Đặt vấn đề Rượu là một trong những sản phẩm lên men thực phẩm đã được biết đến từ rất sớm. Trong các dịp liên hoan, cưới hỏi, tết,…uống rượu cổ truyền là một phần không thể thiếu, đó là nét văn hóa mang đậm bản sắc riêng của dân tộc ta. Ở Việt Nam, thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng, từ rượu cần của các dân tộc miền núi Tây Nguyên, rượu làng Vân – Bắc Giang, rượu San Lùng – Lào Cai, rượu Xuân Thạnh – Trà Vinh, rượu Gò Đen – Tiền Giang, rượu nếp than của người Kinh,…Trong đó rượu nếp than là một loại rượu khá đặc biệt. Sản phẩm là kết quả của quá trình lên men không chưng cất nguyên liệu nếp than mà thành.
Ngoài các rượu được sản xuất chuyên nghiệp với chất lượng cao thì đa số là rượu do dân làm ra, với trình độ công nghệ còn kém và thiết bị sản suất thô sơ nên sản phẩm có thể bị nhiễm vi sinh vật lạ và tạp chất nên rượu có chất lượng không cao về cảm quan và an toàn, có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người tiêu dùng. Vì nhiễm tạp khuẩn nên hiệu suất thu hồi thấp, hao phí nguyên liệu lớn vì ủ mốc nên tổn hao chất khô, vì thế hiệu quả sản xuất chưa cao. Mặt khác rượu nếp than sau khi được bảo quản một thời gian thì mùi vị và màu sắc của sản phẩm thường bị giảm có thể do nguyên nhân là bị oxy hóa. Do nếp than có giá thành cao và với hy vọng bổ sung nếp thơm sẽ sản xuất được rượu vừa có chất lượng tốt vừa có giá thành hợp lý.
Cho nên mục đích của đề tài “ Ảnh hưởng của loại nguyên liệu và phụ gia bổ sung đến chất lượng rượu nếp than” nhằm giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng giữ màu, mùi vị cho sản phẩm rượu nếp than.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này gồm hai mục tiêu: - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn giữa nếp than và nếp thơm đến hương vị rượu nếp than. - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phụ gia sử dụng đến khả năng giữ màu sắc và mùi vị rượu thành phẩm. Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 9 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Gạo nếp than (Red Sticky Rice) Hình 1: Nếp than Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ. Tên khoa học là Oryza Sativa Tamaka.
Gạo nếp than gồm bốn loại: - Nếp cẩm Đức Hòa - Nếp đen Khánh Vinh - Nếp than Long Đất - Lúa lứt nếp cẩm Các loại lúa này có năng suất không cao, chỉ đạt khoảng 2,8 – 3,3 tấn/ha. 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 Vỏ trấu Cám Nội nhũ Phôi Hình 2: Cấu tạo hạt nếp than www.infoimage Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 10 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ Sắc tố anthocyanin của nếp than rất dễ tan trong nước vì thế sản phẩm cũng mang màu sắc đặc trưng của nguyên liệu. Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose.
kết hợp với gốc aglucon có màu (Anthocyanidin). Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 3. Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit.
R1 OH B OH O+ 3 7 A 3 R2 5 OH OH Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2, thường là H, OH hoặc OCH3. Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh.
Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 ÷ 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 ÷ 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh. Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ. Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 11 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng.
Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ. Tuy khác nhau về màu sắc nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học không khác nhau nhiều: Bảng 1: Thành phần hóa học của nếp than Thành phần Hàm lượng (%) Nước 14 Protein 8,2 Lipid 1,5 Glucid 74,9 Acid hữu cơ 0,6 Tro 0,8 Nguồn: PGS.TS Nguyễn Thị Hiền - Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền 2.2 Enzyme amylase Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được sinh vật tổng hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh hóa.1) α-amylase là một metaloenzyme, là những protid đơn giản có chứa nhóm amin tự do. α-amylase được hoạt hóa bởi ion đơn hóa trị nếu chúng có nguồn gốc động vật và vi sinh vật.
Nếu chúng có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa trị hai. α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt. α-amylase chỉ có khả năng phân cắt liên kết α-1,4 glycoside ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ hóa. Do đó được gọi là enzyme nội phân tử (endoenzyme).
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 12 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ Dưới tác dụng của enzyme α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide, sau này các mạch này bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến maltose tetrose, maltose triose, maltose. Sau thời gian thủy phân amylase, sản phẩm bao gồm: 87% maltose và 13% glucose. Hình 4: Cơ chế tác dụng của α-amylase lên amylose Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì α-amylase không phân cắt được liên kết α-1,6 glycoside ở chỗ mạch nhánh phân tử amylopectin nên dù có tác động lâu thì sản phẩm cuối cùng cũng là 72% maltose, 19% glucose, các dextrin phân tử thấp và các izomaltose 8%. Bảng 2: Độ bền nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau Hoạt tính của α-amylase, % so với hoạt tính ban đầu 0 Nhiệt độ ( C ) Nấm sợi Malt Vi khuẩn 65 100 100 100 70 52 100 100 75 3 58 100 80 - 25 92 85 - 1 58 90 - - 52 95 - - 8 Nguồn: Nguyễn Đức Lượng.
Công nghệ enzyme Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 13 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ 2.3 ) γ-amylase là enzyme ngoại phân (exoenzyme), nó thủy phân polysaccharide từ đầu không khử để tạo ra glucose. γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết α-1,4 glucoside lẫn α-1,6 glucoside. Khi thủy phân, γ-amylase thủy phân liên kết α-1,4 glucoside trong polysaccharide, tách lần lượt từng gốc glucose từ đầu không khử. Ngoài thủy phân các liên kết α-1,4 glucoside và α-1,6 glucoside, γ-amylase còn có khả năng thủy phân liên kết α- 1,2 và α-1,3 glucoside.
γ-amylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, amylopectin, dextrin, maltose,… đến glucose. Các cơ chất có cấu tạo phân nhánh bị γ-amylase tấn công với vận tốc khá lớn. Đa số γ-amylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH 3,5 - 5,5 và nhiệt độ 500C. Nó bền với tác dụng của acid hữu cơ hơn α-amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, aceton và không được bảo vệ bởi ion Ca2+.
Cơ chế tác dụng của enzyme amylase được minh họa như sau: Hình 5: Cơ chế tác dụng của amylase Trong thực tế có nhiều nguồn để sản xuất amylase, nhưng tùy thuộc vào từng nguồn mà amylase có điều kiện nhiệt độ và pH tối thích khác nhau: Bảng 3: Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme amylase Nguồn gốc Nhiệt độ tối thích (0C ) pH tối thích Malt 72 – 75 5,5 – 5,7 Nấm mốc 50 – 60 5,5 – 6,0 Vi khuẩn 60 – 70 6,0 – 7,0 Nguồn: Nguyễn Đức Lượng. Công nghệ enzyme Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 14 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Đại Học Cần Thơ 2.3 Nấm men trong lên men rượu Quá trình lên men được thực hiện nhờ loài Saccharomyces, loài này có tính kỵ khí không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và lên men, khả năng lên men của các chủng là rất khác nhau. Hình 6: Nấm men Saccharomyces 2.