Đề tài Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH ĐIỀU TRA HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT RƯỢU TRUYỀN THỐNG Ở BẾN LỨC – LONG AN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN CBHD: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG TpHCM, tháng 5 năm 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH ĐIỀU TRA HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT RƯỢU TRUYỀN THỐNG Ở BẾN LỨC – LONG AN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN MSSV : 60604196 CBHD : PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC TpHCM, tháng 5 năm 2010 LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự thành kính, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: PGS. TS. Nguyễn Đức Lượng – Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã gợi ý đề tài, hướng dẫn tận tình, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu có liên quan đến đề tài. Ông Trương Tấn Mãnh – chủ tịch Hội sản xuất rượu đế Gò Đen và một số hộ dân sản xuất rượu tại khu vực Gò Đen, huyện Bến Lức, tỉnh Long An – đã tạo điều kiện tốt cho tôi trong việc cung cấp thông tin có liên quan đến đề tài và truyền đạt các kinh nghiệm quý báu về việc nấu rượu truyền thống nổi tiếng của khu vực. Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm việc. MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tỷ lệ thành phần cấu tạo của lúa nếp, ngô và lúa mì 16 Bảng 2.2 Hàm lượng amylose của một số giống lúa Việt Nam 19 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt gạo 20 Bảng 2.4 Hàm lượng khoáng chất có trong gạo nếp 21 Bảng 2.5 Hàm lượng các vitamine có trong gạo nếp 22 Bảng 2.6 Thành phần hóa học trung bình của một số hạt 23 Bảng 2.7 Thành phần và hàm lượng amino acid của protein các loại hạt 23 Bảng 3.1 Khả năng phân cắt tinh bột của một số loài nấm mốc 42 Bảng 3.2 Khả năng lên men của một số loài nấm men 47 Bảng 3.3 Mức tiêu thụ thức uống có cồn ở một số nước 47 Bảng 3.4 Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm tại một số nước Đông Nam Á 50 Bảng 4.1 Sản lượng rượu trung bình của một số lò nấu rượu tại Gò Đen 53 Bảng 4.2 Chi phí và lợi nhuận trung bình cho một mẻ nấu rượu 64 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Hình cắt dọc một hạt thóc 16 Hình 2.2 Vỏ trấu hạt thóc 17 Hình 2.3 Mặt cắt ngang lớp aleuron của hạt thóc 18 Hình 2.4 Bánh men thuốc bắc 24 Hình 2.5 Sơ đồ khối quy trình sản xuất bánh men lá 27 Hình 2.6 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Làng Vân 32 Hình 2.7 Hình ảnh rượu cần của người Tây Nguyên 33 Hình 2.8 Uống rượu cần 34 Hình 2.9 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu cần 35 Hình 2.10 Sản phẩm rượu Bầu Đá 36 Hình 2.11: Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Bầu Đá 37 Hình 2.12 Sản phẩm rượu Gò Đen 38 Hình 3.1 Đồ thị sự chuyển hóa glucose, ethanol và khí sinh ra bởi S. cerevisiae No 2.1 ở 30oC 43 Hình 3.2 Đồ thị tỉ lệ sinh khí của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) trong lên men fed-batch 44 Hình 3.3 Đồ thị hiệu suất tạo ethanol của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) trong lên men fed-batch 45 Hình 3.4 Đồ thị phát triển và suy vong của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) theo nồng độ rượu khác nhau 45 Hình 4.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu đế Gò Đen tại Bến Lức – Long An 54 Hình 4.2 Cơm gạo nếp sau khi nấu chín 55 Hình 4.3 Bánh men được trộn với cơm gạo nếp để nguội 55 Hình 4.4 Cơm gạo sau khi đã bổ sung thêm nước 56 Hình 4.5 Ảnh chụp hệ thống chưng cất rượu tại Gò Đen 57 Hình 4.6 Gạo nếp than 57 Hình 4.7 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu nếp than 58 Hình 4.8 Gạo nếp than sau khi nấu chín 59 Hình 4.9 Bánh men được trộn đều với cơm gạo nếp than 60 Hình 4.10 Bổ sung rượu cao độ để hãm cồn 61 Hình 4.11 Sản phẩm rượu nếp than tại Gò Đen 61 Hình 4.12 Logo hội sản xuất rượu đế Gò Đen 62 Hình 4.13 Ảnh chụp hội sản xuất rượu đế Gò Đen 63 Hình 4.14 Ảnh chụp một số lò rượu tại khu vực Gò Đen 63 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Rượu là một sản phẩm có từ lâu đời, mang tính truyền thống của nhiều dân tộc trên thế giới, đặc biệt rượu được sử dụng trong các dịp lễ hội, tết, đình đám, hay là một món quà giá trị để tặng người thân... Từ thời xa xưa con người đã biết làm nước uống bằng phương pháp lên men, tuy nhiên đến thế kỷ XVI việc sản xuất rượu mới trở thành một ngành công nghiệp, và cũng từ đó ngày càng có nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật ứng dụng vào ngành công nghiệp này. Theo quan điểm về uống rượu của nhiều nhà khoa học: rượu ethylic nói theo y học là chất độc đối với con người. Điều này không ai chối cãi và rất đúng, nhưng chỉ đúng khi uống quá liều lượng cho phép đối với mỗi người. Mặt khác, ngoài thành phần chính là ethanol, trong rượu còn có một số hợp chất có giá trị dinh dưỡng như đường, các vitamine, một số nguyên tố vi lượng,... Nếu thỉnh thoảng hoặc ngày một lần uống vào buổi tối không quá 50ml (một chén uống trà) rượu ngâm thuốc bắc thì chúng ta sẽ ăn và ngủ cũng tốt hơn. Lúc đó rượu sẽ làm tăng sức khỏe, con người sẽ cảm thấy sảng khoái thậm chí minh mẫn hơn. Về mặt kinh tế, ngành sản xuất rượu là ngành có vốn đầu tư ban đầu ít, khả năng thu hồi vốn nhanh, đem lại lợi nhuận cao, vì vậy nhiều nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã và đang đầu tư phát triển ngành sản xuất rượu [2]. Ở nước ta, nghề nấu rượu đã có từ lâu đời trong dân gian. Ở miền núi, đồng bào dân tộc dùng gạo, ngô, sắn nấu chín rồi cho lên men, men này được lấy từ lá cây hoặc cho lên men thuần khiết. Ở một số nơi khác, người ta nuôi cấy và phát triển nấm men, nấm mốc trong thiên nhiên trên môi trường thích hợp (gạo và một số vị thuốc bắc) để lên men rượu từ nguyên liệu tinh bột đã được nấu chín. Vì vậy nguồn nguyên liệu trong sản xuất rượu đã góp phần tạo nên nét đặc trưng cho từng vùng, là một trong những yếu tố tạo nên giá trị truyền thống và đặc sắc cho sản phẩm của vùng đó, chẳng hạn như rượu Vân Hà – Đại Lâm thường gọi là rượu làng Vân (Hà Bắc), rượu cần Tây Nguyên, rượu Bầu Đá (Bình Định), rượu nếp than (nếp cẩm), rượu Gò Đen ở Bến Lức – Long An,... Tất cả đều làm theo kinh nghiệm “cha truyền con nối” [1, 2]. Việc nấu rượu truyền thống nếu thực hiện đúng thì rượu làm ra phải nói là uống rất ngon, vị đậm và êm dịu, say mà không cảm thấy sốc hoặc đau đầu. Tuy nhiên, rượu truyền thống chưa được hưởng lợi nhiều từ các nghiên cứu khoa học, thực trạng sản xuất rượu truyền thống ở một số địa phương của nước ta hiện vẫn đang còn là một điều bất cập, chất lượng sản phẩm chưa ổn định, chưa đạt tiêu chuẩn để xuất khẩu, thương hiệu chưa được nhiều người biết đến,... Mặt khác, xu hướng trên thế giới là tiến hành công nghiệp hóa các sản phẩm truyền thống và quảng cáo hình ảnh thương hiệu của mình đến khắp nơi, sản phẩm rượu Vodka của người Nga là một ví dụ điển hình. Để thực hiện được điều này cần làm tốt về nhiều mặt – cả kinh tế lẫn kỹ thuật, trong đó việc nâng cao và cải thiện chất lượng sản phẩm là điều không thể thiếu xót. Vì vậy, với sự gợi ý đề tài của PGS. TS Nguyễn Đức Lượng, tôi đã thực hiện đồ án “Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm” nhằm góp phần giải quyết một số vướng mắc nêu trên đối với sản phẩm rượu truyền thống này. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đồ án này được thực hiện nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể sau: - Xác định thực trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An hiện nay. - Đưa ra một số giải pháp để nâng cao và ổn định chất lượng rượu. 1.3 Nội dung nghiên cứu Việc nghiên cứu được thực hiện ở mức độ tổng quan về lý thuyết và qua quá trình khảo sát thực tế, với ba nội dung chính như sau: - Tổng quan tài liệu về các vấn đề liên quan đến sản xuất rượu truyền thống. - Điều tra, khảo sát, tìm kiếm thông tin liên quan đến hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An. - Đưa ra một số giải pháp khả thi để nâng cao và ổn định chất lượng rượu. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu một số phương pháp sản xuất rượu Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men được áp dụng từ thời cổ xưa. Theo phương pháp này, rượu được lên men từ các dịch đường nhờ các loài nấm men trong điều kiện kỵ khí. Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu là các loại ngũ cốc, sắn, khoai tây, rỉ đường, các loại nước quả và gỗ. Ngoài sản phẩm chính là cồn ethylic trong quá trình lên men còn tạo thành khí CO2, glyxerin, một vài loại rượu bậc cao, aldehyte, các acid hữu cơ và sinh khối nấm men tích tụ đồng thời với sự hình thành các sản phẩm. Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men bao gồm ba giai đoạn: - Chế biến các nguyên liệu thành dịch đường có thể len men được bằng nấm men. - Lên men đường thành rượu. - Chưng cất và tinh chế cồn. Các nguyên liệu lên men trừ các hợp chất đường, các nguyên liệu khác (các loại chứa tinh bột và cellulose) cần phải qua quá trình đường hóa. Những chất chứa cellulose như gỗ, mùn cưa, rơm rạ,... thường dùng acid chlohydric hoặc sunfuric để đường hóa. Các chất có tinh bột thường đường hóa bằng hệ enzyme amylase của thóc mầm hoặc của nấm mốc. Đường hóa các chất bột cũng có thể dùng acid, nhưng cần phải có thiết bị chịu acid và tốn kém về kinh tế. Nấm mốc được dùng để đường hóa thường dùng các giống Aspergillus hoặc gần đây có chiều hướng dùng các giống giả nấm men Endomycopsis. Các giống này có khả năng sinh ra nhiều enzyme glucoamylase – có tác dụng chuyển tinh bột thành glucose. Trong quá trình lên men thường dùng các nấm men Saccharomyces cerevisiae. Hiện nay sản xuất rượu chủ yếu dùng hai nguồn nguyên liệu là nguồn tinh bột gạo, ngô, khoai, sắn và rỉ đường. Lên men rượu từ các loại nguyên liệu chứa tinh bột về nguyên lý không khác với nguồn nguyên liệu khác, còn về chế biến nguyên liệu cần phải qua đường hóa để biến tinh bột thành đường. Các loài nấm men rượu không có enzyme đường hóa được tinh bột, vì vậy nhất thiết phải qua khâu đường hóa. Hiện nay trên thế giới dùng nhiều phương pháp đường hóa khác nhau và do đó sản xuất rượu từ các nguồn nguyên liệu tinh bột được mang tên các phương pháp đường hóa [1, 2]. 2.1.1 Phương pháp sử dụng bánh men thuốc bắc Men thuốc bắc có từ lâu đời ở nước ta cũng như ở Trung Quốc. Ở miền núi nhân dân còn dùng men lá để nấu rượu. Đặc điểm của phương pháp này là trong men thuốc bắc có các loại nấm mốc và nấm men, nấm mốc phân giải tinh bột thành đường và nấm men chuyển đường thành rượu. Hai quá trình xảy ra liên tục và người ta tưởng rằng chúng xảy ra đồng thời. Thuốc bắc gồm 20 vị, trong đó có 6 vị chính, được nghiền nhỏ rồi trộn lẫn với bột và cho nhiễm nấm mốc, nấm men từ không khí rơi vào, sau đó tạo hình thành từng bánh giữ ở chỗ khô ráo hoặc gói kín để gác bếp dùng dần. Phương pháp nấu rượu thủ công hoặc rượu nếp vẫn dùng men thuốc bắc đã tán nhỏ. Để một vài giờ nấm mốc phát triển và sinh ra hệ enzyme thủy phân tinh bột, sau đó ủ và cho lên men. Rượu nấu bằng men thuốc bắc từ gạo nếp cho chất lượng cao, hương vị đậm đà [1]. 2.1.2 Phương pháp đường hóa bằng acid Theo phương pháp này, giai đoạn nấu và giai đoạn đường hóa xảy ra đồng thời. Các acid dùng trong mục đích này là acid chlohydric với tỷ lệ 8 – 10% hoặc acid sunfuric với tỷ lệ 2 – 5%. Kết quả thu được là một dạng dịch đường glucose [1]. 2.1.3 Phương pháp maltasa Tác nhân đường hóa trong phương pháp này là thóc malt (thóc đại mạch nảy mầm) hoặc các loại thóc nảy mầm. Trong các hạt nảy mầm có hệ enzyme amylase (α – amylase và β – amylase) thủy phân tinh bột thành các dextrin và maltose. Sản phẩm chủ yếu là dịch đường maltose. Phương pháp này trước đây được dùng chủ yếu ở các nước giàu đại mạch như Châu Âu và Mỹ, nhưng ngày nay được thay thế dần bằng phương pháp myco – malt [1]. 2.1.4 Phương pháp amylose Khoảng năm 1895, một số các nhà bác học người Pháp là Calmette, Colette, Boidin đã nghiên cứu dùng nấm men để lên men rượu tại Lille và Viện Pasteur Sài Gòn áp dụng cho Việt Nam. Kết quả đã tìm ra được một số loài mốc là Amylomyces rouxii có khả năng đường hóa tinh bột và phương pháp này được mang tên là Amylose. Phương pháp này dễ cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất, kỹ thuật nuôi cấy mốc và lên men tương đối gọn, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm là yêu cầu vô trùng tuyệt đối, thời gian lên men dài khoảng 6 – 8 ngày, có khi tới 9 – 10 ngày [1]. 2.1.5 Phương pháp myco – malt Nấm mốc được nuôi cấy theo phương pháp bề mặt hoặc phương pháp chìm sinh ra nhiều enzyme amylase dùng để đường hóa tinh bột. Amylase của nấm mốc là α – amylase, glucoamylase và dextrinase. Sản phẩm đường hóa là hỗn hợp các dextrin cuối, maltose, và glucose (trong dịch đường chủ yếu là glucose). Dùng phương pháp này cho phép rút ngắn được chu trình sản xuất (chỉ bằng 1/3 – 1/2 thời gian của phương pháp amylose), thời gian đường hóa từ 1 – 3 giờ. Nhờ khả năng đường hóa của nấm mốc cao nên có thể dùng nhiều nguồn nguyên liệu tinh bột khác nhau để sản xuất rượu. Trong khi lên men rượu không đòi hỏi vô trùng tuyệt đối mà vẫn có thể đạt được hiệu suất lên men cao. Trong giai đoạn sản xuất nấm mốc đường hóa dùng phương pháp bề mặt nên khó cơ khí hóa, cần diện tích mặt bằng rộng và đòi hỏi nhiều nhân công. Phương pháp myco – malt tương đối thích hợp với nhiều quy mô sản xuất rượu từ trung ương đến địa phương. Nhiều nước trên thế giới, kể cả những nước tiên tiến hiện nay áp dụng phổ biến phương pháp này. Ở nước ta áp dụng nấm mốc trong sản xuất rượu từ năm 1959 tại nhà máy rượu Hà Nội. Sản xuất rượu từ rỉ đường không cần phải qua khâu đường hóa, nhưng cần xử lý để loại bỏ tạp chất và những vi sinh vật có sẵn trong rỉ đường. Để tăng cường dinh dưỡng cho nấm men cần phải bổ sung vào môi trường rỉ đường các muối phosphate và muối amoni sulphat hoặc dịch nấm men tự phân. Trong lên men người ta thường bổ sung dịch chiết từ superphosphate hoặc acid phosphoric làm nguồn phospho [1]. 2.2 Bản chất sinh hóa của quá trình lên men rượu Đây là quá trình phức tạp xảy ra với sự hoạt động của vi sinh vật. Các quá trình vi sinh vật có đặc điểm là quá trình sinh sản, sinh trưởng của vi sinh vật, xảy ra nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, các loài vi sinh vật phát triển đồng thời nhưng với các mức độ khác nhau. Các quá trình sinh hóa gồm: - Chuyển đường và một số thành phần khác thành acid hữu cơ. - Quá trình tạo acid acetic: CH3CH2OH + O2 à CH3COOH + H2O - Quá trình tạo acid lactic: Lên men đồng hình: C6H12O6 à 2CH3-CH-COOH + 94Kcal. Lên men dị hình: 2C6H12O6 à CH3CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3-COOH + CH3-CH2-OH + CO2 Quá trình tạo axit lactic mạnh hơn quá trình tạo axit axetic. Cả hai quá trình này xảy ra với cường độ không mạnh vì giai đoạn đầu lượng đường chưa cao. - Quá trình lên men acetone – butanol 12C6H12O6 à 4CH3-CO-CH3 + CH3-CH2-CH2-CH2-OH + CH3-CH2-OH + CH3-CH2-CH2-COOH + 28CO2 + 18H2 + H2O - Chuyển hóa tinh bột thành đường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược bởi glucose. Do sự phát triển của nấm mốc và sự phát triển của nấm men Endomycopsis, tinh bột chuyển thành đường. Các loài nấm mốc, nấm men này tạo ra rất nhiều amylase, glucoamylase là các enzyme cảm ứng, chịu sự điều khiển cuối cùng là của glucose. Tuy nhiên, glucose vừa được sinh ra sẽ được các loài nấm men như Endomycopsis, Saccharomyces tích cực chuyển hóa đường thành cồn nên đường sinh ra bao nhiêu chuyển hết thành cồn và phục vụ cho sinh sản, phát triển của chính vi sinh vật đó. Do đó, khối lên men thường không xảy ra cơ chế kìm hãm ngược bởi glucose. - Chuyển hóa đường thành cồn được thực hiện bởi: Saccharomyces sp, Mucor và Rhizopus sp, Endomycopsis sp. Từ đường, acid hữu cơ cho ra sản phẩm phụ khác. Saccharomyces sp đóng vai trò cơ bản. Quá trình lên men rượu xảy ra theo phản ứng tổng quát sau: C6H12O6à 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP Đầu tiên đường thẩm thấu vào trong tế bào nấm men, ở đó đường chuyển hóa qua hàng loạt sản phẩm trung gian, thẩm thấu và cuối cùng tạo thành acid pyruvic. Acid pyruvic dưới tác dụng của enzyme pyruvat decarboxylase tạo thành acetaldehyde (enzyme này có coenzyme là thiamine pyrophosphate (cocarbozilase) và cần có Mg2+ làm chất xúc tác). Sau đó, acetaldehyde bị khử thành cồn ethylic do enzyme alcol dehydrogenase xúc tác (enzyme này có phân tử lượng là 151KDa, có chứa 4 trung tâm hoạt động độc lập nhau và 4 nguyên tử Zn, coenzyme của enzyme này là NAD). Sơ đồ chuỗi phản ứng như sau: Glucose Hexokinaza Glucose – 6 – phosphat Photphoglucoza isomeraza Fructose – 6 – phosphat Phosphofructokinaza Fructose – 1,6 – diphosphat Aldolaza Triophosphat izomeraza Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydro aceton phosphat Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza Acid – 1,3 – diphosphoglyceric Phosphoglyceratkinaza Acid – 3 – phosphoglyceric Phosphoglycerat-mutaza Acid – 2 – phosphoglyceric Enoiaza Acid phosphoenolpyruvic Pyruvat kinaza Acid – enol – pyruvic  Acid pyruvic Pyruvate – decarboxylaza Acetaldehyde Alcohol dehydrogenase Ethanol pyruvat decarboxylase (Acid pyruvic) (Acetaldehyde) CH3COCOOH CH3CHO + CO2 (Ethanol) (Acetaldehyde) CH3CH=O + NAD-H+ + H+ CH3CH3OH + NAD Tùy theo điều kiện môi trường, sự lên men rượu có thể xảy ra theo mấy cách sau: Sự lên men bình thường: pyruvat decarboxylase Kiểu lên men này xảy ra khi pH môi trường từ 4-5. Cơ chế chung xảy ra theo phản ứng: CH3COCOOH CH3CHO + CO2 dehydrogenase Và CH3CHO + NADH2 CH3CH2OH + NAD Tuy vậy có thể chia làm hai thời kỳ: Thời kỳ cảm ứng Ở thời kỳ này, lượng acetaldehyde tạo thành còn ít nên hydro từ NADH2 được chuyển đến glyceraldehyd-3-phosphate để tạo thành glycerin-3-phosphate. Sau đó glycerin-3-phosphate bị mất gốc phosphate và tạo thành glycerin. Thời kỳ tĩnh Khi acetaldehyde đã đạt được một lượng nào đó, chất tiếp nhận hydro lúc này là acetaldehyde và acetaldehyde bị khử thành rượu etylic. Vậy trong sự lên men rượu bình thường, glycerin chỉ là sản phẩm phụ mà thôi. Phương trình phản ứng tổng quát của sự lên men rượu bình thường như sau: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP 2CH3CH2OH + CO2 + 2ATP + 2H2O Sự lên men trong môi trường kiềm Nếu kiềm hóa môi trường bằng các chất như Na2CO3, K2CO3 hoặc các carbonat amon thì acetaldehyde khi đó không còn bị khử bình thường như trước nữa, mà chất nhận hydro từ NAD.H2 là hehydroxy aceton phosphate. Do đó, không còn NAD.H2 (ở dạng khử) nữa để có thể khử acetaldehyde thành ethanol. Thay vào đó một phản ứng khác xảy ra do enzyme aldehytdehydrogenase có coenzyme là NAD+ xúc tác và kết quả là sản phẩm tạo thành là glycerin theo phản ứng: Vậy sản phẩm thu được trong môi trường kiềm là glycerin, acid acetic, cồn etylic, với glycerin là thành phần chính. Phản ứng tổng cộng của sự lên men rượu trong môi trường kiềm như sau: 2C6H12O6 + H2O 2CO2 + CH3COOH + C2H5OH + C3H8O3 Sự lên men trong môi trường có Bisulfit Khi đưa bisulfate natri (hoặc hydrazine thế) sẽ kết hợp với acetaldehyde tạo thành hợp chất khó tan. Nói cách khác khi đó enzyme alcoldehydrogenase thiếu mất chất tiếp nhận hydro bình thường là acetaldehyde và chất tiếp nhận hydro bây giờ là dihydroxyaceton phosphate. Phản ứng trên do enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase xúc tác. Sau đó, dưới tác dụng của enzyme phosphate, glycerol-3-phosphate chuyển thành glycerin. Phương trình tổng quát của sự lên men rượu trong môi trường có bisulfit như sau: 2C6H12O6 CH3CHO + C3H8O3 + CO2 Trong thực tế thường thu được 40% glycerin so với lượng đường cho vào. Mặt khác, sự lên men rượu chỉ xảy ra một cách bình thường cho sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glycerin. Chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ 4-5 và môi trường thật sự yếm khí, sự lên men mới mạnh mẽ (ethanol sinh ra nhiều) nhưng sự phát triển của tế bào nấm men bị kìm hãm vì khi đó, nấm men có thể thu năng lượng cần thiết để duy trì các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách len men đường glucose. Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men có thể thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí nghĩa là bằng cách oxy hóa sinh học glucose tạo thành CO2 và H2O. Hiện tượng kìm hãm sự lên men rượu dưới ảnh hưởng của oxy gọi là hiệu ứng Pasteur [3]. 2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự lên men rượu 2.3.1 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng Nấm men sinh trưởng và phát triển tốt thì môi trường dinh dưỡng phải đầy đủ nguồn cacbon, nitơ và các chất khoáng khác. Nguồn cacbon Nguồn dinh dưỡng cung cấp cho nấm men thường là các loại đường như mono, di hoặc trisaccharide. Các loại đường đơn phân tử như glucose, fructose,… được lên men trực tiếp, các loại đường disaccharide và trisaccharide chỉ được lên men khi đã bị thủy phân bởi enzyme của nấm men, trong đó saccharose dễ bị thủy phân nhất [4]. Môi trường thuận lợi cho lên men chứa khoảng 10 – 18% đường. Tuy nhiên, một số loài nấm men có khả năng lên men rượu trong môi trường chứa từ 25 – 30% đường [5]. Nguồn nitơ Nấm men có thể sử dụng nitơ vô cơ dưới dạng muối amone như NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4,… và các loại nitơ hữu cơ có phân tử lượng thấp, chủ yếu là các acid amine và một số amide. Loài Saccharomyces cerevisiae không sử dụng được nguồn nitơ dưới dạng nitrat và nitrit [4]. Các nguyên tố vi lượng Các nguyên tố như P, S, Mn, Zn, Cu, Co, Ni, Na, Si,… rất cần thiết cho quá trình trao đổi chất của vi sinh vật mặc dù chỉ với một lượng nhỏ. Chúng tham gia vào cấu trúc enzyme hoặc kích thích các quá trình sinh trưởng khác [5]. 2.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện lên men Nói đến quá trình lên men thì cần lưu ý các yếu tố sau: - Tốc độ phát triển của sinh khối. - Tốc độ và mức độ sử dụng cơ chất của nấm men. - Nồng độ các sản phẩm chính và sản phẩm phụ. Các thông số trên chịu tác động của rất nhiều yếu tố, trong đó các yếu tố sau được xem như là các yếu tố ảnh hưởng nhất: Ảnh hưởng của nhiệt độ Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 28 – 32oC. Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn. Mặt khác, nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường tới 20 – 22oC sẽ hạn chế được phát triển của tạp khuẩn. Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ len men sẽ tăng đến 28 – 30oC, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu. Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu bị nhiễm vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại. Ở nhiệt độ 30oC, nấm men hoang dại phát triển nhanh hơn Saccharomyces từ 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 – 38oC chúng phát triển nhanh gấp 6 đến 8 lần. Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều ester, aldehyde và tổn thất rượu theo CO2 sẽ tăng [13]. Ảnh hưởng của pH Nồng độ ion H+ trong môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men. Chúng có thể thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men. Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng pH nhất định. Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcol ethylic là 4,5 – 5,0. Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH = 4,8 – 5,2, nhằm kết hợp giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường lên men được. Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glycerin sẽ tạo nhiều hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men. Chính vì vậy khi gây men giống trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 – 4,0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại. Ở pH ≤ 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với ở pH = 4,5 – 5,0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển. Tới lúc nào đó, nấm men đã phát triển được nhiều và đủ mạnh ta tăng pH đến tối ưu cho nấm men phát triển nhanh hơn. Lúc này điều kiện cũng tốt hơn cho các tạp khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men. Phương pháp này được áp dụng để gây men trong điều kiện sản xuất và gọi là nuôi cấy nấm men thuần khiết tự nhiên [13]. Ảnh hưởng của áp suất bề mặt Áp suất bề mặt của dịch lên men xác định mức độ bão hòa CO2 trong dịch lên men. Hợp chất này là nhân tố ức chế quá trình sinh trưởng của nấm men, đặc biệt ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit. Ở nhiệt độ thường tốc độ lên men sẽ bị ức chế khi áp suất trong thiết bị lên men lên đến 3 – 4kG/cm2. Cho nên trong thực tế sản xuất, áp suất này không tăng hơn 1kG/cm2 [13]. Ảnh hưởng của nồng độ chất hòa tan trong dịch lên men Nồng độ chất hòa tan có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men. Thông thường, trong giới hạn nồng độ đường từ 2,5 đến 12% thì tốc độ lên men không thay đổi nhiều. Nếu nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn thì cường độ lên men sẽ giảm đi đáng kể. Nếu nồng độ quá cao sẽ tạo áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của nấm men. Khi đó thời gian lên men sẽ kéo dài, nấm men không sử dụng hết đường và lượng rượu tạo ra nhiều cũng gây ức chế quá trình lên men. Ngược lại, môi trường có nồng độ quá thấp sẽ không thuận lợi về mặt kinh tế (tốn chi phí hơn, dung tích thiết bị lớn hơn,… ). Tùy thuộc vào chủng nấm men sử dụng và các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm lên men mà ta chọn nồng độ chất hòa tan ban đầu cho phù hợp [13]. Ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan Lên men rượu là quá trình yếm khí, nhưng nấm men vẫn cần một lượng oxy vừa đủ để tăng sinh khối. Do đó, oxy chỉ cần ở giai đoạn đầu của quá trình lên men. Nếu lượng oxy quá ít thì quá trình lên men bị hạn chế, tốc độ lên men bị chậm lại, hương vị của sản phẩm không đạt. Ngược lại, hàm lượng oxy quá nhiều thì tế bào sẽ tăng sinh và nảy chồi nhiều hơn, hàm lượng các sản phẩm phụ cũng gia tăng nhiều hơn [13]. 2.4 Các sản phẩm phụ của quá trình lên men Ngoài hai sản phẩm chính là ethanol và CO2 thì quá trình lên men còn sinh ra nhiều sản phẩm khác. Có thể chia thành 4 nhóm chính như sau: acid, ester, aldehyde và rượu [6]. 2.4.1 Sự tạo thành acid Trong quá trình lên men rượu luôn có sự tạo ra các acid hữu cơ bao gồm các acid như lactic, acetic, citric, pyruvic và succinic, nhưng nhiều hơn cả là acid acetic và acid lactic. Acid acetic được tạo thành từ giữa hai phân tử acetaldehyde, phương trình phản ứng như sau: 2CH3CHO + H2O à CH3COOH + C2H5OH Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic theo phản ứng: CH3-CO-COOH + NADH2 à CH3-CHOH-COOH +NAD Hoặc CH2O(H2PO3)CHOHCHO + H2O à CH3-CHOH-COOH + H3PO4 2.4.2 Sự tạo thành rượu cao phân tử Trong quá trình lên men rượu thì ngoài rượu ethylic còn có các rượu có số Cacbon lớn hơn 2 (gọi là rượu cao phân tử). Các rượu này tuy ít nhưng nếu lẫn vào các sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm. Đó là các rượu propylic, isobutylic, isoamylic, amylic,… Hàm lượng của chúng chỉ khoảng 0,4 – 0,5% so với rượu ethylic nhưng gây cho sản phẩm có mùi hôi khó chịu. Các rượu này có tên chung là dầu fusel và vì có mùi hôi khó chịu nên còn gọi là dầu khét. Nguyên nhân tạo dầu fusel do nấm men sử dụng nitơ của các acid amine. Dầu fusel là hỗn hợp của nhiều rượu khác nhau nhưng chủ yếu là isoamylic và isobutylic. Nếu tăng hay giảm nhiệt độ lên men so với bình thường thì hàm lượng dầu fusel sẽ giảm đi. Trong giới hạn pH 3 – 5 lượng rượu cao phân tử được tạo ra nhiều, nhưng nếu tiếp tục tăng pH thì hàm lượng này sẽ giảm. Sục khí vào môi trường cũng như bổ sung acid amine vào môi trường chứa saccharose cũng làm tăng lượng rượu cao phân tử. Khảo sát cho thấy hàm lượng cao phân tử tăng cùng với sự tăng sinh khối của nấm men. Vì vậy, bằng cách hạn chế sinh trưởng của nấm men chúng ta có thể hạn chế sự tăng hàm lượng dầu fusel. 2.4.3 Sự tạo thành ester Song song với sự tạo thành acid và rượu, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấm men, các acid và rượu tác dụng với nhau để tạo thành ester tương ứng. Phương trình viết dưới dạng tổng quát như sau: R1CH2OH + R2COOH à R2COO-CH2R1 + H2O. Dựa vào những kết quả thu được trong các phòng thí nghiệm cũng như trong thực tế sản xuất, người ta nhận thấy rằng lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũng như chủng giống nấm men và cả nguồn nguyên liệu. 2.4.4 Sự tạo thành aldehyde Aldehyde được tạo thành do phản ứng oxy hóa nhóm cacbonyl của ceto acid trong quá trình tạo thành rượu cao phân tử, có nhiều loại aldehyde tạo ra trong quá trình lên men rượu từ formaldehyde đến hexanal, có thể cả isoaldehyde. Acetaldehyde là phổ biến hơn cả, được sinh ra trong quá trình lên men và mất đi ngay sau đó [6]. 2.5 Vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men rượu Các vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men rượu gồm: Botryobasidium subcoronatum, Xeromyces bisporus, Burkholderia ubonensis, Ralstonia solanacearum và Pelomonas puraquae chủ yếu tạp nhiễm từ thực vật và môi trường như nguồn nước, không khí, đất… trong quá trình chế biến, lưu trữ bánh men hoặc nguyên liệu nếp than. Các vi sinh vật này có không có vai trò gì trong quá trình lên men hoặc vai trò chưa được báo cáo. Trong nguyên liệu nếp than, quá trình bảo quản không tốt có thể bị nhiễm Aspergillus, Penicilium gây mốc, hư hỏng, giảm chất lượng nguyên liệu và gây độc. Trong quá trình lên men có thể bị nhiễm Clostridium acetobutylicum lên men trong môi trường acid cho ra các sản phẩm như aceton, butanol, etanol, CO2 và H2O giảm hiệu suất quá trình lên men. Propionibacterium, phát triển ở pH = 4,5-5, kỵ khí tùy tiện, nhiệt độ 30-35oC,nhiễm vào sẽ phân hủy đường, axit lactic, muối lactat tới axit propionic, CO2 và H2O. Các vi khuẩn có lợi ở giai đoạn đầu nhưng sự phát triển dư thừa gây hỏng sản phẩm lên men: vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Vi khuẩn lactic: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Pediococcus pentosaceus, Weissella confusa, hoạt động lên men lactic. Vi khuẩn acetic: Acetobacter orientalis, Acetobacter pasteurianus, Acetobacter orleanens lên men acetic, có khả năng chuyển rượu thành acid acetic khi có mặt O2 [16]. 2.6 Nguyên liệu trong sản xuất rượu truyền thống Đối với sản xuất rượu thì thành phần quan trọng nhất là glucid lên men được, gồm tinh bột và một số đường. Glucid trong tự nhiên được chia làm ba nhóm chính là monosaccharide, oligosaccharide và polysaccharide. Monosaccharide là những glucid đơn giản không thể thủy phân được, trong đó lại chia ra: monosaccharide trioza, tetroza, pentoza, hexoza và heptoza. Người ta còn căn cứ vào glucid chứa nhóm –CHO gọi là aldoza hay nhóm -CO- gọi là xetoza. Trong thiên nhiên phổ biến nhất là hexoza và pentoza. Hexoza là glucid lên men được, dưới tác dụng của nấm men đa số hexoza sẽ biến thành rượu và CO2. Pentoza thuộc glucid không lên men được, gồm arabinoza, riboza và kxiloza,… không có khả năng chuyển hóa thành rượu và CO2 dưới tác dụng của nấm men. Oligosaccharide là những glucid chứa từ hai đến mười gốc monosaccharide. Trong thiên nhiên phổ biến nhất là oligo chứa 2 hoặc 3 gốc mono và còn gọi là di- hay trisaccharide. Đại diện cho disaccharide là maltoza và saccharose (C12H22O11), đại diện cho trisaccharide là rafinoza (C18H32O16). Maltoza và saccharose dễ dàng chuyển hóa thành rượu và CO2 dưới tác dụng của hệ enzyme amylase của nấm men. Rafibonoza không có nhóm aldehyt hoặc xeton tự do nên không có khả năng khử. Dưới tác dụng của acid, rafibonoza sẽ bị thủy phân thành ba đường đơn giản và đều có thể lên men được. Nhưng dưới tác dụng của nấm men thì chỉ có fructose được giải phóng, còn melibioza xem như tổn thất. Vì trong hệ zymaza của đa số nấm men không chứa enzyme melibiose, còn gọi là enzyme α-galactosidase. Trên cơ sở đó, người ta nói đường rafibonoza chỉ len men được một phần ba, đường này có chứa trong mật rỉ. Polysaccharide là những glucid chứa từ mười gốc mono trở lên và được gọi là glucid có phân tử lớn. Polysaccharide lại được phân chia thành hai loại gồm: gomopolysaccharide cấu tạo từ nhiều gốc của một loại mono. Ví dụ tinh bột, glucogen hay cellulose chỉ cấu tạo từ nhiều gốc glucose – còn gọi là hexozan. Polysaccharide chỉ cấu tạo từ các gốc đường 5C cùng loại cũng thuộc gomopolysaccharide còn gọi là pentozan. Ghete polysaccharide được cấu tạo từ hai hoặc nhiều loại mono khác nhau. Ví dụ hemicellulose – trong thành phần của glucid này có đường 6C lẫn đường 5C. Nguyên liệu trong sản xuất rượu truyền thống theo phương pháp thủ công ở nước ta chủ yếu là gạo tẻ, gạo nếp, gạo nếp than, ngô, sắn, ít khi dùng khoai tây, khoai lang vào sản xuất rượu. Trong các nguyên liệu kể trên, gạo nếp (nếp cái hoa vàng, nàng hương, nếp than) là loại nguyên liệu cho sản phẩm rượu ngon nhất [1, 2]. 2.6.1 Gạo, gạo nếp 2.6.1.1 Cấu tạo hạt thóc [7, 8] Thóc thuộc loại hạt ngũ cốc. Cấu tạo gồm vỏ, aleuron, nội nhũ và phôi. Bảng 2.1 Tỷ lệ thành phần cấu tạo của lúa nếp, ngô và lúa mì [7] Loại hạt Vỏ và aleurone (%) Phôi (%) Nội nhũ (%) Lúa nếp 16,0 – 27,0 2,0 – 2,5 72 Ngô 5,0 – 8,5 10,0 – 15,0 79 – 83 Lúa mì 15,0 – 19,0 2,2 – 3,2 77 – 82 Hình 2.1 Hình cắt dọc một hạt thóc [7] Lớp vỏ là bộ phận bảo vệ cho phôi và nội nhũ khỏi bị tác động cơ học từ bên ngoài. Vỏ thường được phân làm ba lớp: vỏ trấu, vỏ quả và vỏ hạt. - Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống lại các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt, ẩm) và sự phá hủy của sinh vật có hại (côn trùng, nấm mốc). Trên mặt vỏ trấu có các đường gân và có nhiều lông ráp xù xì. Tùy theo giống lúa mà vỏ thóc có độ dày và chiếm tỷ lệ khác nhau so với toàn hạt thóc. Độ dày của vỏ trấu thường là 0,12-0,15mm và thường chiếm 18-20% so với khối lượng toàn hạt thóc. Hình 2.2 Vỏ trấu hạt thóc [7] - Vỏ quả: gồm các lớp tế bào biểu bì, vỏ quả ngoài, vỏ quả giữa và vỏ quả trong: biểu bì ngoài cùng gồm các tế bào nhỏ. Lớp vỏ quả ngoài gồm 2-3 dãy tế bào dài hướng dọc theo hạt. Lớp vỏ quả giữa là các tế bào dài hướng ngang hạt. Đối với hạt đã chín thì lớp tế bào giữa trống rỗng, còn ở hạt xanh thì lớp tế bào này chứa các hạt diệp lục tố nên hạt có màu xanh. Lớp vỏ quả trong là các tế bào hình ống hướng dọc hạt. Vỏ quả thường liên kết không bền với vỏ hạt. Trong thành phần vỏ quả thường chứa cellulose, pentosan, pectin và khoáng. Trong cùng một hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ quả không giống nhau, ở gần phôi, lớp vỏ quả là mỏng nhất. - Vỏ hạt: là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hay vỏ cua. Gồm hai lớp tế bào: lớp ngoài chứa tế bào hình chữ nhật nhỏ, sít có chứa các sắc tố thuộc nhóm flavon. Lớp bên trong có các tế bào hình dạng không đều, xốp, dễ dàng cho ẩm đi qua. Tùy theo giống lúa và độ chín của thóc mà lớp vỏ hạt này dày hay mỏng. Trung bình lớp vỏ hạt chiếm 1-2,5% khối lượng hạt gạo. Lớp aleuron có cấu tạo chủ yếu là protid (35-45%), lipid (8-9%), vitamine và tro (11-14%), đường (6-8%), cellulose (7-10%), pentozane (15-17%). Khi xay xát lớp vỏ hạt (chủ yếu là aleuron) bị vụn nát ra thành cám. Nếu cám còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảo quản dễ bị oxy hóa làm cho gạo bị chua (độ acid cao) và ôi khét (do lipid bị oxy hóa). L – các giọt lipid Ag – các hạt protein của lớp aleuron G – có chứa các thể hình cầu N – nhân tế bào nằm chính giữa C – các cytoplast nhẹ nằm sát tế bào Hình 2.3 Mặt cắt ngang lớp aleuron của hạt thóc [7] Nội nhũ là thành phần chính trong hạt thóc. Trong nội nhũ chủ yếu là glucid, chiếm tới 90%, trong khi đó trong toàn hạt gạo glucid chỉ chiếm khoảng 75%. Nội nhũ được chia thành hai vùng: vùng lớp gần vỏ hạt gọi là lớp subaleurone và vùng nội nhũ tâm hạt. Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà nội nhũ có thể trắng trong hay trắng đục. Các giống lúa hạt dài thường trắng trong, còn các giống lúa hạt ngắn (bầu) nội nhũ thường trắng đục. Các giống thóc mà nội nhũ trắng đục thường có một vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt gọi là bạc bụng, khi xay xát dễ bị nát và khi nấu thì lâu chín, phẩm chất cơm không ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong. Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, thuộc loại đơn tử diệp (chỉ có một diệp tử áp vào nội nhũ), đây là bộ phận có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm. Phôi chứa nhiều protein, lipid, vitamine (vitamine B1 trong phôi chiếm tới 66% lượng vitamine B1 của toàn hạt thóc). Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà phôi to, nhỏ khác nhau (chiếm 2,3-3% khối lượng toàn hạt). Phôi có cấu tạo xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh, trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và vi sinh vật tấn công, gây hại, khi xay xát phôi thường vỡ vụn và thành cám. 2.6.1.2 Thành phần hóa học [7, 8] Thành phần hạt thóc nói chung bao gồm glucid, protein, cellulose, lipid, vitamine, khoáng vô cơ, các enzyme và nước. Sự phân bố các chất dinh dưỡng trong các phần của hạt không giống nhau. Các thành phần hóa học này thay đổi theo giống, chế độ canh tác, trồng trọt,… Trong các thành phần này thì glucid (tinh bột) là thành phần chủ yếu, chiếm đến 90% lượng chất khô của hạt gạo xát. Tinh bột tồn tại dưới hai dạng là amylose và amylopectin, có tỷ lệ thay đổi tùy thuộc vào giống lúa. Tinh bột quyết định giá trị cảm quan của gạo. Hàm lượng amylose quyết định giá trị cảm quan của cơm. Nếu thành phần tinh bột trong gạo có 10-18% amylose thì cơm được xem là mềm, dẻo; từ 25-30% thì cơm được xem là cứng. Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 18-45% amylose. Gạo nếp có thành phần tinh bột chủ yếu là amylopectin (xấp xỉ 100%), cơm rất dẻo và ít nở. Bảng 2.2 Hàm lượng amylose của một số giống lúa Việt Nam [7] Giống Độ biến thể gel (GC) (mm) Hàm lượng amylose (%) Mùi thơm Ba Thiệt 34,3 20,2 0 Bông Sen 35,7 25,1 0 Cà Đồn 46,3 21,9 0 Hai Bông 35,7 26,0 0 Hương Lài (Hoa) 61,0 16,1 1 IR64 48,7 24,3 0 KhawDMali 105 67,7 16,1 2 Lúa Thơm 34,7 20,2 0 Lùn Kiên Giang 67,7 26,0 0 Mahsuri 35,3 27,7 0 Mùa 49,7 24,6 0 Năm Lựa 32,3 20,2 0 Nàng Hương 33,7 21,6 1 Nàng T.Chợ Đào 42,0 24,0 2 Nàng Thơm 57,3 25,4 0 Giống Độ biến thể gel (GC) (mm) Hàm lượng amylose (%) Mùi thơm Nàng Trá Rằn 34,7 25,4 0 Nàng Triết 48,7 22,4 0 Nàng T.Phước Lỳ 37,3 17,4 1 Nếp Cá Rô 100,0 10,1 0 Nếp Đài Loan 09,7 12,9 0 Nếp Mỡ 1 93,3 10,4 0 Nếp Mỡ 2 53,0 18,3 0 Nếp Than 100,0 9,3 0 Nếp Móng Chim 87,0 11,8 0 Nếp Sáp 100,0 8,5 0 Nhỏ thơm 46,0 23,5 2 Tài nguyên 79,0 25,7 0 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt gạo (% chất khô) [8] Các hợp chất Tinh bột Protein Chất béo Chất xơ Khoáng Chất khác Nội nhũ 90,2 7,8 0,5 0,4 0,6 0,4 Mầm 2,4 20,2 21,6 3,5 7,9 44,4 Lớp vỏ cám 16,0 15,2 20,1 10,7 9,6 28,4 Tinh bột là thành phần quan trọng nhất trong gạo để sản xuất ethanol. Hàm lượng tinh bột trong gạo càng cao thì hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ cao. Tinh bột gạo gồm có amylose (15 - 35%) và amylose pectin (65 – 85%). Trong nội nhũ, tinh bột ở dạng hạt với kích thước trung bình 3 - 8μm. Các hạt tinh bột gạo có cấu trúc rất chặt chẽ. Đây là lý do khiến cho nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo (61 – 78oC) cao hơn so với các loại tinh bộ khác. Thành phần protein trong hạt gạo gồm có: albumin 5%, globulin 10%, prolamin (oryzin) 5%, và glutelin (oryzenin) 80%. Phần lớn các protein này không hòa tan được vào môi trường lên men. Lúa nếp chỉ có từ 0 – 10% amylose (thường hàm lượng amylose dưới 2%). Protein trong gạo nếp có 4 loại: albumine, globuline, prolamine và glutelin. Trong đó chủ yếu là glutelin, chiếm 75 – 85%. Thành phần hóa học trong gạo nếp được cho trong bảng 2.4. Bảng 2.4 Hàm lượng khoáng chất có trong gạo nếp [10] Chất khoáng Hàm lượng trung bình (mg/kg chất khô) Gạo lật Gạo xát Ca 135 – 213 73 – 185 Cl 203 – 273 163 – 238 Fe 26 – 46 1,8 – 13,6 Mg 379 – 1170 239 – 374 Mn 13 – 42 9,9 – 13,6 P 2520 – 3830 1110 – 1850 K 1240 – 2470 577 – 1170 Si 280 – 1900 140 – 370 Na 31 – 69 22 – 51 Zn 15 – 22 12 – 51 Bảng 2.5 Hàm lượng các vitamine có trong gạo nếp [10] Loại vitamine Hàm lượng trung bình (mg/kg chất khô) Gạo lật Gạo xát Vitamine tan trong chất béo Vitamine E 0,13 Vết Vitamine A 13,1 Vết Vitamine tan trong nước Vitamine B1 (thiamine) 2,4 – 4,5 0,4 – 1,26 Vitamine B2 (riboflavine) 0,35 – 0,86 0,11 – 1,37 Vitamine B6 (pyridoxine) 9,4 – 11,2 0,37 – 6,2 Vitamine B12 14,6 – 18,6 0,37 – 6,2 Acid pantothenic 0,11 – 0,13 0,034 – 0,06 Biotin 48,0 – 62,0 10 – 22 Niacin 0,20 0,16 Acid folic 0,0005 0,00016 Ở Việt Nam lúa nếp chiếm khoảng 10% sản lượng lúa, giá thường cao hơn lúa thường và được dân chúng sử dụng chủ yếu trong những dịp lễ hội, cúng bái với các sản phẩm như bánh chưng, bánh dày, rượu đế, rượu nếp,... dân tộc miền núi thường sử dụng nếp làm thức ăn cơ bản. Ông Lê Quý Đôn vào thế kỷ XVIII đã ghi nhận một số giống nếp ở vùng bờ biển trong quyển sách Phủ Biên Tục Lạp. Ông đã tả 70 giống lúa cổ truyền, trong đó có 29 giống lúa nếp. Một số giống nếp này là nếp cái, nếp hạt cau, nếp ngỗng, nếp trân,... mà nhiều giống còn được trồng đến ngày nay như: nếp sáp, nếp ngỗng, nếp bà bóng,... Thành phần hóa học của một số loại hạt ngũ cốc khác được trình bày trong bảng 2.6. Bảng 2.6 Thành phần hóa học trung bình của một số hạt [11] Thành phần (%) Lúa mì Đại mạch Bắp Gạo Độ ẩm 10,0 10,5 15,0 11,4 Protein 13,2 12,6 18,9 19,2 Chất béo 1,9 1,7 3,9 1,4 Tro 1,8 1,9 1,3 1,8 Bảng 2.7 Thành phần và hàm lượng amino acid của protein các loại hạt (% chất khô) [11] Tên amino acid Lúa mì Đại mạch Bắp Gạo Arginine 0,8 0,6 0,4 0,5 Histidine 0,3 0,3 0,2 0,1 Isoleucine 0,6 0,6 0,5 0,4 Leucine 1,0 0,8 1,2 0,6 Lysine 0,6 0,5 0,3 0,3 Phenylalanine 0,7 0,7 0,4 0,4 Threonine 0,4 0,4 0,3 0,3 Tryptophan 0,2 0,1 0,1 0,1 Valine 0,6 0,7 0,5 0,5 Methionine 0,2 0,2 0,2 0,2 Cysteine 0,2 0,2 0,1 0,1 Serine 0,4 0,7 0,8 0,3 Tyrosine 0,5 0,3 0,5 0,7 2.6.2 Bánh men thuốc bắc Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được sản xuất thủ công. Nguyên liệu chính để sản xuất men thuốc bắc là: bột gạo, men giống, các vị thuốc bắc. Bánh men thuốc bắc có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (nấm sợi) [1]. Hình 2.4 Bánh men thuốc bắc [23] 2.6.2.1 Cách làm bánh men Gạo tẻ dùng loại gạo xay hoặc xát dối (chưa kỹ), ngâm nước khoảng 1 – 2 giờ. Lấy gạo ra, để ráo nước, đem nghiền hoặc giã nhỏ rồi trộn với men giống theo tỷ lệ 2 – 5 bánh men giống giã nhỏ trộn với bột gạo ẩm. Sau đó nặn thành bánh tròn có đường kính khoảng 3 – 5cm. Bột gạo khi nặn bánh men có độ ẩm sao cho khi định hình bánh men không bị chảy nước hoặc không bị tơi bột và khi thành bánh được xoắn phần trên đỉnh thành dạng củ hành được là vừa đủ. Chú ý: khi làm bánh men dùng gạo xay có nhiều cám, trong đó có chứa nhiều vitamine và chất khoáng, những chất này rất cần cho sinh trưởng và phát triển của nấm mốc và nấm men. Bột gạo nhào trộn với bột men giống cần có độ ẩm khoảng 50 – 55%, nếu ẩm quá sự thoáng khí trong bánh men kém, nấm men và nấm mốc phát triển kém và vi khuẩn kỵ khí phát triển mạnh, trước hết là vi khuẩn lactic. Trường hợp không đủ độ ẩm các hạt bột rời rạc không định hình được bánh men. Đặt bánh men lên một lớp trấu mới (đã rửa sạch, phôi khô kỹ) trải trên nong, mành hoặc có thể trên nền nhà sạch. Đậy các bánh men bằng nong hoặc phủ trên mặt các bánh men bằng rơm sạch, để như vậy khoảng 2 – 3 ngày khi thấy bánh men phồng nở đều và xung quanh thấy các bào tử mốc có các chấm đen, vàng nhạt thì đêm bánh men ra phơi chỗ thoáng, có thể dưới ánh sáng mặt trời. Nhiệt độ khi ủ bánh men và phơi khô không nên để nóng quá (khoảng 30 – 35oC là tốt). Gói các bánh men đã tương đối khô vào gác bếp để hàng ngày được xông khói và làm khô thêm. Sau khoảng 1 tháng thì đem dùng dần cho sản xuất rượu. Cách làm bánh men như trên ta nhận được bánh men bình thường, dễ bị tạp nhiễm các vi khuẩn không mong muốn khi ta sản xuất rượu làm ảnh hưởng xấu tới hiệu suất và chất lượng sản phẩm, đặc biệt là mùi vị kém. Vì vậy trong dân gian thường làm bánh men có trộn thêm thuốc bắc hoặc các lá cây thu được các loại men thuốc bắc và men lá. Các loại men này đã được dùng lâu đời và đã tạo ra các loại rượu truyền thống nổi tiếng [1, 2]. Men thuốc bắc Được trộn các vị thuốc bắc hoặc thuốc nam với bột gạo. Bột gạo nghiền nhỏ, bột thuốc bắc nghiền nhỏ cùng bột bánh men, trộn đều. Tỷ lệ thuốc bắc với bột gạo có thể là 1:10 (nếu lượng rượu thành phẩm quá nồng ta sẽ rút tỷ lệ thuốc bắc, hoặc ngược lại sẽ tăng thêm). Tỷ lệ bột men và nước như phần trên. Vai trò thuốc bắc ở đây là có tính kháng khuẩn chống các tạp khuẩn, tạo cho rượu thành phẩm có mùi vị riêng biệt và có thể là cung cấp thêm chất dinh dưỡng, cũng như làm chất kích thích sinh trưởng cho nấm men, nấm mốc. Người ta có thể dùng các bài thuốc bắc đầy đủ tới 24 vị, thường là 8 – 10 vị, có khi dùng ít hơn. Qua kinh nghiệm, càng nhiều vị thuốc bắc và nấu rượu bằng gạo nếp cho sản phẩm thơm ngon và hiệu suất thu được cao hơn. Sau đây sẽ giới thiệu một vài bài thuốc dùng trong sản phẩm bánh men (còn có nhiều bài thuốc khác nữa, nhưng 6 – 8 vị cơ bản đầu gần giống nhau). - Bài 10 vị Bắc: 1. Nhục đầu khấu 3 g 6. Bạc hà 2 g 2. Bạch truật 2 g 7. Tế tân 3 g 3. Nhục quế 2 g 8. Uất kim 2 g 4. Thảo quả 2 g 9. Tiểu hồi 2 g 5. Cam thảo 2 g 10. Khung cùng 2 g - Bài 8 vị Bắc: 1. Nhục đầu khấu 3 g 6. Cam thảo 3 g 2. Bạch truật 2 g 7. Bạc hà 2 g 3. Nhục quế 2 g 8. Tế tân 2 g 4. Thảo quả 3 g 9. Tiểu hồi 3 g - Bài 10 vị Nam: 1. Cam thảo nam 10 g 6. Lá ổi 6 g 2. Giềng củ 6 g 7. Lá cúc tần 6 g 3. Gừng củ 6 g 8. Lá bưởi bung 6 g 4. Ngải cứu 6 g 9. Lá húng quế 6 g 5. Hạt tiêu 6 g 10. Nhân trần 6 g Các vị thuốc được phơi khô, tán nhỏ và trộn đều. Bột hỗn hợp có thể mua sẵn ở các cửa hàng thuốc bắc Men lá Dùng các lá có sẵn ở miền núi thay cho các vị thuốc bắc. Các lá thường dùng là lá rừng có nhiều tinh dầu có mùi thơm. Tùy mỗi địa phương có những bài lá khác nhau. Mùi vị rượu thành phẩm phụ thuộc rất nhiều vào các loại lá, vào số lượng dùng trong bánh men. Tây Nghệ An dùng các loại lá: lá mít (bơ mị), lá mía (bơ òi), lá nhân trần (bơ há nan), lá quế (bơ quẻ), không có lá quế thì dùng vỏ quế (pước quẻ). Các loại lá đem giã nhỏ rắc đều với bột gạo và làm bánh men cũng tương tự như trên. Men lá và men rượu cần ở Tây Nguyên cũng có đôi chút khác biệt. Men lá ở Tây Nguyên chỉ dùng một thứ lá, có loại hai thứ lá và có loại ba thứ lá. Men rượu cần của người K’Ho Tây Nguyên dùng men lá và quy trình làm men hai lá được trình bày trong hình 2.1 [1]. Hình 2.5 Sơ đồ khối quy trình sản xuất bánh men lá [1] 2.6.2.2 Hệ vi sinh vật trong bánh men Giống vi sinh vật dùng để làm bánh men là nấm men, nấm mốc có sẵn ở các bánh men cũ. Vì vậy, men bánh có tính địa phương và không thuần khiết, nhưng nói chung hệ vi sinh vật ở đây thường là: - Nấm mốc gồm có Aspergillus oryzae, A. flavus, A. awamorii, A. usami, A. niger (giống Aspergillus chiếm phần lớn), Mucor (M. circinilloides), Rhizopus, Penicillium và Amylomyces rouxii,... Nấm mốc sinh enzyme amylase đường hóa tinh bột. - Nấm men chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae. Ngoài ra còn thấy có Hyphopichia burtonii, Pichia anomada, Candida,... những nấm men này coi như là men dại, men tạp có lẫn trong bánh men và chúng ta không mong muốn. Nấm men rượu chuyển hóa đường thành rượu. - Trong bánh men ta còn thấy có loài men giả là Endomycopsis fibuliger. Giống Endomycopsis tương tự như nấm men nhưng có thể mọc sợi, có khả năng sinh glucoamylase và thủy phân tinh bột thành glucose. Vì vậy, trong nghề làm rượu người ta rất muốn giống này để cùng Aspergillus, Mucor và Rhizopus đường hóa tinh bột. - Vi khuẩn: thường thấy có mặt vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic,... Ở giai đoạn đầu, chúng có lợi do pH chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Sau đó chúng gây hại vì pH xuống quá thấp ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men, vi khuẩn acetic oxy hóa rượu thành acid acetic nếu có mặt oxy. Nói chung, vi khuẩn có mặt ở đây đều là vi khuẩn tạp nhiễm, ta không mong muốn. Việc phân ra rõ ràng các giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men là rất khó khăn. Vì việc phát triển của các vi sinh vật này trong khối lên men là đồng thời nhưng không cùng một mức độ. Sự phát triển của nấm mốc và vi khuẩn, nấm men đòi hỏi trong môi trường phải chứa một lượng oxy nhất định. Các giống nấm mốc Aspergillus, Mucor, Rhizopus đóng vai trò sinh ra enzyme amylase để đường hóa tinh bột. Khi đường hóa hệ enzyme trong nấm mốc thường ít α – amylase và nhiều β – amylase, vì vậy đường tạo thành chủ yếu là maltose và các dextrin cuối (cũng có thể lên men được). Một số chủng mốc thuộc loài Aspergillus awamorii, A. usami sinh ra nhiều glucoamylase, khi đường hóa cho sản phẩm là glucose. Hai loài này sinh bào tử có màu đen nhìn thấy bằng mắt thường như các đầu kim nhỏ. Về hình thức A. usami và A. awamorii khá giống nhau, chúng thường có mặt trong bánh men. Aspergillus oryzae và A. flavus cũng rất giống nhau, sinh bào tử khi già có màu vàng lục (vàng hoa cau), vì vậy chúng được gọi là mốc vàng hoa cau. Chúng có khả năng sinh enzyme amylase và protease. Trong nghề làm tương, làm xì dầu và làm rượu rất hay gặp các mốc vàng. Aspergillus niger, bào tử tương đối lớn và rất đen, được gọi là mốc đen có khả năng sinh ra nhiều enzyme amylase, nhưng đồng thời có thể tạo ra acid citric từ dịch đường. Vì vậy, người ta cũng không mong muốn sự có mặt mốc này trong bánh men, nhưng đây là một điều khó khăn, vì mốc này rất phổ biến trong tự nhiên. Trong sản xuất rượu nếp than, có tác giả khuyến nghị cần phải loại trừ sự có mặt của Aspergillus niger trong bánh men, vì nó sinh ra acid làm oxy hóa chất màu anthoxyanin của nếp than, gây ảnh hưởng xấu đến màu của rượu thành phẩm. Mucor và Rhizopus có hình dạng rất giống nhau, chỉ khác nhau phần hệ sợi cơ chất. Trong nghề làm rượu rất hay gặp hai giống này, đặc biệt là Mucor rouxii, M. mucedo, M. japanicus. Ở ta hay gặp M. rouxii (phát triển tốt trên môi trường Czapek và trên gạo). Một số chủng Mucor có khả năng sinh tổng hợp hai hệ enzyme diastase (amylase) đường hóa tinh bột và zymase lên men rượu từ đường. Vì vậy, chúng có thể lên men trực tiếp từ tinh bột thành rượu. Mucor rouxii sinh ra nhiều rượu hơn một số loài khác và được dùng nhiều trong men rượu. Hơn nữa, khi có mặt Rhizopus và Mucor lên men rượu có mùi thơm rất dễ chịu. Cơ chế sinh mùi thơm ở đây của hai mốc này như thế nào hiện đến này còn chưa rõ. Penicillium là mốc sinh bào tử có màu xanh thường gọi là mốc xanh. Tuy nó có khả năng sinh ra hệ enzyme đường hóa mạnh, nhưng nó thường cho mùi vị rất khó chịu như nhiều mốc khác, những nấm mốc sinh mùi đặc trưng thường không được hoan nghênh trong nghề chế biến thực phẩm. Giống Endomycopsis được gọi là giả nấm men. Khi trưởng thành có hệ sợi giả cùng với bào tử đính nhiều chồi, bào tử phấn hoặc tế bào phân đôi bằng vách ngăn hoặc nảy chồi ở nhiều phía. Endomycopsis có khả năng sinh nhiều glucoamylase và đặc biệt trong hệ enzyme do giống này sinh ra ưu việt hơn nấm mốc là có ít enzyme transglucosidase, khi có mặt enzyme này một phần glucose chuyển thành acid gluconic. Hơn nữa, enzyme lấy từ chế phẩm nuôi Endomycopsis không có mùi mốc làm cho hương vị của rượu thành phẩm thơm ngon. Nấm men có trong bánh men rượu chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae, chúng có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose. Chúng có khả năng lên men được ở nhiệt độ cao (khoảng từ 36 – 40oC), có khả năng chịu được độ acid. Đặc biệt chúng có khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02 – 0,025%, đặc điểm này rất thuận lợi cho lên men khi cần phải sử dụng chất sát trùng. Quan trọng hơn là loài nấm men này có khả năng lên men các loại nguyên liệu rất khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn, với lượng đường trong dung dịch từ 12 – 14%, có khi 16 – 18%. Nồng độ rượu trong dịch lên men là 10 – 12%, nhiệt độ lên men thích hợp là 28 – 32oC [1, 9]. 2.7 Một số quy trình sản xuất rượu truyền thống ở Việt Nam Ở nước ta, nhiều địa phương sản xuất rượu thủ công từ xa xưa và có một số vùng cho rượu đặc sản nổi tiếng như rượu Vân Hà – Đại Lâm thường gọi là rượu Làng Vân (Hà Bắc), rượu Bầu Đá (Bình Định), rượu ngô Bắc Hà (Lào Cai), rượu Gò Đen (Long An), rượu đế Nam Bộ, rượu cần Tây Nguyên, Tây Bắc, đặc biệt là rượu nếp than có cả ở miền Nam và miền Bắc. Các loại rượu này cho chất mùi vị thơm ngon làm cho người tiêu dùng nhớ mãi. Về cơ sở khoa học, sản xuất rượu công nghiệp và rượu thủ công là không khác nhau, nhưng về quá trình công nghệ, men giống và chất lượng thành phẩm là khác nhau. - Sản xuất công nghiệp có hai công đoạn, đường hóa và rượu hóa tách rời nhau, kế tiếp lẫn nhau cũng có thể xen kẽ với nhau. Sản xuất rượu thủ công hai khâu này không tách biệt nhau và chúng ta tưởng như là xảy ra đồng thời. Thực ra sản xuất thủ công, khâu đường hóa cũng xảy ra trước biến đổi bột thành đường. Số đường tạo ra ban đầu được nấm men sử dụng trước tiên phục vụ cho sinh trưởng tăng sinh khối sau đó mới bắt đầu tích tụ trong dịch lên men. Dịch lên men rượu thủ công xảy ra hai quá trình đường hóa và rượu hóa gần như đồng thời, nhưng vẫn theo quy luật là sinh trưởng của nấm men đến mật độ nào đó thì dừng lại và các tế bào nấm men vẫn sản sinh ra rượu. Điểm cực đại sinh trưởng bao giờ cũng xảy ra trước điểm cực đại sinh sinh ra rượu của nấm men. - Men giống lên men công nghiệp là các giống thuần chủng Saccharomyces serevisiae. Men giống sản xuất rượu thủ công được bảo quản trong một bánh men khô cùng với các giống nấm nấm mốc và giả nấm men. Vì vậy, khi rắc men vào cơm hoặc xôi từ các nguồn tinh bột (gạo, sắn, ngô) thì trước tiên nấm mốc phát triển sinh ra các enzyme đường hóa (amylase) chuyển hóa tinh bột thành đường maltosa, glucose, dextrin,... Nấm men đồng hóa các glucid này để phát triển và lên men rượu. Các loại bánh men chủ yếu là bột gạo, được bổ sung các vị thuốc bắc, thuốc nam hoặc các loại lá của thực vật (thường là thảo dược). Vì vậy bánh men được gọi là men thuốc bắc hoặc men lá. Sản xuất rượu thủ công gồm hai dạng: dạng chưng cất gọi là rượu trắng, loại không chưng cất như rượu nếp, rượu nếp than, rượu cần. Nguyên liệu tinh bột gồm các loại hạt gạo nếp, gạo tẻ, ngô mảnh, sắn lát,... được ngâm nước, không vo, lấy ra để cho ráo nước đêm đồ hoặc nấu chín. Ở nước ta không dùng khoai tây, khoai lang để nấu rượu. Sắn dùng cho nấu rượu là sắn lát (miếng hoặc sắn dập thành mảnh hay cạo thành sợi, ít dùng sắn bột trong nấu rượu truyền thống). Chú ý là gạo xát dối còn nhiều cám hoặc các loại gạo cũ, ít nhựa đem làm rượu thường thu được hiệu suất cao và dễ làm. Các loại xôi, cơm sau khi được dỡ tải ra nong, mành sạch cho nguội tới 30oC thì rắc bột men. Tỷ lệ bột men so với lượng gạo vào khoảng 2,5 – 5%, trộn đều, ủ trong thúng rá khoảng 5 – 7 giờ khi thấy khối cơm, xôi bốc nóng thì đem tải mỏng ra nong nia hoặc mành để khoang 5 – 7 giờ thấy mốc mọc, ta lật lớp cơm để mốc mọc đều ở khối cơm xôi khoảng vài giờ nữa rồi đem vun thành đống (hay trong thúng), phủ kín bằng bao tải sạch, giữ ở chỗ thoáng mát (nhiệt độ khoảng 25 – 28oC là tốt nhất). Sau 2 – 3 ngày cơm ủ có mùi thơm dễ chịu, ăn thấy ngọt hơi có vị cay rượu thì chuyển sang ủ ở trong chum vại. Giai đoạn này mốc phát triển là chủ yếu và tiết ra enzyme đường hóa tinh bột, nấm men cũng bắt đầu sinh trưởng và chuyển hóa một ít đường thành rượu. Cơm rượu ủ trong chum vại sạch với tỷ lệ 1 gạo (đem nấu cơm, xôi) + 2 hoặc 3 nước lã sạch (tốt nhất là nước sôi để nguội). Đậy kín và ủ tiếp tục 2 đến 4 ngày. Cơm rượu được ủ trong chum vại nấm mốc ngừng phát triển, nhưng enzyme được tạo thành vẫn tiếp tục đường hóa, nấm men bước vào giai đoạn phát triển mạnh nhờ sử dụng oxy hòa tan trong nước và đường mới được tạo thành rồi sau đó chuyển sang lên men rượu. Sau thời gian ủ lên men người ta đem cơm rượu đã lên men hoàn thiện đem chưng cất ta được loại rượu trắng truyền thống, khi chưng cất cần loại bỏ rượu đầu và rượu cuối. Rượu trắng thu được thường có 35 – 40% thể tích rượu, uống khá ngon và êm dịu. Một kg gạo đem nấu thu được khoảng 500 – 600ml rượu 40 – 45o. Chất lượng rượu trắng thủ công, tuy lượng tạp chất còn khá cao, nhưng chất lượng cảm quan nhiều loại rượu đạt khá cao về màu sắc, độ trong, mùi vị, hậu vị, uống xong cảm thấy êm dịu, dễ chịu và ít gây đau đầu. Vấn đề chất lượng rượu thủ công và rượu công nghiệp còn nhiều điều chưa được hiểu biết thấu đáo. Vì vậy, việc này cần có những công trình nghiên cứu sâu và lý giải được những điều chưa biết, đặc biệt là vấn đề tạo hương vị [1, 9]. 2.7.1 Rượu làng Vân Điểm khác rất lớn so với rượu nếp than, các loại rượu đế hay rượu “làng Vân” ở chỗ là sản phẩm rượu cuối cùng là sản phẩm qua chưng cất và nguyên liệu dùng để sản xuất rượu không phải là nếp than (có màu) mà là gạo nếp dẻo (không màu). Rượu đế là loại rượu được sản xuất ở nhiều địa phương với nguyên liệu cũng rất khác nhau, phụ thuộc vào loại gạo nếp của vùng đó. Rượu “làng Vân” là loại rượu được sản xuất ở một vùng quê Hà Bắc, rất nổi tiếng ở miền Bắc. Rượu này được sản xuất từ một loại rượu nếp đặc biệt của vùng này. Tất nhiên mỗi vùng quê có những kinh nghiệm riêng không chỉ ở khâu lên men, khâu chưng cất, khâu pha chế mà đặc biệt là nguyên liệu và chất lượng bánh men thuốc bắc. Men thuốc bắc của người dân phía bắc, được sản xuất với lượng thuốc bắc cho vào nhiều hơn men thuốc bắc của các vùng khác. Người ta cho lượng thuốc bắc như sau: 1. Đại hồi 3g 5. Tạo giác 1g 2. Tiểu hồi 3g 6. Quế chi 3g 3. Thất phát 2g 7. Quế khâu 3g 4. Nha tạo 2g 8. Cam thảo 3g Hình 2.6 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Làng Vân [9] Ở đây có sự khác biệt là khâu chưng cất. Thiết bị chưng cất là những dụng cụ rất thủ công gồm có một nồi nấu (chứa khối lên men), một bộ phận làm lạnh (dụng cụ chứa nước lạnh phía trên nồi) và một bộ phận hứng rượu đã ngưng tụ ở giữa hai bộ phận trên. Rượu được ngưng tụ và được lấy ra theo một ống dẫn nhỏ. Trong khi chưng cất rượu, người ta thường chia ra hai đợt. Đợt đầu thu được loại rượu có nồng độ cồn từ 45-65% thể tích. Đợt sau thu được rượu có nồng độ cồn là 25-30% thể tích. Tùy theo yêu cầu của người sản xuất và người tiêu dùng người ta pha đấu hai loại rượu này với nhau hoặc để riêng ra. Vì quá trình chưng cất hoàn toàn thủ công nên rượu sau khi chưng cất vẫn có độ đục, chứ không hoàn toàn trong suốt. Công nghệ này vừa giống công nghệ sản xuất rượu nếp than, lại vừa giống công nghệ sản xuất rượu cao độ của các nước phương Tây (Whisky hay Vodka). Điều lý thú là các loại rượu trên, hiện nay có những thay đổi đáng kể trong công nghệ sản xuất. Một số địa phương đã tiếp thu công nghệ sản xuất rượu than, đã bỏ khâu chưng cất. Sau khi lên men xong, đem toàn bộ khối len men xay nhỏ và hãm cồn. Sản phẩm cuối cùng đem đi tiêu thụ là hỗn hợp cả bã và dịch đã len men [9]. 2.7.2 Rượu cần Rượu cần là loại rượu lên men từ các nguồn nguyên liệu chứa glucid khác nhau, là loại rượu được sản xuất và tiêu thụ của người dân tộc thiểu số. Rượu cần mang bản sắc dân tộc hết sức độc đáo của người miền núi. Hình 2.7 Hình ảnh rượu cần của người Tây Nguyên [24] Trước đây, nguyên liệu sản xuất rượu cần được sử dụng là các loại gạo của lúa nương (lúa cạn). Sau này, do nhiều nguyên nhân, trong đó có nguyên nhân thiếu lương thực, nguyên liệu được sử dụng để làm rượu cần có thay bằng các loại khác như sắn, ngô. Men thuốc bắc dùng để sản xuất rượu cần, về cơ bản cũng giống như các loại men dùng để sản xuất rượu nếp than hay rượu đế của người Việt. Nhưng thay vì dùng thuốc bắc, người dân tộc thiểu số sử dụng các loại lá rừng có nhiều tinh dầu. Chất lượng rượu cần phụ thuộc rất nhiều vào số lượng và vào loại lá cho vào này. Đồng bào dân tộc thiểu số phân loại ra làm ba loại men: loại men một lá, loại men hai lá và loại men ba lá. Sự phân biệt này còn liên quan đến chất lượng rượu sau này. Điểm khác biệt nữa là rượu cần không qua chưng cất, không qua hãm cồn và không sử dụng bã rượu, mà chỉ sử dụng dịch lên men. Cách uống rượu cần của người dân tộc thiểu số cũng rất độc đáo, nó mang bản sắc riêng của văn hóa dân tộc vùng cao. Rượu cần được dùng trong các dịp lễ, cưới, hỏi, đám ma và các dịp kỷ niệm nào đó. Rượu cần được lên men trong các hũ làm bằng sành, có trang trí hoa văn rất đẹp. Khi sử dụng, người ta đổ nước mưa hoặc nước suối sạch vào hũ sành đã lên men này (hiện nay ở các nhà hàng, khách sạn trên vùng núi, người ta cho nước tinh khiết vào, đảm bảo vệ sinh hơn). Nhánh cây tre, cây trúc đã được đục thông qua các đốt cắm vào hũ rượu (ở các nhà hàng, khách sạn người ta dùng ống nhựa thay cho ống trúc, ống tre, tiện lợi hơn nhưng mất vẻ văn hóa truyền thống). Mỗi người một cần rượu, ai cũng uống một lần và sau đó lại đến lượt người khác. Cứ như vậy, khi gần hết lượng rượu có trong hũ rượu, lại đổ thêm nước vào. Lần uống đầu tiên có vị cồn, chua, thơm và ngọt. Càng về sau rượu càng trở nên lạt hơn ban đầu [9]. Hình 2.8 Uống rượu cần [24] Hình 2.9 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu cần [1, 9] Chất lượng rượu cần chính là sự hài hòa giữa các thành phần của acid hữu cơ, cồn, đường và hương thơm. Nồng độ cồn có trong rượu cần tương đương hoặc lớn hơn các loại bia không nhiều lắm [1]. 2.7.3 Rượu Bầu Đá Rượu Bầu Đá là một sản phẩm truyền thống ở tỉnh Bình Định, đã nổi tiếng từ rất lâu. Tương truyền, từ nhiều thế kỷ trước, những người dân nghèo ờ gò Cù Lâm, thôn Bầu Ðá, xã Nhơn Lộc, huyện An Nhơn, trong khi tìm kế sinh nhai đã nấu rượu và sử dụng nguồn nước ngầm rỉ ra từ bàu đá tại thôn Bàu Ðá. Không ngờ những mẻ rượu được nấu từ nguồn nước này lại có một mùi hương rất đặc biệt, và nếu uống một cách điều độ mỗi ngày chỉ một, hai cốc nhỏ sẽ cho cảm giác thoải mái, dễ chịu, trị được chứng đau lưng, nhức mỏi, giúp cho quá trình tiêu hóa tốt hơn, cơ thể khỏe mạnh, cường tráng hơn. Và thế là từ đó, rượu Bầu Ðá trở thành một thứ “ngự tửu” được dùng để tiến vua, là loại rượu thường được dùng trong các buổi yến tiệc của vua chúa... Hình 2.10 Sản phẩm rượu Bầu Đá [19] Ở xóm Bầu Đá (Nhơn Lộc - An Nhơn - Bình Định), hầu như nhà nào cũng nấu rượu, trong đó riêng thôn Cù Lâm có đến 95% hộ dân nấu rượu. Họ vừa để đáp ứng nhu cầu thị trường, vừa tận dụng hèm (bã rượu) để nuôi heo. Các hộ gia đình nấu rượu ở xóm Bầu Đá hầu hết đều kế thừa nghề truyền thống của cha ông để lại. Hiện nay ở xã Nhơn Lộc nơi nào có nguồn nước tốt đều có thể nấu được rượu ngon như của xóm Bầu Đá, bởi vậy người nấu rượu không còn giấu bí mật nghề nghiệp như trước. Hơn nữa, rượu ngon hay dở còn tùy thuộc vào kinh nghiệm và tay nghề người nấu. Nấu rượu Bầu Đá cũng lắm công phu với nhiều công đoạn tỉ mỉ. Phải mất đến 6 ngày mới cho một mẻ rượu (một nồi nấu). Bắt đầu từ việc chọn gạo và nếp. Mỗi mẻ nấu sử dụng khoảng 7,2 kg gạo. Cơm đã trộn men ủ vào xô nhựa, sau 3 ngày cơm dậy mùi thơm của men rượu, chế vào 16 lít nước giếng trong, ủ tiếp 2 ngày, khi mở nắp xô mùi thơm ngào ngạt của cơm rượu đã chín cho ta cảm giác ngất ngây. Cho cơm rượu vào nồi đun trong 5 giờ, rượu được chưng cất qua ống tre nối từ nồi nấu sang nồi ngưng tụ (có dụng cụ chứa nước làm mát nồi ngưng). Một mẻ có thể cho ra 4 lít rượu nguyên chất. Nếu muốn rượu của những mẻ sau ngon hơn, sử dụng rượu bào (rượu ngưng tụ đã hết độ trong, chuyển sang màu trắng đục) đổ vào nồi nấu của mẻ sau, hương vị rượu càng tuyệt vời hơn. Thêm một kinh nghiệm để nhận biết rượu ngon là khi rót rượu ra ly phải rót từ từ, nếu rượu sủi bọt li ti thì đó là rượu thứ thiệt. Rượu Bầu Đá có độ cồn rất cao, lên đến 50 độ. Hình 2.11: Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu Bầu Đá [17] Rượu Bầu Đá hiện đang là mặt hàng bán chạy ở thị trường trong và ngoài tỉnh. Nhiều doanh nghiệp đã mở đại lý thu mua rượu tại xã Nhơn Lộc và đã xuất khẩu rượu đặc sản này sang thị trường Mỹ. Về lâu dài hứa hẹn một thị trường rộng lớn cho rượu Bầu Đá tạo cơ hội cho người sản xuất tăng khối lượng sản phẩm, tăng doanh thu [17]. 2.7.4 Rượu Gò Đen Rượu Gò Đen là tên một loại rượu trắng, nấu từ gạo theo phương pháp cổ truyền, có nồng độ rất cao, có thể lên đến 50 độ cồn. Loại rượu dân tộc nổi tiếng Việt Nam này được nấu ở địa danh Gò Đen, huyện Bến Lức, tỉnh Long An. Đây là một đặc sản của Long An nói riêng và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long nói chung. Được nấu bằng gạo nếp mỡ, nếp lức, nếp than hoặc gạo. Quy trình nấu rượu Gò Đen cũng tương tự như quy trình nấu các loại rượu đế khác, nhưng nét đặc trưng ở đây là người dân Gò Đen nấu rượu bằng tất cả cái tâm. Họ chăm chút từng hạt nếp, cục men, từng động tác chưng cất, pha chế để được loại rượu ngon nhất. Chọn nguyên liệu gạo nếp là bước quan trọng đầu tiên. Muốn được rượu trong thì nếp phải ''rặt'', tuyệt đối không được lộn hạt gạo nào. Dân nấu rượu Gò Đen xưa thường chọn những loại nếp hạt tròn, mẩy, có mùi thơm, trắng đục đều. Thường là nếp mỡ, nếp mù u, nếp lức và nếp than đen tuyền được trồng chính tại địa phương. Sau khi chọn nếp ngon nấu thành cơm nếp, để nguội thì rắc men vào ủ bằng loại men mài rễ thảo mộc hoặc men bí truyền chế từ các vị thuốc bắc: quế khâu, đinh hương, trần bì, quế chi, đại hồi cộng thêm nhãn lồng, trầu hương... Sau ba đêm tiếp tục chan nước rồi để ba đêm sau nữa nấu. Chỉ riêng khâu ủ men truyền thống đã mất gần một tuần (trong khi ủ bằng men Trung Quốc chỉ mất ba ngày). Đặc biệt hơn nữa, cái thứ chắt lọc tinh túy của thời gian, men nồng, nếp thơm, lửa đượm này phải được chan bằng nước Gò Đen, nấu trong không khí Gò Đen mới có mùi vị đặc sắc. Người Gò Đen cẩn thận trong các bước nấu rượu. Nếp được ngâm đến ngày thứ bảy thì mới bắt đầu chưng cất rượu. Người Gò Đen xưa nấu rượu trọng chất lượng. Nếu rượu để thưởng thức sẽ được cho vào hũ sành, bịt kín lại rồi ngâm xuống ao khoảng 100 ngày mới mang lên uống. Rượu đế Gò Đen dễ nhận biết. Dân sành rượu thường dùng cách lắc chai để nhận biết rượu ngon hay dở. Rượu ngon khi lắc chai sẽ nổi bọt và phân thành 3 tầng rõ rệt, chậm tan [19]. Hình 2.12 Sản phẩm rượu Gò Đen [20] CHƯƠNG 3: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 3.1 Nghiên cứu về vi sinh vật trong bánh men Nghiên cứu này được thực hiện bởi A.C.Lee và Y.Fujio vào năm 1998. Mẫu bánh men được lấy từ một cơ sở sản xuất tại Việt Nam để phân tích các chỉ tiêu như điều kiện pH, độ ẩm, nấm mốc, nấm men. Theo nghiên cứu, bánh men có pH acid giá trị khoảng 5.76, độ ẩm 13.6%, tổng số tế bào nấm mốc và nấm men lần lượt vào khoảng 1,3.106 và 4,3.106 cfu/g mẫu tươi. Nấm mốc được phân lập chủ yếu là Rhizopus oryzae, Mucor indicus, Mucor circillinoides, Amylomyces rouxii. Nấm men được phân lập là Saccharomyces cerevisiae, Hyphopichia burtonii, Saccharomycopsis buligera, Pichia anomala, và Candida sp. Tổng cộng 12 mẫu bánh men khác nhau sử dụng trong thức uống và thực phẩm lên men của nhiều miền quê ở Việt Nam được thu thập để làm mẫu thí nghiệm. Các loại bánh men này được gói kín trong các bao bì bằng nhựa plastic, được dán nhãn và lưu trữ ở nơi khô ráo trước khi đem về làm thí nghiệm. pH của bánh men được xác định bằng cách khuấy trộn 5g bột bánh men với 25ml nước cất. Sau đó dùng thiết bị đo pH (HORIBA D-14) để xác định pH. Độ ẩm được xác định bằng cách sấy khô một lượng bánh men ở 130oC đến khối lượng không đổi, đọc giá trị cho mỗi lần làm thí nghiệm. Phân lập nấm mốc: 5g bột nấm men trộn với 25ml nước cất đem vô trùng, khuấy đều tạo hệ lơ lửng. Dùng pipette hút 0.1ml dịch lơ lửng trải đều lên môi trường PDA (Potato Dextrose Agar), ủ ở 30oC trong 72 giờ. Khuẩn lạc nấm mốc sẽ được xác định bằng cách đếm số khuẩn lạc/g mẫu tươi. Sau đó phân lập và nuôi cấy các khuẩn lạc này trên môi trường thạch nghiêng PDA [14]. 3.2 Nghiên cứu về nấm mốc, nấm men trong quá trình lên men rượu nếp than 3.2.1 Giới thiệu Rượu nếp than là một sản phẩm truyền thống ở Việt Nam, đặc biệt là của người dân nam bộ. Tuy thức uống này chưa được hưởng lợi nhiều từ các nghiên cứu khoa học nhưng nó vẫn thu hút nhiều người với mùi thơm và vị ngọt, màu sắc nâu đỏ hấp dẫn. Sản xuất rượu nếp than là nguồn thu nhập chính của nhiều hộ nông dân. Rượu nếp than được sản xuất trong điều kiện không vô trùng, chủ yếu theo phương pháp thủ công nên sản lượng thấp và chất lượng không ổn định. Theo người sản xuất rượu thì việc chọn lựa bánh men quyết định sản lượng và chất lượng của rượu. Những kiến thức về cách chuẩn bị bánh men và hỗn hợp vi sinh vật cũng như hoạt động của chúng như là nhân tố khởi động còn rất hạn chế. Loài vi sinh vật chủ yếu trong quá trình lên men rượu là Saccharomyces, đặc biệt là Saccharomyces cerevisiae (Battcock và Ali, 1993). Rượu là sản phẩm chính của quá trình lên men nhưng khi nồng độ rượu tăng sẽ ức chế nấm men theo nhiều cách (Jones, 1989; D’Amore và cộng sự, 1990) như sự tăng sinh khối, khả năng sống và lên men. Do đó, khả năng chịu ethanol là một chỉ tiêu quan trọng của nấm men rượu. Phương pháp thí nghiệm là xác định khả năng chịu ethanol bằng cách khảo sát tác động của sự tích tụ ethanol lên sự tăng trưởng theo mẻ, khả năng lên men và khả năng sống của tế bào nấm men và lượng ethanol nhiều nhất tạo thành. Nghiên cứu này do Nguyễn Thị Phương Dung, F.M. Rombouts, M.J.R. Nout thực hiện năm 2005. Nghiên cứu chỉ ra vai trò của nấm mốc trong việc phân cắt tinh bột thành đường, sự chuyển hóa đường thành ethanol, một số loại bánh men truyền thống được lựa chọn để phân tích và tối ưu hóa trong từng giai đoạn của quá trình lên men. Các loài nấm mốc trong mẫu bánh men được xác định là Amylomyces rouxii, Amylomyces aff. rouxii, Rhizopus oligosporus và Rhizopus oryzae có vai trò phân cắt tinh bột thành đường do có enzyme glucoamylase hoạt động trong quá trình đường hóa tinh bột. A. rouxii có thể tạo 2.5%w/w glucose. Năm dòng nấm men Saccharomyces cerevisiae tạo nồng độ rượu cao nhất được tuyển chọn cho quá trình rượu hóa. Sau đó cho lên men ở nồng độ glucose ban đầu 20% tạo ra 8.8% ethanol. Chúng có khả năng chịu nồng độ rượu cao 9-10% trong điều kiện bình thường và 13.4% (w/v) trong điều kiện lên men fed-batch. Quá trình lên men rượu diễn ra ở 28.3oC trong 4 ngày, dịch đường hóa của gạo được ủ với 5.5 log cfu/ml. Giống vi sinh vật 53 loài nấm mốc chia làm 3 nhóm (Amylomyces rouxii số 6.9, 20.3, 20.7; Amylomyces aff. rouxii số 20.2; Rhizopus oryzae số 15.2, 15.4, 15.5), 51 loài nấm men được phân lập từ 6 loại men truyền thống của Việt Nam. Các men này được lựa chọn từ bộ sưu tập 29 loại men truyền thống đạt những tiêu chuẩn như: có khả năng dịch hóa gạo nấu chín, tạo ra lượng cồn cao, cho mùi hương và màu sắc hấp dẫn. Nấm men được nuôi cấy ở 30oC trong 2 ngày trên môi trường thạch chứa dịch chiết malt (Malt Extract Agar-MEA, Oxoid, CM59). Giống được giữ ở 4oC. Từ 51 dòng nấm men này, Saccharomyces cerevisiae là dòng tốt nhất , 5 nòi được lấy ra làm thí nghiệm có đánh số 2.1, 15.7, 20.4, 23.9, 29.2. Nòi Amylomyces rouxii số 20.3 cũng đươc sử dụng. Chuẩn bị cấy Cho 5ml dung dịch muối vô trùng (0.85% w/v NaCl) vào mỗi môi trường thạch nghiêng , dùng vòng cấy làm vụn agar để tạo thành hỗn dịch chứa tế bào nấm men đang phát triển hoặc bào tử nấm mốc. Chuẩn bị dịch đường hóa của nếp than Cho 50g nếp than và 60ml nước cất vào erlen 250ml đậy nút bông, ngâm trong 4 giờ ở 22oC. Sau khi ngâm, hấp hỗn hợp trong autoclave, 1 giờ, 100oC. Hỗn hợp đã hấp tiếp tục được nấu 35-40oC, sau đó cấy A. rouxii (nòi 20.3) với mật độ 5 log cfu/g gạo và trộn đều. Sau khi ủ 3 ngày ở 30oC, ly tâm khối đường hóa và thu phần dịch. Chuẩn hóa dịch đường thành 20oBrix bằng cách cho thêm nước vô trùng, sử dụng dụng cụ đo chiết xuất (FG102/112, Euromex-Holland). Khảo sát quá trình lên men rượu và đánh giá mức độ lên men Vô khuẩn 50 ml dịch đường hóa của nếp than 20o Brix trong erlen 250ml, đậy nút bông ở 115oC trong 10 phút. Sau đó dịch này được cấy 106 tế bào nấm men/ml dịch và trộn đều. Ủ dung dịch này ở 30oC trong 5 ngày, sử dụng van khóa (water lock) ở trên để tránh tạp nhiễm trong quá trình thí nghiệm. Cuối quá trình lên men, đo giá trị pH và glucose còn dư. Mức độ lên men được xác định bởi lượng khí trao đổi từ van Water Lock, sự tiêu thụ glucose và rượu tạo thành trong mẫu được đo mỗi lần cách nhau 6 giờ trong suốt quá trình lên men. Khảo sát sự tích tụ ethanol trong điều kiện lên men theo mẻ Khả năng lên men rượu của nấm men trong điều kiện lên men fed-batch có bổ sung glucose từng đợt cũng được thử nghiệm. Khi mức độ khí sinh ra giảm đi, bổ sung 5ml dung dịch glucose 50% w/v vô trùng (đã qua phễu lọc vô trùng) vào 50ml dịch đường hóa đang lên men. Sự bổ sung chỉ dừng lại khi nấm men không sinh khí nữa. Để xác định mức độ glucose và ethanol, lấy nhanh 0.2ml mẫu và vô khuẩn sau khi cấy giống, ngay trước khi bổ sung đường và sau 15 ngày, lặp lại cách nhau 5 ngày trong 1 tháng lên men. Do môi trường tăng thể tích nên tất cả phân tích (glucose cung cấp, glucose còn và ethanol tạo thành) được thể hiện trên một lượng bằng nhau (g). Lượng khí sinh ra được ghi nhận mỗi ngày. Khảo sát khả năng chịu ethanol Cồn tinh khiết được cho vào dịch đường hóa ở nồng độ 0%, 5%,10%, 15% và 20% w/v và hỗn hợp dung dịch này được cấy 104 tế bào nấm men/ml (phương pháp đếm dưới kính hiển vi). Đếm số lượng nấm men sống lúc bắt đầu và sau 3 ngày lên men ở 30oC (phương pháp đếm khuẩn lạc trên môi trường MEA). Phương pháp phân tích pH được đo bằng thiết bị đo pH kỹ thuật số WTW pH 525. Glucose và ethanol được xác định bằng phương pháp HPLC (BIO-RAD, USA). Phương pháp phân tích thống kê Kết quả thí nghiệm được phân tích thống kê bằng phần mền Stargraphics Plus Version 5, Manugistics Inc., Rockville, USA và General Algebraic Modeling System (GAMS), Wasington DC, USA. Khảo sát khả năng lên men Thiết kế mô hình toán gồm: mức độ cấy giống (4,5,6 log cfu/ml dịch đường hóa), thời gian ủ (2,3 và 4 ngày) và nhiệt độ ủ (20, 30 và 40oC). Mỗi thí nghiệm lặp lại 2 lần. 3.2.2 Kết quả và thảo luận Khảo sát sự đường hóa tinh bột của nấm mốc Nấm mốc được rắc lên cơm gạo nếp để nguội trên đĩa, ủ ở 30oC trong 48 giờ, sau đó bổ sung dung dịch idod 0.25%. Kết quả như sau: Bảng 3.1 Khả năng phân cắt tinh bột của một số loài nấm mốc [15] Nhóm Số lượng (loài) Đường kính vòng trong (cm) Nhóm 1 8 7.1-9.0 Nhóm 2 21 5.0-9.3 Nhóm 3 24 2.1-4.7 Khảo sát quá trình lên men rượu và đánh giá mức độ lên men Sau 4 ngày lên men, nhóm 3 thể hiện khả năng lên men rượu cao hơn 2 nhóm còn lại, nồng độ rượu 8.2-8.8 %w/v, lượng glucose thừa là 0, pH = 3.7-3.9, mùi vị cồn mạnh, mùi trái cây nhẹ. 5 dòng lựa chọn ngẫu nhiên từ nhóm 3 đều là Saccharomyces cerevisiae (số 2.1, 15.7, 20.4, 23.9, 29.2) cho thấy dòng này lên men rượu tốt. Khả năng lên men của một số loài nấm men được cho trong bảng 3.2. Khảo sát dòng S. cerevisiae No 2.1 - Khí tăng mạnh sau 24 giờ lên men và sau 60 giờ lên men, khí giảm mạnh. - Glucose giảm dần tỉ lệ nghịch với sự tăng nồng độ rượu. t (giờ) Glucose và ethanol Khí Hình 3.1 Đồ thị sự chuyển hóa glucose, ethanol và khí sinh ra bởi S. cerevisiae No 2.1 ở 30oC [15] Khảo sát sự tích tụ ethanol trong điều kiện lên men theo mẻ Nồng độ ethanol và cơ chất (đường) tương tác lẫn nhau quyết định khả năng ức chế của ethanol lên nấm men. Nồng độ rượu tăng, khả năng sống và lên men của nấm men giảm vì những yếu tố khác nhau làm gia tăng nồng độ rượu bên trong tế bào gây độc cho chính tế bào. Lên men fed-batch giúp duy trì sự sống tế bào, lên men rượu hiệu suất cao và giữ áp suất thẩm thấu càng thấp càng tốt. Glucose bổ sung vào các ngày 2, 4, 6, 9 và 11, tất cả 5 lần. Quan sát biểu hiện của 5 dòng gần giống nhau. Sau ngày 11, thêm glucose không làm mới hoạt động lên men lên men nữa nên người ta ngừng thêm glucose sau ngày 11. Quan sát sự thay đổi lượng khí sinh ra cho đến ngày 15. Lần cuối là sau 11 ngày lên men, quan sát không thấy có sự sinh khí nữa thì cá nhà khoa học giả thiết rằng lúc này mức độ lên men rượu phụ thuộc vào yếu tố khác, như là nồng độ rượu tích lũy cao. Làm thí nghiệm với 50ml dịch đường 20oBrix chứa 10.5g glucose ban đầu. Mẫu lấy ngày 0, 4, 6, 9, 11, 14, 19, 24 và 29. Ngừng thêm glucose, vẫn phân tích lượng ethanol và glucose cho đủ 1 tháng thì thấy 5 dòng biểu hiện giống nhau. t (ngày) Khí Hình 3.2 Đồ thị tỉ lệ sinh khí của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) trong lên men fed-batch [15] Hiệu suất tạo ethanol (ethanol yield-EY): khả năng tiêu thụ glucose tạo ra rượu, được tính: EY = (mol ethanol tạo ra/ mol glucose tiêu thụ) x 50% Theo phương trình phản ứng: C6H12O6à 2C2H5OH + 2CO2. Hiệu suất tạo ethanol cao trong 11 ngày đầu làm nồng độ rượu trong môi trường tăng. Sau 14 ngày so sánh với 11 ngày, lượng glucose tiêu thụ tăng, nồng độ rượu không đổi. Sau 19 ngày, nồng độ rượu tăng và giữ cho đến cuối TN. Ethanol yield (EY) thay đổi từ 84-98% . Lần thêm glucose cuối cùng không ảnh hưởng đến quá trình lên men ngay mà sau đó 1 tuần, thời gian cần thiết để phục hồi khả năng lên men. EY giảm nhẹ từ đó cho đến cuối TN. Bổ sung glucose: 5ml/lần x 5, thể tích tăng từ 50ml lên 75ml. Lượng ethanol max = 10.1g (13.4% w/v), glucose còn lại ít (=2.3g) nên các nhà khoa học dự tính 13.4% w/v là khả năng chịu ethanol trong điều kiện lên men này. Hiệu suất tạo ethanol (%) Hình 3.3 Đồ thị hiệu suất tạo ethanol của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) trong lên men fed-batch [15] Thử khả năng chịu ethanol Xác định số tế bào sống ban đầu và sau 3 ngày lên men ở 30oC bằng phương pháp đếm khuẩn lạc, log cfu/mL. So sánh với mội trường nuôi cấy bình thường , ta thấy : - Ở 0% hoặc 5% ethanol: lượng tế bào sống cao hơn. - Ở 10%-20%: lượng tế bào sống giảm. à khả năng chịu ethanol 9-10%. Mật độ tế bào nấm men (cfu.ml-1) Hình 3.4 Đồ thị phát triển và suy vong của 5 giống nấm men S.cerevisiae (No 2.1, 15.7, 20.4, 29.2) theo nồng độ rượu khác nhau [15] Kết quả này thấp hơn môi trường lên men fed-batch, do khác nhau về sự thay đổi dần dần (fed-batch) và thay đổi tức thời trong thí nghiệm này. Môi trường fed-batch tạo điều kiện huấn luyện thích nghi cho giống vi sinh vật tốt hơn. Tác động của mật độ nuôi cấy và điều kiện ủ lên sự tạo ethanol của S. cerevisiae Thí nghiệm được thực hiện trên loài 2.1. Ở 30oC, lên men 4 ngày, lượng glucose được tiêu thụ nhiều nhất, nồng độ rượu sinh ra cao nhất, pH = 3.7-3.9 không do sự tạp nhiễm mà do sự hình thành một số acid đồng thời với quá trình chuyển hóa tạo rượu. Nếu tăng mật độ cấy, sự lên men diễn ra nhanh hơn. Ở 20oC và 40oC, sự lên men chậm hơn thông qua lượng glucose tiêu thu và lượng rượu tạo ra. Ở 20oC, tăng mật độ cấy, tăng tiêu thụ glucose còn 40oC thì ngược lại sự phụ thuộc của tốc độ tăng trưởng vào nhiệt độ và chịu stress bởi ethanol khác nhau ở những nhiệt độ cao hoặc thấp hơn nhiệt độ tối thích. Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men rượu là: Topt = 28.3oC, thời gian 4 ngày, mật độ cấy 5.5 log cfu/ml, nồng độ rượu 9%. Sự thống kê tác động của nhiệt độ và thời gian lên quá trình tạo rượu đạt độ tin cậy là 95% nên chấp nhận kết quả. Như vậy, năm dòng Saccharomyces cerevisiae tạo nồng độ rượu cao nhất được chọn. Cho lên men ở nồng độ glucose ban đầu 20% tạo ra 8.8% ethanol. Chúng có khả năng chịu nồng độ rượu cao 9-10% trong điều kiện bình thường và 13.4% (w/v) trong điều kiện lên men fed-batch. Quá trình lên men rượu diễn ra ở 28.3oC trong 4 ngày, dịch đường hóa của gạo được ủ với mật độ tế bào là 5.5 log cfu/ml [15]. 3.3 Nghiên cứu tình hình tiêu thụ rượu ở một số nước trên thế giới và Việt Nam Nghiên cứu này được thực hiện bởi Phạm Xuân Đà - Cục vệ sinh và an toàn thực phẩm - để nhằm có cơ sở khoa học tham khảo cho đề tài nghiên cứu thực trạng và đề xuất các biện pháp quản lý an toàn thực phẩm đối với rượu truyền thống tại Việt Nam. Sử dụng phương pháp nghiên cứu hồi cứu có phân tích. Số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê. Qua nghiên cứu mức độ tiêu thụ đồ uống của một số nước, cho kết quả: mức độ tiêu thụ đồ uống có cồn ở một số nước đều có xu hướng tăng theo các năm và mức độ tiêu thụ của Việt Nam ở những năm 2000 còn thấp hơn các nước trong khu vực, chỉ cao hơn Campuchia, Indonexia và Myanma. Theo nghiên cứu, tổng sản lượng rượu trên thế giới năm 1998 là 32290 triệu lít, năm 2001 là 38050 triệu lít. Trong đó, rượu vang: chỉ tính 28 nước có sản xuất rượu vang lớn, năm 1998 là 25 tỷ lít nhưng qua năm 2001 là 29 tỷ lít. Rượu mạnh: các nước có sản lượng rượu mạnh đứng đầu thế giới là Hoa Kỳ, năm 1986 sản lượng đạt 1475 triệu lít, Nga năm 1992 đạt 1366 triệu lít, vương quốc Anh năm 1990 là 1287 triệu lít, Nhật Bản năm 1992 đạt 613,5 triệu lít. Mức độ tiêu thụ thức uống có cồn ở một số nước được cho trong bảng 3.3 [12]. Bảng 3.2 Khả năng lên men của một số loài nấm men [15] Nhóm (số loài) Lượng ethanol tạo thành (%w/v) Lượng glucose còn lại (%w/v) pH Nhóm 1 (1 loài) 4.3 8 3.0 Nhóm 2 (5 loài) 5.2-5.9 6-8 3.0-3.2 Nhóm 3 (45 loài) 8.2-8.8 0 3.7-3.9 Bảng 3.3 Mức tiêu thụ thức uống có cồn ở một số nước (Quy theo số galon cồn 100o/người 15 tuổi trở lên/năm) [12] Tên nước Tổng số Bia Rượu vang Rượu mạnh 1999 2000 1999 2000 1999 2000 1999 2000 Châu Âu Azecbaizan 4,82 7,42 0,65 0,64 0,7 0,75 3,42 5,97 Pháp 13,54 13,31 2,14 8,10 8,24 8,25 2,95 2,96 Italia 9,20 9,16 1,42 1,47 7,20 7,18 0,58 0,58 Hà Lan 9,45 4,62 2,72 2,05 Lucxembua 17,04 5,96 8,89 1,94 Bồ Đào Nha 16,71 16,59 3,90 3,87 7,29 7,22 5,29 5,27 Nga 10,70 1,67 1,07 8,05 Tây Ban Nha 11,17 11,17 3,63 3,76 4,73 4,61 2,81 2,79 Anh 9,73 5,46 2,29 1,89 Đức 12,45 6,82 3,27 2,38 Châu Mỹ Argentina 9,59 2,26 6,92 0,42 Mỹ 1,62 1,59 0,14 0,15 0,15 0,14 1,32 1,24 Brazil 5,03 4,79 2,56 2,40 0.39 0,36 2,07 2,03 Canada 7,58 3,8 1,55 2,33 Chile 5,73 6,05 1,36 1,18 3,73 4,25 0,64 0,63 Venezuela 7,48 7,28 4,99 4,86 0,68 0,07 2,40 2,34 Mexico 4.14 2,01 2,98 2,92 0,34 0,30 0,82 0,79 Châu Phi Algeria 0,30 0,22 0,04 0,04 0,25 0,17 0,01 0,01 Angola 2,65 2,56 1,13 1,09 1,12 1,09 0,39 0,37 Nam Phi 10,55 11,51 3,04 2,09 3,62 5,04 3,81 3,41 Châu Úc Úc 10,29 5,18 3,14 1,70 New zealand 9,8 4,95 2,97 1,88 Châu Á Campuchia 0,26 025 0,03 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 Lào 5,95 5,78 0,49 0,47 0 0 5,46 5,31 Trung Quốc 4,89 5,17 1,0 1,03 0,08 0,09 3,80 4,04 Triều Tiên 4,15 4,13 0,29 0,25 0 0 3,86 3,88 Hàn Quốc 7,34 6,78 1,80 1,78 0,02 0,02 2,24 2,01 Nhật Bản 6,42 6,26 2,44 2,30 0,42 0,40 2,82 2,81 Singapore 2,81 2,73 1,64 1,60 0,30 0,30 0,72 0,70 Thái Lan 13,71 13,59 1,02 1,12 0,01 0,01 12,67 12,45 Việt Nam 1,31 1,32 0,4 0,45 0 0 0,90 0,88 Qua bảng 3.3, mức độ tiêu thụ thức uống có cồn ở các nước đều có xu hướng tăng theo các năm. Tại châu Á, dùng ít hơn các châu lục khác, trong đó mức tiêu thụ ở Việt Nam trong những năm 2000 còn thấp hơn so với các nước trong khu vực, chỉ cao hơn Campuchia. Tình hình tiêu thụ rượu mạnh ở các nước cũng rất khác nhau. Theo số liệu của tổ chức y tế thế giới về mức tiêu thụ đồ uống có cồn bình quân đầu người ở châu Âu là cao nhất, sau đó đến châu Mỹ và châu Úc. Mỗi nước cũng có tập quán uống rượu riêng. Ở châu Âu thì các nước như Pháp, Italia, Bồ Đào Nha,… có khả năng tiêu thụ rượu vang nhiều hơn các loại đồ uống khác. Các nước như Anh, Đức, Hà Lan tiêu thụ nhiều bia. Rượu mạnh được tiêu thụ nhiều ở Nga, Bồ Đào Nha,… Tại châu Mỹ thì Argentina, Chile thích uống rượu vang, Mexico thích uống bia, Mỹ và Brazil thích uống rượu mạnh. Ở châu Úc, mọi người uống nhiều bia và rượu vang. Mức tiêu thụ đồ uống có cồn tại châu Á là thấp, trong đó người ta uống nhiều bia, rượu mạnh chủ yếu là rượu trắng làm từ các loại gạo. Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm tại một số nước Đông Nam Á được cho trong bảng 3.4 [12]. Bảng 3.4 Lượng rượu bia tiêu thụ bình quân/người/năm tại một số nước Đông Nam Á (lít/người/năm) Quốc gia Năm 1999 Năm 2000 Tổng Bia Rượu nhẹ Rượu mạnh Tổng Bia Rượu nhẹ Rượu mạnh Việt Nam 0,75 0,13 0 0,62 1,33 0,45 0 0,88 Thái Lan 7,46 0,32 0 7,14 13,58 1,12 0,01 12,45 Singapore 2,09 0,97 0,14 0,98 2,60 1,60 0,30 0,70 Campuchia 0,36 0,02 0 0,34 0,23 0,02 0,01 0,20 Indonexia 0,07 0,04 0 0,03 0,08 0 0,04 0,04 Malaysia 0,72 0,54 0,02 0,16 0,95 0,76 0,04 0,15 Myanma 0,11 0,01 0 0,10 0,18 0 0 0,18 Philippine 3,67 0,90 0 2,77 3,31 0,74 0,01 2,56 Nguồn: FAOSTAT – United Nation Food and Agricalture Organization’s Statistical Database, World Drink Trends, 2000. Qua bảng 3.4, mức độ tiêu thụ thức uống có cồn bình quân/người/năm có xu hướng tăng theo các năm. Mức độ tiêu thụ thức uống có cồn bình quân/người/năm ở Việt Nam còn thấp hơn một số nước trong khu vực, chỉ cao hơn Myanma, Indonexia, Campuchia [12]. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐIỀU TRA VÀ BÀN LUẬN 4.1 Sơ lược về huyện Bến Lức – tỉnh Long An Bến Lức là một huyện nằm ở phía Đông của tỉnh Long An, là một địa bàn chiến lược về kinh tế và quân sự của thành phố Hồ Chí Minh, là cửa ngõ phía Bắc của miền Tây Nam Bộ. Huyện Bến Lức có diện tích 285,97km2, dân số (năm 1997) 123.845 người, chiếm 6,59% về diện tích và 9,55% về dân số so toàn tỉnh, mật độ dân số là 433 người/km2, lớn gấp 1,93 lần so với mật độ toàn tỉnh. Các vùng phía Bắc với diện tích 67,4% nhưng dân số chỉ chiếm có 33,7% và mật độ chỉ có 217 người/km2. Mật độ dân cư đông nhất tại thị trấn Bến Lức với mật độ 1971 người/km2 và xã Phước Lợi với mật độ 1300 người/km2. Phía Bắc giáp huyện Đức Hoà và huyện Đức Huệ; phía Đông giáp huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh; phía Nam giáp huyện Cần Giuộc, huyện Cần Đước, huyện Tân Trụ; phía Tây giáp Thủ Thừa. Huyện lỵ là thị trấn Bến Lức nằm trên Quốc lộ 1A và có sông Vàm Cỏ Đông chảy qua, thị trấn Bến Lức cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 30km về hướng tây nam và cách thị xã Tân An 15km về hướng đông bắc. Huyện cũng có đường tỉnh lộ 824 theo hướng bắc đi huyện Đức Hòa. Quốc lộ 1A là trục giao thông chính của Quốc gia nối liền địa bàn vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với đồng bằng sông Cửu Long đi qua huyện Bến Lức, tạo điều kiện cho phát triển kinh tế, giao lưu văn hoá, tiếp cận nhanh chóng những thông tin mới nhất trong nước, hoà nhập với kinh tế thị trường, phát triển nhiều loại hình dịch vụ, hình thành các điểm trung chuyển hàng hoá giữa miền Tây lên TP. HCM và ngược lại. Ngoài ra, tuyến đường cao tốc thành phố Hồ Chí Minh - Trung Lương, tuyến đường quốc lộ N2 đi qua địa bàn huyện góp phần tạo điều kiện thuận lợi phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng - an ninh trên địa bàn huyện. Các tuyến tỉnh lộ 830, 832, 835 nối với quốc lộ 1A và các tuyến hương lộ tạo thành mạng lưới giao thông đường bộ khá hoàn chỉnh và rất thuận tiện trong việc giao lưu với thành phố Hồ Chí Minh và các địa phương khác trong và ngoài tỉnh. Ngoài các tuyến đường bộ, với hệ thống sông ngòi chằng chịt, hệ thống giao thông thủy cũng rất phát triển. Sông Vàm Cỏ Đông đổ ra Biển Đông, có cảng quốc tế BourBon Bến Lức được đưa vào khai thác từ năm 2005 với ngành nghề chính là chế biến, đóng gói và kinh doanh khai thác cảng, dịch vụ cảng, bốc xếp hàng hóa xuất nhập khẩu và dịch vụ kho bãi, nhà xưởng tại cảng. Đây là là một lợi thế mà ít địa phương nào có được. Huyện Bến Lức được chia ra thành hai vùng: vùng phía Nam của huyện với hệ thống giao thông thủy, bộ thuận tiện, có tiềm năng, lợi thế phát triển công nghiệp, thương mại - dịch vụ; dân cư tập trung đông đúc, có nhiều khu đô thị và khu - cụm công nghiệp nên có thể xem đây là địa bàn “động lực” phát triển của huyện. Vùng phía Bắc chủ yếu là sản xuất nông nghiệp với các loại cây trồng chủ lực là mía, chanh, thơm… và gần đây, với sự phát triển chung của tỉnh, nhiều khu - cụm công nghiệp mới được hình thành theo trục tỉnh lộ 830 đã mở ra cơ hội mới cho các nhà đầu tư trong và ngoài nước đến hợp tác, đầu tư. Toàn huyện Bến Lức được chia thành 16 đơn vị hành chính cấp xã, trong đó thị trấn Bến Lức là trung tâm kinh tế, chính trị và văn hoá của huyện. Các đơn vị còn lại là: xã Thạnh Lợi, xã Thạnh Hoà, xã Lương Bình, xã Lương Hoà, xã Tân Hoà, xã Bình Đức, xã An Thạnh, xã Tân Bửu, xã Thanh Phú, xã Thạnh Đức, xã Nhựt Chánh, thị trấn Bến Lức, xã Mỹ Yên, xã Phước Lợi, xã Long Hiệp. Việc sản xuất và kinh doanh rượu truyền thống tại Bến Lức đã có từ thời Pháp thuộc, nhưng cho đến ngày nay chỉ còn tập trung chủ yếu ở 3 xã là Mỹ Yên, Phước Lợi và Long Hiệp, vì vậy nơi đây được coi là “cái nôi” của làng nghề nấu rượu Gò Đen truyền thống [19]. 4.2 Điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống ở Bến Lức – Long An Rượu đế là danh từ chung của cả miền Nam để chỉ loại rượu nấu bằng gạo hay nếp. Vậy thì danh xưng này có từ bao giờ? Theo giải thích của người dân Gò Đen: thời kì thực dân Pháp sang đô hộ Việt Nam đã cấm dân ta nấu và uống rượu của ta mà chỉ được dùng rượu ngoại – thứ rượu công-xi nhạt nhẽo không hợp khẩu vị của người dân mà thực dân Pháp độc quyền sản xuất. Thế là người dân phải nấu lén, nấu xong họ bỏ vào trái bầu khô hay chai lọ... giấu kín trong những đám cây đế (cây đế hay còn gọi là cây lách, giống như cây sậy), dần dần danh từ rượu đế ra đời. Ngoài ra rượu đế còn gọi là rượu lậu vì do phải lén lút sản xuất và phân phối. Cũng vào thời kì đó, người dân ở khu vực này nấu rượu lén trên gò đất cao giữa một đám cây đế, nấu lâu ngày cả một gò đất có cây đế đều bị cháy đen hết, thế là từ đó vùng đất này được gọi là Gò Đen, cái tên rượu Gò Đen cũng được ra đời từ đó. Khi nói đến thị tứ Gò Đen thì phải hiểu Gò Đen bao gồm xã Mỹ Yên (xã giáp với huyện Bình Chánh), xã Phước Lợi (ngay khu vực chợ Gò Đen) và xã Long Hiệp. 4.2.1 Chủng loại Trên đường đi về đồng bằng sông Cửu Long qua quốc lộ 1A, khi đi hết khu vực huyện Bình Chánh của thành phố Hồ Chí Minh thì đến thị tứ Gò Đen thuộc huyện Bến Lức của tỉnh Long An nổi tiếng trong cả nước với rượu đế Gò Đen. Tại khu vực này, có ba xã Mỹ Yên, Phước Lợi, Long Hiệp được coi là cái nôi của nghề nấu rượu truyền thống, đặc biệt là xã Phước Lợi, người dân tập trung nấu rượu dọc hai bên quốc lộ 1A rất nhiều. Theo khảo sát tại đây, người dân nấu rượu Gò Đen từ nguyên liệu gạo nếp lức, nếp nàng thơm, nếp than là chủ yếu. Các loại gạo này được trồng từ chính địa phương, hoặc có nguồn gốc từ các tỉnh miền Tây đổ về chợ Gò Đen và các đại lý gạo để phân phối. Sản phẩm ở đây bao gồm rượu nếp than đục (không qua lọc), rượu đế (rượu nếp trong) Gò Đen (nếp lức, nếp nàng thơm) là chủ yếu. Tại một số lò nấu rượu, người ta còn bổ sung vào rượu các thành phần khác như chuối hột, thuốc bắc, rắn, tắc kè,… để có sản phẩm rượu chuối hột, rượu thuốc bắc, rượu rắn,… nhưng các sản phẩm này không phổ biến. 4.2.2 Số lượng Theo thông tin của Hội sản xuất rượu đế Gò Đen (hội này được thành lập theo quyết định số 3453/QĐ UBND tỉnh Long An ngày 31/12/2008) thì trên toàn địa bàn Gò Đen có khoảng 215 hộ dân sản xuất và kinh doanh rượu đế. Mỗi mẻ nấu rượu, các hộ dân tiêu thụ khoảng 50kg gạo nếp lức, 20kg gạo cho một mẻ, nấu bán hết rồi mới nấu tiếp. Tính trung bình một ngày, mỗi hộ dân sản xuất khoảng 50 lít rượu nếp trắng, 35-40 lít rượu nếp than, sản lượng cũng thay đổi tùy từng quy mô sản xuất, kinh doanh, thời tiết, cũng như theo đơn đặt hàng mà mỗi hộ dân có được. Hiện tại chưa có một khảo sát nào về vấn đề này, tuy nhiên hội sản xuất rượu đế Gò Đen đang thực hiện đề tài “Nghiên cứu và điều tra hiện trạng sản xuất rượu truyền thống tại Gò Đen” để qua đó có thể định hướng, đề ra chiến lược phát triển, nâng cao chất lượng sản phẩm, cũng như kinh doanh ngành nấu rượu truyền thống này. Bảng 4.1 Sản lượng rượu trung bình của một số lò nấu rượu tại Gò Đen Chủng loại Nguyên liệu gạo Lượng rượu thu được (lít)/lò nấu Độ rượu Loại Khối lượng/lần nấu (kg)/lò nấu Rượu nếp Gò Đen Nếp lức, nếp nàng thơm 50 50 50o Rượu nếp than (dạng đục) Nếp than 20 35-40 4.2.3 Tình hình sản xuất Theo khảo sát thực tế, các hộ dân ở Gò Đen đều sản xuất rượu theo phương pháp thủ công truyền thống. Tuy quy mô sản xuất có khác nhau, nhưng nhìn chung đều là sản xuất nhỏ lẻ, mang tính chất cá nhân, hộ gia đình. Tại vùng này cũng chưa có một cơ sở sản xuất nào chuyên biệt, mang đậm tính nhà nghề. Đa số các hộ dân nấu rượu theo kinh nghiệm “cha truyền con nối” vì thế, chất lượng của mỗi lò rượu là khác xa nhau và phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người nấu rượu. Mặt khác, nghề nấu rượu của một số hộ dân ở đây chưa phải là nghề chính để đem lại thu nhập nên họ chưa có mức đầu tư thỏa đáng cũng như chưa có tính chuyên nghiệp trong sản xuất. Tất cả các lò nấu rượu ở đây đều sử dụng bánh men do một số cơ sở tại Gò Đen sản xuất, các loại bánh men này được bày bán ở chợ Gò Đen hoặc bán trực tiếp tại cơ sở sản xuất. Một số lò nấu rượu có sử dụng bánh men do Trung Quốc sản xuất (không rõ nguồn gốc, giá rẻ, chất lượng thấp) làm mất đi nét truyền thống đặc trưng của khu vực, đồng thời chất lượng rượu do các lò này nấu là rất thấp, không được người dân Gò Đen chấp nhận, sản phẩm của họ chủ yếu là bán cho khách hàng từ những nơi khác đến, hoặc phân phối cho các đại lý ở nơi khác. Một cơ sở sản xuất bánh men nổi tiếng ở Gò Đen là men Tư Quý, ấp Chợ, xã Phước Lợi, thành phần của loại bánh men này được coi là bí quyết gia truyền nên không được tiết lộ, đa số các lò rượu khác đều mua men rượu tại đây về để nấu. Tại đây cũng sản xuất và kinh doanh rượu, với lò rượu Ba Be danh tiếng từ lâu, rượu tại lò Ba Be này nổi tiếng thơm ngon, êm dịu, uống vô say mà không có cảm giác nhức đầu. Rượu Gò Đen có hai dòng sản phẩm chính: rượu đế Gò Đen và rượu nếp than (dạng đục). Quy trình nấu rượu của người dân Gò Đen cũng tương tự như quy trình nấu rượu truyền thống ở những nơi khác, có thể được giới thiệu tóm tắt như sau: Rượu đế Gò Đen: Hình 4.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu đế Gò Đen tại Bến Lức – Long An Nấu chín: Gạo nguyên liệu (nếp lức, nếp nàng thơm) được ngâm nhằm rửa sạch chất bẩn bám bên ngoài hạt, đồng thời làm cho hạt gạo mềm, trương nở giúp dễ dàng cho quá trình nấu. Sau khi để ráo, gạo được cho vào nồi, thêm nước và nấu chín. Lượng nước cho vào được tính toán sao cho cơm sau khi nấu không quá nhão cũng không bị sống. Tỉ lệ gạo:nước khoảng 1:1 theo thể tích. Mục đích của việc làm chín hạt gạo nhằm hồ hóa tinh bột gạo giúp cho vi sinh vật dễ sử dụng tinh bột này để lên men rượu. Hình 4.2 Cơm gạo nếp sau khi nấu chín [25] Làm nguội: Cơm sau khi nấu chín được trãi đều trên một bề mặt phẳng (thường dùng nia) để làm nguội xuống nhiệt độ thích hợp cho việc trộn bánh men rượu. Nhiệt độ cơm cao sẽ làm bánh men rất khó hoạt động. Bánh men rượu được trộn vào bằng cách bóp nhỏ, rắc đều lên bề mặt lớp cơm với tỷ lệ thích hợp tùy theo hướng dẫn trên từng loại men. Sau đó cho tất cả vào khạp lớn, đậy nắp để bắt đầu quá trình lên men rượu. Hình 4.3 Bánh men được trộn với cơm gạo nếp để nguội [25] Lên men: Lên men rượu là một quá trình lên men yếm khí (không có mặt của oxy) diễn ra rất phức tạp, bao gồm các quá trình sinh hóa và các quá trình vi sinh vật. Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ thường, trong thời gian này có ba quá trình diễn ra song song với những mức độ khác nhau. Trước tiên là quá trình tăng sinh khối nấm men (lên men hiếu khí). Quá trình đường hóa có sự phân cắt tinh bột thành đường nhờ enzyme amylase và glucoamylase trong nấm mốc. Đường vừa tạo ra trở thành thức ăn để nấm men thực hiện quá trình lên men rượu. Quá trình lên men rượu diễn ra do nấm men sử dụng đường để tạo thành rượu etylic và CO2, CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ tạo thành bọt khí bám vào bề mặt nấm men và làm các tế bào nấm men nổi lên trên, khi lên đến bề mặt, bọt khí vỡ ra và tế bào nấm men lại chìm xuống tạo ra sự đảo trộn giúp quá trình lên men được tốt hơn. Sau khoảng 2 ngày đầu lên men, có thể bổ sung nước vào khối lên men với tỷ lệ nước:cơm khoảng 3:1, sau đó đậy nắp và tiếp tục lên men thêm khoảng 3 ngày nữa. Hình 4.4 Cơm gạo sau khi đã bổ sung thêm nước [25] Chưng cất: Khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành chưng cất để thu được rượu thành phẩm. Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi khác nhau. Ở áp suất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 78oC, còn nước là 100oC. Khi chưng cất, rượu được tách ra khỏi nước do nhiệt độ bay hơi của rượu thấp hơn của nước. Quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợp lên men, hơi bay lên được dẫn qua ống dẫn và được làm lạnh bằng cách cho qua bồn nước để ngưng tụ rượu. Dung dịch rượu thu được trong suốt có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu sẽ giảm dần theo thời gian chưng cất. Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà họ có thể tiến hành pha trộn các loại rượu thu được ở các khoảng thời gian chưng cất khác nhau hoặc pha trộn với nước để tạo ra rượu có nồng độ cao thấp khác nhau. Hình 4.5 Ảnh chụp hệ thống chưng cất rượu tại Gò Đen Rượu nếp than: Nguyên liệu nếp than có nhiều loại như: nếp cẩm Đức Hòa, nếp đen Khánh Vĩnh, nếp than Long Đất,… tùy nguyên liệu sử dụng mà rượu làm ra có màu sắc khác nhau. Các sắc tố tạo màu đặc trưng cho rượu nếp than nằm ở lớp vỏ, do đó hạt nếp chọn làm rượu phải còn giữ được lớp vỏ cám mỏng. Dựa vào màu sắc, nếp than nguyên liệu được phân ra làm 2 loại gồm nếp than đen huyền và nếp than hồng đỏ, tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học không khác nhau nhiều, chủ yếu chứa khoảng 14% nước và trên 74% tinh bột. Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm rượu sẽ mang màu đặc trưng của loại nguyên liệu làm ra nó. Sản phẩm rượu nếp than cuối cùng bao gồm cả dịch lên men và phần bã được xay nhuyễn, màu của rượu nếp than để càng lâu càng thắm, vị càng ngọt càng nồng - đây cũng là nét đặc trưng của rượu nếp than mà không loại rượu nào có được. Hình 4.6 Gạo nếp than [22] Hình 4.7 Sơ đồ khối quy trình sản xuất rượu nếp than Nấu: Nếp than trước khi nấu được vo rửa sạch các chất bẩn bám bên ngoài hạt cũng như các chất hóa học còn sót lại trên hạt để tránh ảnh hưởng đến khả năng lên men của vi sinh vật sau này, đồng thời quá trình này còn giúp hạt nếp hút nước sơ bộ, trương nở và mềm hơn để quá trình nấu được nhanh hơn. Tuy nhiên, đặc trưng của rượu nếp than là vẫn giữ được màu của nguyên liệu nên trong quá trình vo rửa tránh chà xát quá mạnh, làm tổn thất các hợp chất màu từ nguyên liệu. Sau khi để ráo, nếp than được cho vào nồi nấu chín cùng với nước. Lượng nước thêm vào có thể theo tỉ lệ gạo:nước bằng 1:1 về thể tích sao cho cơm nếp sau khi nấu không quá khô nhưng cũng không quá nhão, và phải chín kỹ. Mục đích của công đoạn nấu nhằm hồ hóa tinh bột, dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ cung cấp năng lượng để giải phóng các hạt tinh bột ra khỏi lớp vỏ bọc bên ngoài, đồng thời các phân tử tinh bột hút nước sẽ trương lên do liên kết giữa các phân tử tinh bột bị yếu đi, điều này giúp cho vi sinh vật dễ thuỷ phân tinh bột thành đường, cung cấp đường cho nấm men lên men rượu. Có thể thay phương pháp nấu bằng phương pháp hấp để cơm không bị nhão và hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng. Hình 4.8 Gạo nếp than sau khi nấu chín [22] Để nguội: Do nhiệt độ của nếp sau khi nấu rất cao, nếu trộn với bánh men rượu có thể làm chết các vi sinh vật trong bánh men rượu hay làm giảm khả năng lên men của các các tế bào nấm men. Do đó, khi cơm chín được để nguội đến nhiệt độ bình thường, thích hợp cho việc trộn bánh men rượu bằng cách trải đều cơm trên một mặt phẳng để hơi nóng thoát ra nhanh. Trộn men: Bánh men rượu được bán trên thị trường dưới 2 dạng: bánh men dạng bột và bánh men dạng viên, tính năng và liều lượng sử dụng của từng loại men sẽ tùy thuộc vào hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất có ghi trên bao bì, tuy nhiên thông thường sử dụng khoảng 100g bánh men cho 3kg nếp than nguyên liệu. Bánh men được bóp nhỏ và trộn với cơm nếp bằng cách rắc đều lên bề mặt cơm với tỷ lệ thích hợp, sau đó cho tất cả vào khạp hay xô lớn, đậy nắp và bắt đầu quá trình ủ để lên men rượu. Hình 4.9 Bánh men được trộn đều với cơm gạo nếp than [22] Lên men: Lên men rượu là một quá trình diễn ra ở nhiệt độ thường với các quá trình sinh hóa và vi sinh rất phức tạp, bao gồm 3 quá trình diễn ra song song với những mức độ khác nhau tùy thuộc vào từng giai đoạn lên men: Đầu tiên các tế bào nấm men sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng sẵn có trong hạt nếp để phát triển và tăng sinh khối, đồng thời dưới tác dụng của men amylase và glucoamylase trong nấm mốc thì các phân tử tinh bột sẽ bị phân cắt thành đường (do đó giai đoạn này còn được gọi là giai đoạn đường hóa). Tiếp theo, các phân tử đường vừa được tạo ra lại trở thành thức ăn cho nấm men sử dụng để thực hiện quá trình lên men rượu tạo thành rượu etylic và CO2 (còn gọi là quá trình rượu hóa). Quá trình rượu hóa diễn ra trong điều kiện yếm khí (điều kiện không có mặt của oxy), do đó vào khoảng ngày thứ 2 trong thời gian lên men, toàn bộ khối lên men cần được đậy kín nhằm tạo điều kiện thích hợp cho nấm men