Tổng quan nghiên cứu

Rượu là một phần không thể tách rời của văn hóa ẩm thực Việt Nam, với nhiều làng nghề truyền thống nổi tiếng như Rượu Mẫu Sơn (Lạng Sơn), Rượu làng Vân (Bắc Giang), Rượu Gò Đen (Long An), và đặc biệt là rượu Bàu Đá, Vĩnh Cửu ở Bình Định. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tình trạng ngộ độc thực phẩm do rượu giả và rượu kém chất lượng ngày càng gia tăng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người tiêu dùng. Nguyên nhân chủ yếu là do quy trình sản xuất rượu truyền thống còn mang tính thủ công, quy mô nhỏ lẻ, chưa kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như nguồn men, nguyên liệu và phương pháp chưng cất.

Mục tiêu của nghiên cứu là xác định đặc điểm sinh học và khả năng lên men của hai chủng nấm men Saccharomyces sp1 và Saccharomyces sp2, nhằm sản xuất thử nghiệm men rượu thuần và ứng dụng vào sản xuất rượu truyền thống tại làng nghề Vĩnh Cửu, Bình Định. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 10/2016 đến tháng 6/2017, tại phòng thí nghiệm Đại học Quy Nhơn và Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ Bình Định.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao chất lượng rượu truyền thống, giảm thiểu nguy cơ ngộ độc mà còn tạo cơ sở khoa học để phát triển men rượu thuần chủng, ổn định chất lượng sản phẩm, từ đó thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương và bảo tồn giá trị văn hóa truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh học vi sinh vật, đặc biệt là về nấm men Saccharomyces – nhóm vi sinh vật chủ yếu trong quá trình lên men rượu. Hai mô hình chính được áp dụng gồm:

  • Mô hình sinh trưởng vi sinh vật: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, nồng độ glucose và pepton đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm men.
  • Mô hình lên men rượu: Quá trình chuyển hóa đường thành ethanol và CO2 dưới điều kiện yếm khí, bao gồm các giai đoạn phát triển sinh khối và chuyển hóa đường.

Các khái niệm chính bao gồm: men rượu thuần chủng, bánh men truyền thống, quá trình đường hóa tinh bột, enzyme amylase và glucoamylase, cũng như các chỉ tiêu chất lượng rượu như hàm lượng ethanol, methanol và aldehyde.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là hai chủng nấm men Saccharomyces sp1 và Saccharomyces sp2 do Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ Bình Định cung cấp. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10/2016 đến tháng 6/2017 tại phòng thí nghiệm Đại học Quy Nhơn, Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ Bình Định, và làng nghề nấu rượu Vĩnh Cửu.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp vi sinh: Quan sát hình thái khuẩn lạc và tế bào nấm men, nhuộm Gram, đếm số lượng tế bào bằng buồng đếm hồng cầu và máy đếm tự động.
  • Phương pháp hóa sinh: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, hàm lượng glucose và pepton đến sự sinh trưởng; đánh giá khả năng phân giải các nguồn cacbon (saccharose, maltose, glucose, tinh bột).
  • Phương pháp lên men thử nghiệm: Sử dụng dịch đường khử chuẩn bị từ cơm chín, ủ men trong điều kiện yếm khí, đo lượng bọt khí, hàm lượng cồn và pH.
  • Phương pháp sản xuất bột men: Chuẩn bị men giống, phối trộn với cơ chất bột gạo và bột bắp, ủ men và sấy khô.
  • Phương pháp cảm quan và hóa lý: Đánh giá chất lượng rượu theo tiêu chuẩn TCVN 8007:2009 và TCVN 3217:1979, đo độ rượu, hàm lượng methanol và aldehyde theo TCVN 8010 và 8011.

Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và Statgraphics XVII với cỡ mẫu phù hợp để đảm bảo độ tin cậy và tính chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm sinh học của hai chủng nấm men:

    • Saccharomyces sp1 có khuẩn lạc trung bình, hình tròn, màu trắng sữa, mọc chậm, bề mặt nhẵn, dày và lồi cao. Tế bào hình tròn đều.
    • Saccharomyces sp2 có khuẩn lạc lớn, hình tròn, màu trắng, mọc nhanh, bề mặt nhẵn, hơi khô và mỏng. Tế bào hình elip.

  2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng:

    • Nhiệt độ tối ưu cho cả hai chủng là 30 – 35°C với mật độ tế bào đạt từ 2,9×10^8 đến 5,0×10^8 CFU/g.
    • Chủng S2 có khả năng thích nghi tốt hơn, duy trì mật độ cao hơn ở các nhiệt độ khác nhau.
    • Ở 40°C, mật độ tế bào giảm xuống còn khoảng 2,0×10^8 – 2,3×10^8 CFU/g.

  3. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose:

    • Nồng độ glucose tối ưu là 20 g/l, với mật độ tế bào S1 đạt 5,5×10^8 tế bào/ml và S2 đạt 6,7×10^8 tế bào/ml.
    • Khi glucose vượt quá 25 g/l, mật độ tế bào giảm nhẹ, thấp nhất ở 30 g/l (S1: 3,9×10^8, S2: 4,1×10^8 tế bào/ml).

  4. Ảnh hưởng của hàm lượng pepton:

    • Nồng độ pepton tối ưu cho S1 là 15 g/l (4,8×10^8 tế bào/ml), cho S2 là 10 g/l (6,2×10^8 tế bào/ml).
    • Mật độ tế bào thấp nhất ở 5 g/l pepton (S1: 3,6×10^8, S2: 4,1×10^8 tế bào/ml).

  5. Khả năng phân giải các nguồn cacbon:

    • Cả hai chủng đều phân giải tốt saccharose, maltose và glucose, với đường kính vòng phân giải tăng dần theo thời gian, đạt trên 30 mm sau 72 giờ.
    • Chủng S2 có khả năng phân giải mạnh hơn, ví dụ vòng phân giải glucose sau 120 giờ đạt 53,3 mm so với 42,7 mm của S1.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy hai chủng nấm men Saccharomyces sp1 và sp2 đều có khả năng sinh trưởng và lên men tốt trong điều kiện nhiệt độ, pH và dinh dưỡng phù hợp với quy trình sản xuất rượu truyền thống tại Bình Định. Chủng S2 thể hiện ưu thế hơn về khả năng thích nghi với biến động môi trường và hiệu suất lên men, phù hợp để phát triển thành men rượu thuần chủng.

So với các nghiên cứu trong ngành, nhiệt độ và nồng độ glucose tối ưu tương đồng với các chủng Saccharomyces cerevisiae được sử dụng trong sản xuất rượu vang và bia. Việc kiểm soát hàm lượng pepton cũng góp phần nâng cao mật độ tế bào, từ đó tăng hiệu quả lên men và chất lượng rượu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mật độ tế bào theo nhiệt độ, glucose và pepton, cũng như bảng so sánh đường kính vòng phân giải các nguồn cacbon giữa hai chủng. Điều này giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và ưu thế của từng chủng trong quá trình lên men.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển men rượu thuần chủng Saccharomyces sp2

    • Tăng cường nhân giống và sản xuất men rượu thuần chủng tại các làng nghề truyền thống.
    • Mục tiêu: nâng cao hiệu suất lên men và ổn định chất lượng rượu.
    • Thời gian: triển khai trong 12 tháng.
    • Chủ thể: Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ Bình Định phối hợp với các hộ sản xuất.

  2. Kiểm soát chặt chẽ điều kiện lên men

    • Áp dụng nhiệt độ 30 – 35°C, nồng độ glucose 15 – 25 g/l và pepton 10 – 15 g/l trong quy trình lên men.
    • Mục tiêu: tối ưu hóa sinh trưởng nấm men và chất lượng rượu.
    • Thời gian: áp dụng ngay trong các vụ sản xuất tiếp theo.
    • Chủ thể: các cơ sở sản xuất rượu truyền thống.

  3. Đào tạo kỹ thuật và nâng cao nhận thức

    • Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật sản xuất men rượu và quy trình lên men chuẩn.
    • Mục tiêu: giảm thiểu rượu giả, rượu kém chất lượng và ngộ độc thực phẩm.
    • Thời gian: 6 tháng đầu năm sau nghiên cứu.
    • Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các tổ chức nghề nghiệp.

  4. Xây dựng hệ thống kiểm định chất lượng rượu

    • Thiết lập các tiêu chuẩn kiểm tra hàm lượng methanol, aldehyde và các tạp chất độc hại.
    • Mục tiêu: bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao uy tín sản phẩm.
    • Thời gian: 18 tháng.
    • Chủ thể: Cơ quan quản lý chất lượng và các phòng thí nghiệm chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất rượu truyền thống

    • Lợi ích: áp dụng men rượu thuần chủng và quy trình lên men chuẩn để nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro ngộ độc.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm

    • Lợi ích: tham khảo phương pháp nghiên cứu vi sinh, hóa sinh và ứng dụng thực tiễn trong sản xuất rượu truyền thống.

  3. Cơ quan quản lý và kiểm định chất lượng thực phẩm

    • Lợi ích: xây dựng tiêu chuẩn, quy trình kiểm tra chất lượng rượu, đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ người tiêu dùng.

  4. Các tổ chức phát triển nghề truyền thống và du lịch văn hóa

    • Lợi ích: phát triển sản phẩm rượu truyền thống chất lượng cao, góp phần quảng bá văn hóa và phát triển kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu đặc điểm sinh học của nấm men trong sản xuất rượu?
    Nấm men quyết định hiệu quả lên men và chất lượng rượu. Hiểu rõ đặc điểm sinh học giúp chọn chủng men phù hợp, tăng năng suất và đảm bảo an toàn sản phẩm.

  2. Nhiệt độ nào là tối ưu cho quá trình lên men rượu truyền thống?
    Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ 30 – 35°C là khoảng tối ưu, giúp nấm men phát triển mạnh và lên men hiệu quả, tránh tạo ra mùi vị không mong muốn.

  3. Hàm lượng glucose và pepton ảnh hưởng thế nào đến sinh trưởng nấm men?
    Glucose cung cấp nguồn cacbon, pepton cung cấp nitơ. Nồng độ tối ưu lần lượt là 15 – 25 g/l và 10 – 15 g/l, giúp nấm men sinh trưởng tốt và tăng hiệu quả lên men.

  4. Làm thế nào để kiểm soát chất lượng rượu truyền thống?
    Cần kiểm tra hàm lượng ethanol, methanol, aldehyde và các tạp chất khác theo tiêu chuẩn quốc gia, đồng thời sử dụng men rượu thuần chủng và quy trình sản xuất chuẩn.

  5. Ứng dụng của nghiên cứu này trong thực tế là gì?
    Nghiên cứu giúp sản xuất men rượu thuần chủng, nâng cao chất lượng rượu truyền thống, giảm thiểu rượu giả và ngộ độc, đồng thời bảo tồn và phát triển làng nghề truyền thống.

Kết luận

  • Hai chủng nấm men Saccharomyces sp1 và sp2 có đặc điểm sinh học và khả năng lên men phù hợp với sản xuất rượu truyền thống tại Bình Định.
  • Nhiệt độ 30 – 35°C, glucose 15 – 25 g/l và pepton 10 – 15 g/l là điều kiện tối ưu cho sinh trưởng và lên men của các chủng nấm men.
  • Chủng Saccharomyces sp2 thể hiện hiệu suất lên men và khả năng thích nghi tốt hơn, phù hợp để phát triển men rượu thuần chủng.
  • Ứng dụng men rượu thuần chủng giúp nâng cao chất lượng rượu, giảm thiểu rủi ro ngộ độc và phát triển bền vững làng nghề truyền thống.
  • Đề xuất triển khai đào tạo kỹ thuật, kiểm soát chất lượng và phát triển hệ thống kiểm định để bảo vệ người tiêu dùng và nâng cao giá trị sản phẩm.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở sản xuất và cơ quan quản lý cần phối hợp triển khai ứng dụng men rượu thuần chủng và quy trình lên men chuẩn, đồng thời xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng nhằm phát triển ngành rượu truyền thống an toàn và bền vững.