các loại enzyme α- amylase, glucoamylase thủy phân tinh bột để tạo ra đường khử và 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 làm 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% và khi sử dụng tiếp glucoamylase 0,6%, 39 phút ở 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 ở 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 là 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 và 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 và nấm men thuần chủng trong quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng có thể giảm thời gian lên men chính còn 6 ngày, tăng độ rượu tạo thành đến 12,6% và sẽ đảm bảo các chỉ tiêu hóa lí, vi sinh theo TCVN 7045: 2009, từng bước cải thiện quy trình sản xuất truyền thống theo phương pháp cổ truyền, có 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. Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch ii
  4. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 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. Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch iii
  5. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 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 Cấu tạo của enzyme bromelain............................................................ 16 2.4.2 Hoạt 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 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch iv
  6. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 2.6 Bánh men thuốc bắc ................................................................................. 21 2.7 Các quá trình chính trong sản xuất rượu vang nếp ............................. 22 2.7.1 Quá trình hồ hóa tinh bột.................................................................... 22 2.7.2 Quá trình đường hóa trong sản xuất rượu vang nếp .......................... 23 2.7.3 Quá trình lên men trong sản xuất rượu vang nếp ............................... 23 2.7.4 Cơ chế của quá trình lên men rượu .................................................... 24 2.7.5 Các giai đoạn của quá trình lên men rượu ......................................... 25 2.7.6 Cơ chế chuyển hóa đường thành rượu ............................................... 25 2.7.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men rượu ............................. 26 2.8 Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu 27 2.8.1 Sự tạo thành methalnol ...................................................................... 28 2.8.2 Sự tạo thành aldehyde ........................................................................ 28 2.8.3 Sự tạo thành các rượu bậc cao .......................................................... 28 2.8.4 Sự tạo thành các acid hữu cơ ............................................................. 29 2.8.5 Sự tạo thành các ester ........................................................................ 29 2.8.6 Sự tạo thành furfurol ........................................................................... 29 2.9 Quy trình sản xuất rượu vang nếp ......................................................... 30 2.9.1 Sơ đồ quy trình .................................................................................... 30 2.9.2 Thuyết minh quy trình ......................................................................... 31 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 3.1 Phương tiện nghiên cứu ........................................................................... 32 3.1.1 Thời gian và địa điểm ......................................................................... 32 3.1.2 Nguyên vật liệu ................................................................................... 32 3.1.3 Hóa chất .............................................................................................. 32 3.1.4 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ............................................................ 32 3.2 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 34 3.2.1 Phương pháp lấy mẫu ......................................................................... 34 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 34 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch v
  7. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 3.2.3 Phương pháp phân tích ....................................................................... 34 3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm ................................................................. 35 3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ứng dụng enzyme α-amylase trong quá trình dịch hóa và đường hóa một phần bột nếp trắng. ........................................ 35 3.3.1.1 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân bột nếp. ..................................................... 35 3.3.1.2 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân bột nếp. ............................................................................ 36 3.3.1.3 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân. ....................................... 37 3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ứng dụng enzyme glucoamylase trong quá trình đường hóa dịch nếp trắng. ................................................................... 37 3.3.2.1 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme glucoamylase trong thủy phân dịch nếp. .............................................................. 37 3.3.2.2 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp trắng. .......................................... 38 3.3.2.3 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bột nếp đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân................................... 39 3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát động học và ứng dụng enzyme papain thủy phân protein dịch nếp sau khi dịch hóa và đường hóa bằng α- amylase và glucoamylase. .................................................................................................. 39 3.3.3.1 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp. ..................................................... 40 3.3.3.2 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme papain và thời gian thủy phân protein nếp. .......................................................................... 40 3.3.3.3 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bột nếp đến hoạt tính enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp. ................................ 41 3.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát động học và ứng dụng enzyme bromelain thủy phân protein dịch nếp sau khi dịch hóa và đường hóa bằng α- amylase và glucoamylase. .................................................................................................. 42 3.3.4.1 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp................................................. 42 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch vi
  8. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 3.3.4.2 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme bromelain và thời gian thủy phân protein nếp. ...................................................................... 42 3.3.4.3 Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp. ........................... 43 3.3.5 Thí nghiệm 5: Theo dõi, so sánh, đánh giá chất lượng sản phẩm rượu lên men truyền thống sử dụng men thuốc bắc và rượu sử dụng enzyme với nấm men thuần chủng trong giai đoạn lên men chính và ổn định. ................ 44 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................ 46 4.1 Thành phần chính nguyên liệu nếp trắng .............................................. 46 4.2 Kết quả khảo sát ứng dụng enzyme α-amylase trong quá trình dịch hóa và đường hóa một phần bột nếp trắng. ............................................ 46 4.2.1 Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân bột nếp trắng. ...................................................................... 46 4.2.2 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân bột nếp. ........................................................................................................ 49 4.2.3 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân. ..................................................... 51 4.3 Kết quả khảo sát ứng dụng enzyme glucoamylase trong quá trình đường hóa dịch nếp trắng. ................................................................................ 52 4.3.1 Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme glucoamylase trong thủy phân dịch nếp trắng. ........................................................................... 53 4.3.2 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp trắng. .................................................................................... 55 4.3.3 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân ................................................ 57 4.4 Kết quả khảo sát động học và ứng dụng enzyme papain thủy phân protein dịch nếp sau khi dịch hóa và đường hóa bằng α-amylase và glucoamylase. ................................................................................................. 58 4.4.1 Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp. ................................................................................. 59 4.4.2 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme papain và thời gian thủy phân protein nếp. ................................................................................................. 60 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch vii
  9. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 4.4.3 Kết quả ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp ................................................................. 62 4.5 Kết quả khảo sát động học và ứng dụng enzyme bromelain thủy phân protein dịch nếp sau khi dịch hóa và đường hóa bằng α- amylase và glucoamylase .................................................................................................. 64 4.5.1 Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp ........................................................................... 64 4.5.2 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme bromelain và thời gian thủy phân protein dịch nếp. ......................................................................................... 66 4.5.3 Kết quả ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp ............................................... 68 4.6 Kết quả theo dõi, so sánh, đánh giá chất lượng sản phẩm rượu lên men truyền thống sử dụng men thuốc bắc và rượu sử dụng enzyme với nấm men thuần chủng trong giai đoạn lên men chính và ổn định. ......... 70 4.6.1 Kết quả thay đổi độ Brix trong quá trình lên men chính các loại rượu nếp. .............................................................................................................. 71 4.6.2 Kết quả thay đổi hàm lượng đường khử trong quá trình lên men chính các loại rượu nếp. ...................................................................................... 72 4.6.3 Kết quả thay đổi độ rượu tạo thành trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp................................................................................. 74 4.6.4 Kết quả thay đổi pH trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp. .............................................................................................................. 75 4.6.5 Kết quả thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp................................................................................. 77 4.6.6 Kết quả thay đổi hàm lượng ester trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp .......................................................................................... 79 4.6.7 Kết quả định tính fufurol trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp ........................................................................................................ 80 4.6.8 Kết quả theo dõi chất lượng sản phẩm rượu nếp trong thời gian ổn định 3 tháng. ................................................................................................... 80 4.6.9 Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan các sản phẩm rượu vang nếp ........................................................................................................................ 82 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch viii
  10. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh 4.6.10 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lí sản phẩm rượu sử dụng bánh men thuốc bắc và rượu sử dụng enzyme amylase, bromelain, nấm men so với TCVN 7045:2009 ....................................................................................... 83 4.6.11 Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh sản phẩm rượu sử dụng bánh men thuốc bắc và rượu sử dụng enzyme amylase, bromelain, nấm men so với TCVN 7045:2009 ....................................................................................... 84 CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ THỰC TẾ NGHIÊN CỨU, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ ĐỊA CHỈ ÁP DỤNG, GIÁ THÀNH SẢN PHẨM ... 85 5. 1 Thực tế nghiên cứu so với bố trí thí nghiệm theo thuyết minh phê duyệt ............................................................................................................. 85 5. 2 Khả năng ứng dụng và địa chỉ áp dụng ................................................ 86 5.3 Hạch toán giá thành 1 lít rượu vang nếp sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm ................................................................................................ 86 6.1 Kết luận ..................................................................................................... 87 6.2 Đề nghị ...................................................................................................... 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 90 PHỤ LỤC ..................................................................................................... I KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ở TRUNG TÂM PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM, SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ, TP.HCM. Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch ix
  11. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh DANH SÁCH KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam HTX: Hợp tác xã DNTN SXTM: Doanh nghiệp tư nhân sản xuất thương mại TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh Sở KH&CN: Sở Khoa Học và Công Nghệ w/w (weight/weight): tỉ lệ khối lượng trên khối lượng w/v (weight/volume): tỉ lệ khối lượng trên thể tích v/v (volume/volume): tỉ lệ thể tích trên thể tích KPH: Không phát hiện TB: Rượu nếp sử dụng bánh men thuốc bắc để lên men ĐC: Rượu nếp sử dụng enzyme α-amylase, glucoamylase và bổ sung nấm men thuần chủng để lên men PA: Rượu nếp sử dụng enzyme α-amylase, glucoamylase, papain và bổ sung nấm men thuần chủng để lên men BR: Rượu nếp sử dụng enzyme α-amylase, glucoamylase, bromelain và bổ sung nấm men thuần chủng để lên men Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch x
  12. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nếp trắng .............................................................3 Bảng 2.2 Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau ...................5 Bảng 2.3 Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn sản xuất khác nhau .....5 Bảng 2.4 Thành phần hóa học của tế bào nấm men ..................................................19 Bảng 2.5 Tiêu chuẩn chất lượng bánh men giống .....................................................22 Bảng 4.1 Thành phần chính của nguyên liệu nếp trắng ............................................46 Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng đường khử tạo thành khi thủy phân tinh bột nếp bằng enzyme α-amylase .......................................47 Bảng 4.3 Kết quả ảnh hưởng nồng độ α-amylase và thời gian thủy phân tinh bột nếp đến lượng đường khử tạo thành ....................................................................49 Bảng 4.4 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến lượng đường khử tạo thành khi thủy phân bằng enzyme α-amylase ...........................................................51 Bảng 4.5 Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ đến lượng đường khử sinh ra khi thủy phân dịch nếp bằng enzyme glucoamylase .......................................................53 Bảng 4.6 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp đến lượng đường khử sinh ra .............................................................55 Bảng 4.7 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến lượng đường khử sinh ra khi thủy phân bằng enzyme glucoamylase ................................................................ 57 Bảng 4.8 Kết quả ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng nitơ amin tạo thành khi thủy phân protein trong dịch nếp bằng enzyme papain ......................................59 Bảng 4.9 Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme papain và thời gian đến lượng nitơ amin tạo thành khi thủy phân protein trong dịch nếp trắng ............................... 61 Bảng 4.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ bột nếp trắng đến hoạt tính enzyme papain ............................................................................................................63 Bảng 4.11 Hàm lượng acid amin tự do trong dịch nếp trắng thu được sau khi thủy phân protein bằng enzyme papain. ....................................................................64 Bảng 4.12 Kết quả ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân dịch nếp bằng enzyme bromelain .......................................................65 Bảng 4.13 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ enzyme bromelain và thời gian đến lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân protein trong dịch nếp trắng ........................67 Bảng 4.14 Kết quả ảnh hưởng của các tỉ lệ bột nếp trắng đến hoạt tính của Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch xi
  13. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh enzyme bromelain ......................................................................................................69 Bảng 4.15 Hàm lượng acid amin tự do trong dịch nếp trắng thu được sau khi thủy phân protein bằng enzyme bromelain................................................................ 70 Bảng 4.16 Kết quả thay đổi độ Brix trong quá trình lên men chính của các loại rượu .............................................................................................................................71 Bảng 4.17 Kết quả thay đổi hàm lượng đường khử trong quá trình lên men chính của các loại rượu............................................................................................... 73 Bảng 4.18 Kết quả thay đổi độ rượu trong quá trình lên men chính của các loại rượu .............................................................................................................................74 Bảng 4.19 Kết quả thay đổi pH trong quá trình lên men chính của các loại rượu ...76 Bảng 4.20 Kết quả thay đổi hàm lượng acid trong quá trình lên men chính của các loại rượu ...............................................................................................................78 Bảng 4.21 Kết quả thay đổi hàm lượng ester trong quá trình lên men chính của các loại rượu ...............................................................................................................79 Bảng 4.22 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí các sản phẩm rượu vang nếp sau 1 tháng ......81 Bảng 4.23 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí các sản phẩm rượu vang nếp sau 2 tháng ......81 Bảng 4.24 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí các sản phẩm rượu vang nếp sau 3 tháng ......82 Bảng 4.25 Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của các sản phẩm rượu vang nếp (TCVN 3217-79) .................................................................................................82 Bảng 4.26 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lí trong sản phẩm rượu TB và BR so với TCVN7045: 2009 ............................................................................................83 Bảng 4.27 Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh trong sản phẩm rượu TB và BR so với TCVN7045: 2009 .................................................................................................84 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch xii
  14. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Hạt nếp trắng ................................................................................................ 3 Hình 2.2 Cơ chế tác dụng của enzyme amylase lên phân tử tinh bột .........................4 Hình 2.3 Cấu trúc không gian của enzyme α-amylase ...............................................6 Hình 2.4 Tác dụng của α-amylase lên phân tử amylose và amylpectin .....................6 Hình 2.5 Cấu trúc không gian của enzyme glucoamylase ..........................................7 Hình 2.6 Tác dụng của glucoamylase lên phân tử tinh bột ........................................7 Hình 2.7 Đồ thị Michaelis-Menten .............................................................................10 Hình 2.8 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến thời gian phản ứng của amylase .......10 Hình 2.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme amylase ......................11 Hình 2.10 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của enzyme amylase .............................11 Hình 2.11 Cấu trúc không gian của enzyme papain ...................................................13 Hình 2.12 Cấu trúc không gian của enzyme bromelain .............................................16 Hình 2.13 Quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men ...........................19 Hình 2.14 Nấm men Saccharomyces cerevisae ..........................................................20 Hình 2.15 Men thuốc bắc Hải Anh Quang .................................................................22 Hình 2.16 Quá trình trao đổi chất tế bào nấm men phụ thuộc hiện diện Oxy có thể hô hấp hiếu khí hoặc lên men yếm khí ................................................................. 24 Hình 2.17 Sơ đồ đường phân trong tế bào nấm men ..................................................26 Hình 2.18 Sơ đồ tổng quát của quá trình hình thành sản phẩm phụ ...........................28 Hình 2.19 Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến 4 loại rượu vang nếp .............................30 Hình 3.1 Máy nghiền nguyên liệu ..............................................................................33 Hình 3.2 Máy đo pH ...................................................................................................33 Hình 3.3 Cân phân tích ............................................................................................... 33 Hình 3.4 Chiết quang kế .............................................................................................33 Hình 3.5 Chuẩn độ đường ...........................................................................................33 Hình 3.6 Nấm men ......................................................................................................33 Hình 3.7 Nếp trắng......................................................................................................33 Hình 3.8 Water bath ...................................................................................................33 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch xiii
  15. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh Hình 3.9 Máy chuẩn độ điện thế .................................................................................33 Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng đường khử tạo thành khi thủy phân bột nếp bằng enzyme α-amylase ................................... 47 Hình 4.2 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng đường khử tạo thành .................................................................................. 49 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ α-amylase và thời gian thủy phân bột nếp đến lượng đường khử tạo thành ..................................................... 50 Hình 4.4 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme α- amylase và thời gian thủy phân đến lượng đường khử tạo thành ........................ 51 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ bột nếp đến lượng đường khử tạo thành khi thủy phân bằng enzyme α-amylase ...................................................... 52 Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hàm lượng đường khử sinh ra khi thủy phân dịch nếp với enzyme glucoamylase ................ 54 Hình 4.7 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hàm lượng đường khử sinh ra khi thủy phân dịch nếp với enzyme glucoamylase ....................................................................................................... 55 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ glucoamylase và thời gian thuỷ phân dịch nếp đến lượng đường khử sinh ra ............................................... 56 Hình 4.9 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp đến lượng đường khử tạo thành 57 Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ bột nếp đến lượng đường khử sinh ra khi thủy phân với enzyme glucoamylase......................................................... 58 Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hàm lượng nitơ amin tạo thành khi thủy phân protein dịch nếp bằng enzyme papain.................. 59 Hình 4.12 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng nitơ amin tạo thành khi thủy phân protein dịch nếp với enzyme papain. . 60 Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme papain và thời gian đến hàm lượng nitơ amin tạo khi thủy phân protein dịch nếp trắng ............ 61 Hình 4.14 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme papain và thời gian thủy phân protein dịch nếp đến lượng nitơ amin tạo thành . 62 Hình 4.15 Đồ thị Michaelis- Menten biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ cơ chất nếp sử dụng đến hoạt tính enzyme papain ...................................................................... 63 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch xiv
  16. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân dịch nếp bằng enzyme bromelain ..................................... 65 Hình 4.17 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hàm lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân protein dịch nếp với bromelain. ..... 66 Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme bromelain và thời gian đến hàm lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân protein dịch nếp trắng ...... 67 Hình 4.19 Đồ thị 3D và Contour biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ enzyme bromelain và thời gian thủy phân đến lượng nitơ amin sinh ra. .................................68 Hình 4.20 Đồ thị Michaelis- Menten biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ cơ chất nếp đến hoạt tính bromelain .....................................................................................................69 Hình 4.21 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ Brix theo thời gian lên men chính của các loại ruợu .........................................................................................................72 Hình 4.22 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử theo thời gian lên men chính của các loại ruợu ................................................................................. 73 Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ rượu theo thời gian lên men chính của các loại rượu .........................................................................................................75 Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH theo thời gian lên men chính của các loại rượu................................................................................................................77 Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi acid tổng theo thời gian lên men chính của các loại rượu .........................................................................................................78 Hình 4.26 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi ester theo thời gian lên men chính của các loại rượu................................................................................................................80 Hình 4.27 Các sản phẩm rượu vang nếp trắng ..........................................................84 Hình 5.1 Quy trình sản xuất 4 loại rượu vang nếp trắng ............................................86 Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch xv
  17. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Rượu vang là loại thức uống được lên men từ nhiều nguồn liệu: nho, khóm, chuối, nếp… mang đậm đà bản sắc văn hóa dân tộc của từng địa phương. Từ xưa đến nay, rượu thường xuất hiện trong các lễ hội, đình đám, các cuộc gặp gỡ của người thân, bạn bè. Rượu được sử dụng với nhiều mục đích ý nghĩa khác nhau như để chúc mừng, nâng cao sức khỏe hay để giải bày tâm sự… Rượu trở thành một trong những thức uống không thể thiếu trong văn hóa ẩm thực cũng như trong đời sống hằng ngày. Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm lên men truyền thống đã được nghiên cứu sâu về mặt quy trình sản xuất, hiện nay ở các nước trong khu vực đã nghiên cứu, cải tiến thành công chất lượng rượu cổ truyền và được áp dụng sản xuất với qui mô công nghiệp, phân phối rộng rãi trên thế giới như rượu Sakê của Nhật, rượu Mao Đài của Trung Quốc, rượu Shochu ở Hàn Quốc. Ở Việt Nam thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng từ: rượu nho, rượu Cần ở các dân tộc miền núi Tây Nguyên đến rượu nếp của người Kinh, nhiều địa phương đã sản xuất các loại rượu nổi tiếng như rượu Làng Vân ở miền Bắc và rượu Gò Đen, Phú Lễ, Xuân Thạnh ở miền Nam được nhiều người ưa chuộng. Trong các loại rượu cổ truyền kể trên thì rượu nếp là một loại khá đặc biệt, sản phẩm là kết quả của quá trình lên men từ những hạt nếp mà thành. Tuy nhiên, phương pháp sản xuất rượu ở một số địa phương vẫn còn theo phương pháp cổ truyền, tức là quá trình đường hóa và lên men được thực hiện bởi nấm mốc và nấm men trong bánh men thuốc bắc và thiết bị sản xuất thô sơ, nên năng suất chưa cao và chất lượng chưa an toàn vì chứa nhiều độc tố, tạp chất ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, để nâng cao hơn nữa chất lượng sản phẩm truyền thống này chúng tôi đề ra quy trình sản xuất rượu theo phương pháp mới, thông qua kết hợp hài hòa giữa công nghệ cổ truyền và kỹ thuật hiện đại. Với việc ứng dụng phương pháp enzyme và nấm men thuần chủng ở giai đoạn đường hóa, thủy phân protein và lên men để rút ngắn thời gian sản xuất cũng như ổn định được chi phí sản xuất, đảm bảo chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm của sản phẩm rượu vang nếp. Từ những lý do trên việc nghiên cứu “Hoàn thiện quy trình sản xuất rượu vang nếp trắng bằng enzyme và nấm men thuần chủng” có ý nghĩa rất quan trọng. 1.2 Mục tiêu của đề tài Xây dựng qui trình sản xuất rượu nếp sạch theo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm TCVN 7045: 2009. Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch 1
  18. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh Cải thiện quy trình sản xuất rượu nếp truyền thống theo phương pháp cổ truyền có thể sản xuất công nghiệp và cho ra sản phẩm chất lượng cao và an toàn về mặt vệ sinh thực phẩm. 1.3 Nội dung nghiên cứu Từ những mục tiêu trên, đề tài tiến hành các khảo sát sau: - Khảo sát ứng dụng enzyme α-amylase trong quá trình dịch hóa và đường hóa một phần hồ tinh bột nếp trắng. - Khảo sát ứng dụng enzyme glucoamylase trong quá trình đường hóa dịch nếp trắng. - Khảo sát động học và ứng dụng enzyme papain trong quá trình thủy phân protein của dịch nếp trắng. - Khảo sát động học và ứng dụng enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein của dịch nếp trắng. - Theo dõi, so sánh, đánh giá chất lượng sản phẩm rượu lên men truyền thống sử dụng men thuốc bắc và rượu sử dụng enzyme với nấm men thuần chủng trong giai đoạn lên men chính và ổn định. - Đánh giá chất lượng sản phẩm (cảm quan, hóa lí và vi sinh vật) - Phân tích kết quả và tìm ra qui trình sản xuất tối ưu cho sản phẩm rượu vang nếp. Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch 2
  19. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất rượu Tên khoa học của nếp là Oryza Sativa thuộc nhóm ngũ cốc, là loại nguyên liệu chứa tinh bột rất cao phù hợp với công nghệ lên men, trong đó nếp trắng với hàm lượng tinh bột lên đến hơn 70%, vì vậy nếp trắng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất rượu. Hình 2.1 Hạt nếp trắng Trong tinh bột bao gồm hai thành phần: amylose và amylopectin, 2cấu tử này khác hẳn về tính chất hoá học và tính chất vật lý. Phân tử amylose tạo màu xanh với iod còn amylopectin cho m àu tím đỏ, amylose và amylopectin cũng khác nhau về tính hoà tan, amylose dễ hoà tan trong nước ấm và tạo nên dung dịch có độ nhớt không cao, còn amylopectin chỉ hoà tan khi đun nóng và tạo nên dung dịch có độ nhớt cao. Trong phân tử tinh bột tỉ lệ giữa amylose và amylopectin thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn nguyên liệu, trong hạt gạo chủ yếu là amylose, còn trong hạt nếp là amylopectin. Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nguyên liệu nếp trắng Thành phần Hàm lượng (%) Nước 14,0 Protein 8,2 Lipid 1,5 Glucid 74,9 Acid hữu cơ 0,6 Tro 0,8 (Nguyễn Đức Lượng, 2003) Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch 3
  20. Nghiên cứu khoa học cấp trường - 2010 Trường Đại học Trà Vinh + Amylose có trọng lượng phân tử từ 50.000 ÷ 160.000, được cấu tạo từ 200 ÷ 1.000 phân tử D-glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,4 glycoside tạo thành mạch xoắn dài không phân nhánh. + Amylopectin có trọng lượng phân tử khoảng 400.000, được cấu tạo từ 600 ÷ 6.000 phân tử D-glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,4 glycoside và α-1,6 glycoside tạo thành mạch phân nhánh. 2.2 Enzyme amylase Enzyme amylase là một trong số các hệ enzyme được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học, thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác, amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glycoside nội phân tử trong các polysaccharides. Enzyme amylase sẽ thủy phân tinh bột, glycogen và các dextrin mạch dài thành glucose, maltose và dextrin mạch ngắn. Dựa vào đặc tính và cơ chế tác dụng lên phân tử tinh bột của enzyme amylase, người ta phân biệt chia enzyme amylase thành hai nhóm: - Endoamylase (enzyme nội phân): gồm α-amylase và nhóm enzyme khử mạch nhánh. - Exoamylase (enzyme ngoại phân): gồm có β-amylase, γ-amylase (glucoamylase). Hình 2.2 Cơ chế tác dụng của enzyme amylase lên phân tử tinh bột 2.2.1 Enzyme α-amylase (EC 3.2.1.1) Đặc tính: Enzyme α-amylase dễ tan trong nước, các dung dịch muối và rượu loãng. Protein của các α-amylase có tính acid yếu. Protein của α-amylase từ các nguồn sản Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch 4
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2