Luận án tiến sĩ về ứng dụng enzyme amylase, protease và nấm men trong sản xuất rượu vang nếp

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Anh
• Người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Công Hà
• Trường học: Trường Đại học Trà Vinh
• Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Enzyme Amylase, Protease Và Nấm Men Trong Sản Xuất Rượu Vang Nếp
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Trà Vinh

• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
• 2.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất rượu
• 2.2. Enzyme α-amylase (EC 3.2
• 2.3. Enzyme glucoamylase (EC 3.
• 2.4. Hoạt lực của enzyme amylase
• 2.5. Enzyme papain (EC 3.
• 2.5.1. Cấu tạo của enzyme papain
• 2.5.2. Hoạt tính của enzyme papain
• 2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme papain
• 2.6. Enzyme bromelain (EC 3.
• 2.6.1. Cấu tạo của enzyme bromelain
• 2.6.2. Hoạt tính enzyme bromelain
• 2.6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme bromelain
• 2.7. Cấu tạo và thành phần của nấm men
• 2.8. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men
• 2.9. Nấm men sử dụng trong sản xuất rượu vang
• 2.10. Bánh men thuốc bắc
• 2.11. Các quá trình chính trong sản xuất rượu vang nếp
• 2.11.1. Quá trình hồ hóa tinh bột
• 2.11.2. Quá trình đường hóa trong sản xuất rượu vang nếp
• 2.11.3. Quá trình lên men trong sản xuất rượu vang nếp
• 2.11.4. Cơ chế của quá trình lên men rượu
• 2.11.5. Các giai đoạn của quá trình lên men rượu
• 2.11.6. Cơ chế chuyển hóa đường thành rượu
• 2.11.7. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men rượu
• 2.11.8. Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu
• 2.11.8.1. Sự tạo thành methalnol
• 2.11.8.2. Sự tạo thành aldehyde
• 2.11.8.3. Sự tạo thành các rượu bậc cao
• 2.11.8.4. Sự tạo thành các acid hữu cơ
• 2.11.8.5. Sự tạo thành các ester
• 2.11.8.6. Sự tạo thành furfurol
• 2.11.9. Quy trình sản xuất rượu vang nếp
• 2.11.9.1. Sơ đồ quy trình
• 2.11.9.2. Thuyết minh quy trình
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương tiện nghiên cứu
• 3.1.1. Thời gian và địa điểm
• 3.1.2. Nguyên vật liệu
• 3.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu
• 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp phân tích
• 3.4. Nội dung và bố trí thí nghiệm
• 3.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ứng dụng enzyme α-amylase trong quá trình dịch hóa và đường hóa một phần bột nếp trắng
• 3.4.1.1. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân bột nếp
• 3.4.1.2. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân bột nếp
• 3.4.1.3. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân
• 3.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ứng dụng enzyme glucoamylase trong quá trình đường hóa dịch nếp trắng
• 3.4.2.1. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme glucoamylase trong thủy phân dịch nếp
• 3.4.2.2. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp trắng
• 3.4.2.3. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bột nếp đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân
• 3.4.3. 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
• 3.4.3.1. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 3.4.3.2. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme papain và thời gian thủy phân protein nếp
• 3.4.3.3. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bột nếp đến hoạt tính enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 3.4.4. 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
• 3.4.4.1. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 3.4.4.2. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme bromelain và thời gian thủy phân protein nếp
• 3.4.4.3. Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 3.4.5. 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
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Thành phần chính nguyên liệu nếp trắng
• 4.2. Kết quả khảo sát ứng dụng enzyme α-amylase trong quá trình dịch hóa và đường hóa một phần bột nếp trắng
• 4.2.1. Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân bột nếp trắng
• 4.2.2. Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân bột nếp
• 4.2.3. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme α-amylase trong quá trình thủy phân
• 4.3. Kết quả khảo sát ứng dụng enzyme glucoamylase trong quá trình đường hóa dịch nếp trắng
• 4.3.1. Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme glucoamylase trong thủy phân dịch nếp trắng
• 4.3.2. Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân dịch nếp trắng
• 4.3.3. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bột nếp đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân
• 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
• 4.4.1. Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 4.4.2. Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme papain và thời gian thủy phân protein nếp
• 4.4.3. Kết quả ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme papain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 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
• 4.5.1. Kết quả ảnh hưởng pH và nhiệt độ của enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 4.5.2. Kết quả ảnh hưởng nồng độ enzyme bromelain và thời gian thủy phân protein dịch nếp
• 4.5.3. Kết quả ảnh hưởng nồng độ bột nếp đến hoạt tính enzyme bromelain trong quá trình thủy phân protein nếp
• 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
• 4.6.1. Kết quả thay đổi độ Brix trong quá trình lên men chính các loại rượu nếp
• 4.6.2. Kết quả thay đổi hàm lượng đường khử trong quá trình lên men chính các loại rượu nếp
• 4.6.3. Kết quả thay đổi độ rượu tạo thành trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp
• 4.6.4. Kết quả thay đổi pH trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp
• 4.6.5. Kết quả thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp
• 4.6.6. Kết quả thay đổi hàm lượng ester trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp
• 4.6.7. Kết quả định tính fufurol trong quá trình lên men chính của các loại rượu nếp
• 4.6.8. Kết quả theo dõi chất lượng sản phẩm rượu nếp trong thời gian ổn định 3 tháng
• 4.6.9. Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan các sản phẩm rượu vang nếp
• 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
• 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
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC TẾ NGHIÊN CỨU, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ ĐỊA CHỈ ÁP DỤNG, GIÁ THÀNH SẢN PHẨM
• 5.1. Thực tế nghiên cứu so với bố trí thí nghiệm theo thuyết minh phê duyệt
• 5.2. Khả năng ứng dụng và địa chỉ áp dụng
• 5.3. Hạch toán giá thành 1 lít rượu vang nếp sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ở TRUNG TÂM PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM, SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ, TP
• DANH SÁCH KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng enzyme amylase, enzyme protease và nấm men trong quy trình sản xuất rượu vang nếp. Mục tiêu chính là cải thiện chất lượng sản phẩm và rút ngắn thời gian sản xuất. Rượu nếp truyền thống thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát chất lượng và thời gian sản xuất. Việc áp dụng công nghệ enzyme có thể giúp khắc phục những vấn đề này. Theo nghiên cứu, việc sử dụng enzyme amylase và enzyme protease có thể tối ưu hóa quá trình lên men và tăng cường hiệu suất sản xuất. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng enzyme có thể tạo ra sản phẩm rượu vang nếp với chất lượng cao hơn và an toàn hơn cho sức khỏe.

II. Tác động của enzyme amylase

Enzyme amylase đóng vai trò quan trọng trong quá trình dịch hóa và đường hóa tinh bột. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng enzyme α-amylase với nồng độ 0,3% trong 31 phút tại pH 6,5 và nhiệt độ 87°C có thể tạo ra khoảng 6,46% đường khử. Tiếp theo, glucoamylase được sử dụng với nồng độ 0,6% trong 39 phút ở nhiệt độ 61°C và pH 4,0, cho hàm lượng đường khử lên đến 16,10%. Những kết quả này cho thấy rằng enzyme amylase không chỉ giúp tăng cường hiệu suất sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm rượu vang nếp.

2.1. Ứng dụng enzyme amylase

Việc ứng dụng enzyme amylase trong quy trình sản xuất rượu vang nếp đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Enzyme này giúp phân giải tinh bột thành đường, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng enzyme amylase có thể làm giảm thời gian lên men chính xuống còn 6 ngày, đồng thời tăng độ rượu tạo thành lên đến 12,6%. Điều này không chỉ cải thiện năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 7045:2009.

III. Vai trò của enzyme protease

Enzyme protease cũng đóng một vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất rượu vang nếp. Việc sử dụng papain và bromelain để thủy phân protein trong dịch nếp đã cho thấy sự gia tăng hàm lượng nitơ amin, cần thiết cho sự phát triển của nấm men. Kết quả cho thấy rằng khi sử dụng papain với nồng độ 0,35% trong 45 phút ở pH 5,9 và nhiệt độ 50°C, hàm lượng nitơ amin đạt 0,081%. Điều này cho thấy enzyme protease không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tăng cường khả năng lên men của nấm men.

3.1. Ứng dụng enzyme protease

Việc ứng dụng enzyme protease trong quy trình sản xuất rượu vang nếp đã chứng minh được hiệu quả của nó trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm. Enzyme này giúp tăng cường sự phát triển của nấm men, từ đó nâng cao hiệu suất lên men. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng bromelain với nồng độ 0,5% trong 55 phút tại pH 5,7 và nhiệt độ 55°C cũng cho hàm lượng nitơ amin đáng kể, cho thấy sự cần thiết của enzyme protease trong quy trình sản xuất rượu vang nếp.

IV. Nấm men trong sản xuất rượu vang

Nấm men là một yếu tố không thể thiếu trong quy trình lên men rượu vang nếp. Nấm men Saccharomyces cerevisiae được sử dụng trong nghiên cứu này đã cho thấy khả năng chuyển hóa đường thành rượu hiệu quả. Việc sử dụng nấm men thuần chủng giúp đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm. Kết quả cho thấy rằng nấm men không chỉ giúp tăng cường hiệu suất lên men mà còn cải thiện chất lượng cảm quan của sản phẩm rượu vang nếp.

4.1. Vai trò của nấm men

Nấm men đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men rượu vang nếp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nấm men thuần chủng giúp tăng cường khả năng chuyển hóa đường thành rượu, từ đó nâng cao độ rượu và chất lượng sản phẩm. Kết quả cho thấy rằng nấm men không chỉ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất mà còn đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng.