Nghiên cứu một số thông số trong quy trình lên men rượu bắp sữa

PHẦN 1 : TỔNG QUAN 1.Nguyên liệu: 1.1.Bắp đường : 1.1.1.Nguồn gốc [10]: Bảng 1.1: Tên khoa học của bắp đường Giới  Plantae   Ngành  Angiospermae   Lớp  Monocots   Lớp phụ  Commelinids   Bộ  Poales   Họ  Poaceae   Chi  Zea   Loài  Z.mays   Loại bắp đường còn có tên khác là ngô ngọt, bắp ngọt hay bẹ (danh pháp khoa học: Zea mays L. ssp. mays ) thuộc họ cỏ (Gramineae hoặc là Poaceae). Trước công nguyên 3000 năm, bắp đã được trồng tại Mexico. Loại bắp nguyên thủy (Zea mays) được tìm thấy trong hang động Puebla ở Mexico có tuổi ở vào khoảng 5.000 năm trước công nguyên. Bắp nguyên thủy được trồng làm lương thực. Bắp lan tỏa ra phần còn lại của thế giới sau khi có tiếp xúc của người châu Âu với châu Mỹ vào cuối thế kỷ 15, đầu thế kỷ 16. Vào giữa thế kỷ thứ 19, mới có loại bắp đường (phỏng đoán là qua sự đột biến của gene). Bắp đường chín mau hơn loại bắp thường và có hột nhỏ, mềm cũng như rất ngọt. 1.1.2.Tình hình sản xuất [10]: Bảng 1.2: Các nhà sản xuất bắp hàng đầu năm 2005 Các nhà sản xuất hàng đầu — năm 2005(triệu tấn)  
Hoa Kỳ  280  
 Trung Quốc  131  
Brasil  35  
Mexico  21  
 Argentina  20  
Ấn Độ  15  
 Pháp  13  
 Indonesia  12  
Cộng hòa Nam Phi  12  
Ý  11   Toàn thế giới  692   Bắp được gieo trồng rộng khắp thế giới với sản lượng hàng năm cao hơn bất kỳ cây lương thực nào. Trong khi Hoa Kỳ sản xuất gần một nửa sản lượng chung của thế giới thì các nước sản xuất hàng đầu khác còn có Trung Quốc, Brasil, Mexico, Argentina, Ấn Độ, Pháp, Indonesia, Nam Phi và Italia. Sản lượng toàn thế giới năm 2003 là trên 600 triệu tấn — hơn cả lúa và lúa mì. Năm 2004, gần 33 triệu ha bắp đã được gieo trồng trên khắp thế giới, với giá trị khoảng trên 23 tỷ USD. 1.1.3.Giá trị sử dụng [10]: Tại Hoa Kỳ và Canada, sử dụng chủ yếu của bắp là nuôi gia cầm và gia súc, cỏ khô, cỏ ủ chua hay lấy hạt làm lương thực. Cỏ ủ chua được sản xuất bằng cách lên men các đoạn thân cây bắp non. Bảng 1.3: Giá trị dinh dưỡng trên 100g bắp đường Bắp đường (hạt)Giá trị dinh dưỡng trên 100 g   Năng lượng 90 kcal   360 kJ    Cacbohydrat      19,0 g   - Đường  3,2 g    - Xơ tiêu hóa  2,7 g      Chất béo  1,2 g   Protein  3,2 g   Vitamin A  10,0 μg  1,0%   Thiamin (Vit. B1)  0,2 mg    15,0%   Niacin (Vit. B3)  1,7 mg    11,0%   Folat (Vit. B9)  46,0 μg   12,0%   Vitamin C  7,0 mg  12,0%   Sắt  0,5 mg  4,0%   Magiê  37,0 mg  10,0%    Kali  270,0 mg    6,0%      Các phần trăm là theokhuyến cáo của Mỹ cho người lớn.Nguồn: Cơ sở dữ liệu dinh dưỡng của USDA    Hạt bắp có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, như chuyển hóa thành chất dẻo hay vải sợi. Một lượng bắp nhất định được thủy phân hay xử lý bằng enzym để sản xuất xi rô, cụ thể là xi rô chứa nhiều fructoza, gọi là xirô bắp, một tác nhân làm ngọt và đôi khi được lên men để sau đó chưng cất trong sản xuất một vài dạng rượu. Rượu sản xuất từ bắp theo truyền thống là nguồn của wisky bourbon. Etanol từ bắp cũng được dùng ở hàm lượng thấp (10% hoặc ít hơn) như là phụ gia của xăng làm nhiên liệu cho một số động cơ để gia tăng chỉ số octan, giảm ô nhiễm và giảm cả mức tiêu thụ xăng. Sự tiêu thụ bắp từ phía con người như là một loại lương thực chính diễn ra tại nhiều khu vực trên thế giới. Trong nhiều nền văn hóa người ta sử dụng các món cháo bắp, như polenta ở Italia, angu ở Brasil, mămăligă ở Romania hay mush tại Hoa Kỳ hoặc các thức ăn gọi là sadza, nshima, ugali và mealie pap tại châu Phi. Bắp cũng là thành phần chính trong tortilla, atole và nhiều món ăn khác trong ẩm thực Mexico, hay chicha, một loại đồ uống lên men ở Trung và Nam Mỹ. Việc ăn bắp còn trên lõi cũng tùy thuộc vào từng nền văn hóa. Nó là khá phổ biến tại Hoa Kỳ nhưng dường như không thấy tại châu Âu. 



Hình1.1 : Các món ăn chế biến từ bắp Bắp ngọt là dạng biến đổi gen chứa nhiều đường và ít tinh bột, được dùng như một loại rau.

Hình 1.2: Bắp sử dụng để chế biến Bỏng bắp là các hạt bắp từ một vài giống, thứ bắp sẽ nổ để xốp hơn khi bị rang nóng. Nó là một loại đồ ăn chủ yếu dành cho những người thích ăn quà vặt.
Hình 1.3: Bỏng bắp Bắp cũng có thể được chế biến thành bánh đúc bắp, với các hạt bắp được tẩy trắng bằng một số chất kiềm. Bánh đúc bắp nói chung hay được sử dụng tại khu vực đông nam Hoa Kỳ, loại thức ăn này là học tập từ cách chế biến của thổ dân Mỹ. Một loại thức ăn phổ biến khác từ bắp là bánh bông bắp. Bột bắp cũng được sử dụng làm một loại bánh mì và món tortilla của Mexico. Một vài dạng bắp cũng được trồng làm cây cảnh. Đối với mục đích này, các dạng với lá hay bắp nhiều màu được sử dụng. Ngoài ra, các dạng bắp với kích thước lớn, ví dụ bắp cao tới 9,4 m (31 ft) hay bắp với bắp dài tới 60 cm (24 inch), là các dạng bắp cảnh trong ít nhất là một thế kỷ đã qua. Lõi bắp cũng có thể khoan lỗ và dùng như một loại tẩu hút thuốc rẻ tiền, lần đầu tiên được sản xuất tại Mỹ vào năm 1869. Lõi bắp cũng có thể dùng như một nguồn nhiên liệu. Bắp tương đối rẻ tiền và các lò sưởi tại gia với việc sử dụng hạt bắp làm nguồn nhiên liệu cũng đã được tạo ra. Một công dụng không thông thường khác của bắp là tạo ra các mê cung bắp nhằm thu hút du khách. Các mê cung này được tạo ra trên các cánh đồng bắp. Ý tưởng về mê cung bắp do Adrian Fisher, một nhà thiết kế mê cung hiện đại nhiều ý tưởng đưa ra, cùng với Công ty The American Maze đã đưa ra mê cung loại này tại Pennsylvania vào năm 1993. Các mê cung truyền thống tại Mỹ nói chung dùng các hàng rào thủy tùng, nhưng chúng phải mất vài năm mới có thể đủ lớn. Sự phát triển nhanh chóng của các cánh đồng bắp cho phép việc sắp xếp các mê cung bằng sử dụng Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vào đầu mùa và tạo ra mê cung khi bắp đủ cao để che khuất tầm nhìn của du khách vào mùa hè. Tại Canada và Hoa Kỳ, các “mê cung bắp” khá phổ biến trong nhiều cộng đồng nông dân.
Hình 1.4: Mê cung bắp hình Nữ thần tự do ở Anh Bắp ngày càng gia tăng vai trò như là một nguồn nhiên liệu sinh học, chẳng hạn etanol. Bắp cũng được dùng như một loại mồi câu gọi là "viên bột nhão". Nó là phổ biến tại châu Âu để câu nhấp. Các núm nhụy từ hoa cái của bắp (râu bắp), cũng được buôn bán như là một loại thảo dược có tác dụng lợi tiểu.
Hình 1.5: Râu bắp Hạt bắp cũng có thể dùng thay cho cát sỏi trong một số chỗ vui chơi cho trẻ em. 1.1.4.Hình thái thực vật
Chú thích hình: A – thân cây B – đốt C – lóng D – cuống E – chồi non F – lá bao G – lá nhánh H – lõi ngô I – hạt bắp non J – vòi nhụy K – vỏ của lá tiếp theo L – bắp M – cuống hoa khác N – lóng khác O – lá gốc Hình 1.6: Cấu tạo một tai bắp Cây thảo lớn mọc hằng năm, có thể cao tới 2,5m. Thân: Thân cây bắp đặc, dày, trông tương tự như thân cây của các loài tre và các khớp nối (các mấu hay mắt) có thể có cách nhau khoảng 20–30 cm (8–12 inch). Lá: hình mũi mác rộng bản, dài 50–100 cm và rộng 5-10 cm (2–4 ft trên 2-4 inch) to, mép có nhiều lông mi ráp. Hoa: Hoa đực màu lục, tạo thành bông dài họp thành chuỳ ở ngọn. Hoa cái họp thành bông to hình trụ ở nách lá và bao bởi nhiều lá bắc dạng màng; các vòi nhuỵ dạng sợi, màu vàng, dài tới 20cm, tạo thành túm vượt quá các lá bắc; các thuỳ đầu nhuỵ mảnh màu nâu nâu.

Hình 1.7: Hoa bắp đực và hoa bắp cái Rễ: hệ thống rễ nông Hạt: Các hạt bắp là các dạng quả thóc với vỏ quả hợp nhất với lớp áo hạt, là kiểu quả thông thường ở họ Hòa thảo (Poaceae). Nó gần giống như một loại quả phức về cấu trúc, ngoại trừ một điều là các quả riêng biệt (hạt bắp) không bao giờ hợp nhất thành một khối duy nhất. Các hạt bắp có kích thước cỡ hạt đậu Hà Lan, và bám chặt thành các hàng tương đối đều xung quanh một lõi trắng để tạo ra bắp bắp. Các hạt có màu như ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng và vàng.
Hình 1.8: Cấu trúc hạt bắp Bắp: Mỗi bắp bắp dài khoảng 10 – 25 cm (4 - 10 inch), chứa khoảng 200 - 400 hạt.

Hình 1.9: Bắp 1.1.5.Điều kiện ngoại cảnh: Bắp là loại thực vật cần thời gian ban đêm dài và chịu lạnh kém. Nhiệt độ ở vào khoảng 24 – 29°C, nhiều ánh sáng. Không khí có độ ẩm thấp và nhiệt độ cao có hại cho sự gieo phấn. Những vùng đất ẩm lạnh, có nước đọng không thích hợp cho bắp. 1.1.6.Một số giống bắp đường ở Việt Nam [12] : a/Giống bắp đường Sakita: Là giống bắp lai nhập nội. Bắp đường Sakita có thời gian sinh trưởng 60 – 65 ngày, cây cao trung bình 1,5 – 1,7m, chiều cao đóng bắp thấp, chống đổ tốt, số bắp trên cây 1 – 2 bắp, chiều dài bắp 20cm, bắp có hình thuôn đẹp, hạt đóng sít, có màu trắng – vàng xen kẽ. Bắp Sakita có độ ngọt rất cao (nhiều nơi bà con gọi là bắp siêu ngọt), luộc ăn mềm, thơm được nhiều người ưa thích. Giống bắp này chống chịu sâu bệnh khá, năng suất trung bình 12 tấn/ha (khoảng trên 4 tạ/sào Bắc bộ). b/Giống bắp đường TN115: Là giống bắp lai nhập nội, do công ty Trang Nông nhập và phát triển. Thời gian sinh trưởng 68 – 70 ngày, cây cao trung bình 2,0 – 2,2m, chiều cao đóng bắp thấp, chống đổ khá, cây sinh trưởng mạnh, dễ trồng, số bắp trên cây trung bình 1 – 2 bắp; bắp dài 20cm, hạt màu vàng, đóng sít, ít đuôi chuột. Bắp luộc mềm, hạt ngọt, thơm ngon. TN115 kháng sâu bệnh khá, năng suất trung bình 12 tấn/ha. Bắp đường TN115 yêu cầu thoát nước tốt, mật độ trồng thích hợp 70x25cm (khoảng 2.000 cây/sào). Cần tỉa chồi, tỉa bắp triệt để trước khi trỗ cờ phun râu, mỗi cây chỉ để 1 bắp. Thu hoạch sớm khi 10% số cây có bắp thâm râu là thích hợp để tiêu thụ ăn luộc. c/Bắp đường lai TN103: Là giống bắp lai nhập nội từ công ty Navartis. Giống bắp TN103 có thời gian sinh trưởng 60 – 70 ngày, chiều cao cây trung bình 2,1 – 2,6m, chiều cao đóng bắp thấp, chống đổ tốt, số bắp hữu hiệu 1 – 2 bắp/cây, chiều dài bắp trung bình 16 – 20cm, đường kính bắp 4,3 – 4,8cm; hạt đóng sít, sâu, ít đuôi chuột. Màu hạt vàng tươi, bắp luộc mềm, rất ngọt, thơm ngon. Khả năng chống chịu sâu bệnh của TN103 khá, năng suất trung bình 12 tấn/ha.Có thể trồng bắp TN103 quanh năm, khoảng cách trồng 75x25cm (khoảng 1.800 – 1.900 cây/sào), khi trồng cần cách ly với các giống bắp khác ít nhất 300m hay cách ly thời gian bắt đầu trổ cờ với ruộng khác lệch ít nhất 15 ngày để hạn chế giao phấn chéo, làm giảm chất lượng sản phẩm. Bắp bắp TN103 thu hoạch có thể ăn tươi, luộc, nấu hay đóng hộp, là giống bắp ngon, được nhiều người ưa chuộng. 1.1.7.Sâu bệnh và dịch hại [16] : a/Bệnh phấn đen (hoặc bệnh ung thư) Triệu chứng: Lúc mới đầu chỗ bị bệnh chỉ nổi lên như một bọc nhỏ, mầu trắng nhẵn, sau đó cứ lớn dần và tạo thành dạng vô định hình, phình to ra, nhiều khía cạnh, mầu trắng, bên trong là một khối rắn mầu vàng nhạt, sau biến dần thành bột mầu đen, bóp dễ vỡ.

Hình 1.10: Bắp bị bệnh phấn đen Tác nhân gây bệnh: bệnh do nấm Ustilago  zeae Ung  gây ra. Đặc điểm phát sinh phát triển của bệnh: Khi những khối u này chín thuần thục thì bên trong chứa một khối lớn  sợi nấm đã biến thành bào tử hậu. Khi những khối u này vỡ ra, bào tử hậu sẽ được tung ra, đây chính là nguồn bệnh lây lan trên đồng ruộng. Trong điều kiện tự nhiên  bào tử hậu  có thể bảo tồn đến 3 – 4 năm, thậm chí đến 6 – 7 năm trong tàn dư của cây bệnh hay trong các khối u rơi rụng trên đồng ruộng. Nguồn bệnh ban đầu trên đồng ruộng trước khi gieo trồng vụ bắp sau chính là bào tử hậu chứa trong các khối u trên ruộng, hoặc bám dính trên hạt giống...của vụ trước để lại. Nguồn bệnh thường lan truyền nhờ gió, nhờ nước tưới. Nấm bệnh xâm nhập vào cây qua các vết thương cơ giới do mưa gió, do con người vô ý tạo ra trong qúa trình chăm sóc hoặc qua những vết thương do côn trùng sâu bại cắn, gặm, chích hút...Trong tự nhiên, bệnh thường phát sinh và gây hại nhiều hơn ở những ruộng gieo trồng dầy, những ruộng bón qúa nhiều phân đạm.
Hình 1.11: Vòng phát sinh phát triển của bệnh phấn đen Biện pháp phòng trừ: Để phòng trừ  bệnh bạn phải kết hợp một cách đồng bộ nhiều biện pháp ngay từ đầu vụ. Cụ thể như sau: Sau mỗi vụ thu họach cần dọn sạch tàn dư của cây bị bệnh, đưa ra khỏi ruộng rồi tiêu hủy. Cày bừa kỹ ruộng, nếu có điều kiện tốt nhất là cho nước vào ruộng để đất ướt sẽ có tác dụng giết chết bào tử nấm đang nắm trong đất. Không nên lấy hạt ở những ruộng đã bị bệnh ở vụ trước để làm giống cho vụ sau, vì chính hạt giống là nguồn truyền bệnh cho vụ sau, nên sử dụng nguồn giống từ những ruộng sạch bệnh. Trước khi gieo cần sử lý khô hạt giống bằng thuốc Caram 85WP hoặc Pro-Thiram 80WP với lương 300-500 gram cho một 100 kg hạt giống. Khi ruộng bị bệnh bạn nên ngắt bỏ kịp thời các bộ phận bị bệnh và các khối u trước khi các khối u này chín vỡ tung bào tử hậu ra xung quanh, sau đó đem ra khỏi ruộng rồi tiêu hủy, rồi dùng một trong những lọai thuốc như Viram  Plus 500SC; Caram  85WP hoặc Pro-Thiram 80WP phun xịt kỹ cho ruộng bắp. Nếu làm tốt biện pháp này sẽ có tác dụng hạn chế bệnh lây lan rất nhiều. Phun thuốc diệt trừ  sâu ăn lá, sâu đục bắp, đục hột, rệp bắp kịp thời để hạn chế những vết thương cơ giới do chúng cắn phá gây ra. Trong quá trình chăm sóc bạn cố gắng hạn chế gây ra những vết xây xát cho cây  để hạn chế con đường  xâm nhập của nấm bệnh vào trong cây. Nếu ruộng thường xuyên bị bệnh gây hại nặng bạn nên luân canh một vài vụ với cây trồng nước như lúa, một số lọai rau trồng nước để tiêu diệt nguồn bệnh trong đất, biện pháp này nếu làm đồng lọat trên diện rộng mới có hiệu qủa cao. b/Bệnh khảm ở bắp Triệu chứng: Ở gốc lá có các chấm màu đậm xen lẫn với màu nhạt, sau đó hoà hợp với nhau thành từng vết dọc theo phiến lá, lá bệnh chuyển dần sang màu vàng, về sau ở ria và đỉnh lá có pha sắc đỏ, màu đỏ dần hiện rõ lên. Cây thấp, lá co ngắn, có hiện tượng khảm đặc biệt rõ ở lá non và lá bánh tẻ. Bệnh sớm và nặng làm cho bắp bé đi, không có hạt hoặc rất ít hạt.


Hình 1.12: Các dấu hiệu của bệnh khảm Tác nhân gây bệnh: Bệnh do virus Maize dwarf mosaic gây ra Đặc điểm phát sinh phát triển bệnh Môi giới truyền bệnh là rệp. Virus có thể truyền qua tiếp xúc, qua hạt giống. Bắp ở vùng thâm canh, được chăm bón tốt, số cây bị nhiễm bệnh cao hơn nhưng mức độ bệnh nhẹ hơn. Còn ở vùng ít thâm canh, tỷ lệ cây bệnh thấp hơn song mức độ bệnh nặng hơn ở từng cây. Biện pháp phòng trừ: Chọn cây sạch bệnh để lấy hạt làm giống Diệt côn trùng môi giới truyền bệnh (rệp) Vệ sinh đồng ruộng, làm sạch cỏ dại, thâm canh cây bắp. c/Bệnh héo lá Stewart Đặc điểm nhận biết: Trên lá có những vết sọc màu vàng nhạt, khi vết bệnh phát triển lan dần vào thân làm cho cây bị thấp lùn, phát triển kém, héo nhanh và chết. Cắt ngang thân cây bắp bị bệnh, từ các bó mạch tiết ra các giọt dịch màu vàng chứa đầy vi khuẩn.

Hình 1.13: Các dấu hiệu bệnh héo lá Tác nhân gây bệnh: Bệnh do vi khuẩn Bacterial Stewarti E.F.Smith gây ra. Điều kiện phát sinh phát triển Bệnh phát triển mạnh trong điều kiện độ ẩm cao, mưa nhiều. Điều kiện thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng là nhiệt độ 30oC, pH 6 – 8. Bệnh lây lan qua hạt giống, tàn dư cây bệnh trong đất và đặc biệt là côn trùng môi giới Chaetocnema pulicaria (cánh cứng đục lá). Biện pháp phòng trừ Chọn, tạo và gieo trồng giống kháng bệnh. Xử lý hạt giống trước khi gieo bằng nước nóng hoặc bằng thuốc. Phun thuốc trừ sâu lan truyền bệnh. Phun chất kháng sinh trừ vi khuẩn: 2S Sea & Sec 12WP; 12DD; hòa tiếp 50SP Sat 4SL. Có thể dùng các loại thuốc: Kasumil; TP – Zep 18EC. d/Bệnh gỉ sắt Đặc điểm nhận biết: Vết bệnh đầu tiên là những chấm màu vàng trong đến vàng nhạt, nằm rải rác trên phiến lá. Sau  tạo những u nổi làm cho tế bào bị nứt, bên trong chứa một khối bột có màu nâu đỏ vàng, khi còn non có màu vàng gạch. Cuối giai đoạn sinh trưởng bệnh phát triển nhiều, phủ kín lá, ổ màu đen tạo thành các vết đen dài trên phiến lá.

Hình 1.14: Các dấu hiệu bệnh gỉ sắt Tác nhân gây bệnh: Bệnh do nấm Puccinia maydis  gây ra. Đặc điểm phát sinh phát triển bệnh Bệnh tồn tại trên tàn dư lá bệnh, hạt, bắp. Nhiệt độ thích hợp cho bệnh phát triển là 17 – 180C. Những ruộng chăm sóc không đầy đủ, cây sinh trưởng kém, bệnh phát sinh sớm, hại nặng, lá khô rụi, tàn sớm, năng suất giảm  20%. Nấm giữ lại vụ sau chủ yếu  bằng bào tử hạ trên tàn dư cây bắp và trên hạt giống. Bệnh xuất hiện nhiều vào giai đoạn cây ra hoa. Biện pháp phòng trừ: Vệ sinh đồng ruộng, tiêu diệt nguồn bệnh, tăng cường thâm canh. Dùng thuốc trừ nấm: New Kasuran; Dithane; Anvil; Kumulus; Cavil; Tilvil; Vectra; Copper – zin C… e/Bệnh đốm lá xám Đặc điểm nhận biết: Tiêu bản nấm bệnh: Vết bệnh dài và có dạng tròn hoặc bầu dục, màu nâu hoặc xám bạc, không có quầng vàng. Nếu bệnh nặng, nhiều vết hòa lẫn với nhau làm cho cả phiến lá khô táp. Lá mất màu, héo khô và giòn. Tác nhân gây bệnh: Bệnh do nấm  Helminthosporium   turcicum  gây ra Điều kiện phát sinh phát triển bệnh Bệnh đốm lá lớn thường phát sinh gây hại ở những ruộng bắp xấu, kém phát triển; những ruộng đất xấu, đất trũng hay bị úng nước, ruộng có kết cấu thịt nặng, chặt, dễ đóng váng,  hoặc những ruộng thường xuyên bị thiếu nước...làm cho cây bắp sinh trưởng kém, còi cọc, không phát triển được cũng là điều kiện để bệnh phát sinh gây hại nhiều hơn những ruộng khác, lá già sát gốc thường phát sinh trước, bệnh nặng có thể lan lên những lá trên. Nấm xâm nhập vào lá chủ yếu qua khí khổng, phần lớn ở các bộ phận non trên cây. Nhiệt độ sinh trưởng của nấm là 5 – 8 oC, 27 – 35 oC. Biện pháp phòng trừ Luân canh trồng bắp với cây họ đậu. Dùng giống bắp chống bệnh. Thu gom tàn dư cây bắp rồi đưa ra khỏi ruộng tiêu huỷ. Bón phân đầy đủ và cân đối cho cây bắp. Tăng cường bón kali cho bắp. Xử lý hạt giống bắp bằng nước nóng 52oC trong 10 phút. f/Bệnh thối thân và tướp lá bắp Triệu chứng Bệnh làm thối phần trên của thân và gây ra các vết bệnh trên lá. Trên lá, ban đầu vết bệnh ươn ướt như giọt dầu, về sau  phần giữa vết bệnh khô, nhưng chung quanh vẫn còn một viền màu nhạt, sau tạo thành vết bệnh trên lá dài, kích thước rất khác nhau, cuối cùng lá bị bệnh rách theo chiều dọc và tướp ra. Thân cây bắp thường bị thối bắt đầu ở phần trên ngang gần mắt đóng bắp. Trên bề mặt  dóng thân xuất hiện các sọc màu nâu đỏ, còn phần bên trong thân thì bị thối nâu hoặc thối đen.  Hiện tượng thối thân càng phát triển, ngọn cây bắp bị héo và chết, hoa cờ không phát triển được.

Hình 1.15: Các dấu hiệu bệnh thối thân Tác nhân gây bệnh: Bệnh do vi khuẩn Pseudomonas alboprecipitanas Rosen gây ra Điều kiện phát sinh phát triển bệnh: Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lây lan và phát triển là 25 – 35 oC. Vi khuẩn giữ lại trên vụ sau trong tàn dư cây trồng  trên đồng ruộng. Biện pháp phòng trừ Thực hiện chế độ luân canh bắp với cây lúa nước và các cây rau đậu… Sau thu hoạch dọn sạch tàn dư cây trồng đem ra khỏi ruộng và tiêu huỷ. Chăm sóc, làm cỏ cho bắp. Tránh gây ra những vết thương cho cây và lá hạn chế sự xâm nhập qua các vết thương cơ giới. Gieo trồng các giống bắp chống bệnh. Diệt sạch cỏ dại trên đồng ruộng Dùng một số loại thuốc trừ vi khuẩn đặc hiệu phun trừ bệnh trên bắp theo chỉ dẫn. g/Sâu xám hại bắp (Agrotis ypsilon) Đặc điểm nhận biết Sâu non có 6 tuổi. Sâu có mầu xám đất hoặc đen bóng. Đẫy sức sâu chui xuống đất sâu khoảng 2 – 5 phân để làm nhộng. Nhộng mầu cánh gián, cuối bụng có một đôi gai ngắn. Bướm mầu nâu tối. Chúng hoạt động về ban đêm. Con cái đẻ trứng rải rác hoặc thành từng cụm 2 – 3 qủa trên những lá nằm gần với mặt đất hay trong các kẽ nẻ của đất. Trứng hình bán cầu, lúc mới đẻ có mầu sữa, sau chuyển dần sang mầu hồng, khi sắp nở có mầu tím thẫm.
Hình 1.16: Sâu xám Quy luật gây hại: Sâu thường phá hại nghiêm trọng các cây rau mầu,ở giai đoạn cây con nhiều khi thành dịch rất nặng, làm  mất cây trên ruộng, phải trồng dặm nhiều đợt, khiến cho ruộng bắp phát triển không đồng đều,  gây giảm năng suất. Sau khi nở sâu non tuổi 1 sống trên cây, gặm lá bắp non làm cho lá bắp bị thủng từng chỗ, hoặc bị khuyết mép lá. Từ tuổi 2 trở đi, ban ngày sống ở dưới đất, gần xung quanh gốc cây bắp, ban đêm chui lên cắn hại cây bằng cách  gặm quanh thân cây hoặc cắn ngang phiến lá. Từ tuổi 3 tuổi trở đi sâu cắn đứt ngang thân cây (mỗi con một đêm có thể cắn đứt 3 – 4 cây bắp non). Sâu gây hại cho bắp chủ yếu ở giai đọan cây con (từ lúc mọc đến 4 – 5 lá). Khi cây bắp đã lớn sâu thường đục vào thân cây chui vào bên trong ăn phần non, phần mềm của  ruột cây làm cho cây bị héo lá đọt và chết. Sâu phá từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau. Mạnh nhất từ tháng 12 đến tháng 2. Biện pháp phòng trừ: Vệ sinh sạch cỏ dại trong ruộng và xung quanh bờ. Cày bừa, xới ruộng, phơi đất để diệt bớt sâu nhộng trong  đất trước khi xuống giống. Luân canh với cây lúa nước hoặc những loại rau ưa nước khác, để diệt sâu nhộng đang sống trong đất và cắt đứt nguồn thức ăn phù hợp cho sâu. Có thể sử dụng một số loại thuốc trừ sâu dạng bột như Basudin 10G; Vibasu 10 H; Furadan 3G; Vibaba 5H; Regent 0,2/0,3G; Vifuran 3G; Padan 4G; Vicarp 4H...rải xuống hàng hoặc hốc gieo hạt để diệt sâu theo liều lượng khuyến cáo hoặc có thể sử dụng một trong các loại thuốc trừ sâu để phun như: Sumithion 50EC; Sherpa 10EC/25EC; Visher 25ND; Cyperan 5EC/10EC/25EC; Fastocid 5EC; Bi58 40EC; Bian 40EC/50EC; Ofatox 400EC/400WP; Karate 2,5EC...Nên xịt vào buổi chiều mát để đến đêm sâu bò ra gây hại dễ bị trúng độc hơn. Dùng đèn soi bắt sâu bằng tay vào ban đêm hoặc lúc sáng sớm khi sâu chưa kịp chui xuống đất; sử dụng bả chua ngọt để diệt bướm vào đầu vụ bắp. h/Sâu đục thân cây bắp (Ostrinia nubilalis ) Đặc điểm nhận biết: Khi còn nhỏ sâu non cắn nõn lá bắp hay cuống hoa đực, khi lá mở ra  sẽ thấy trên lá có những lỗ thủng thẳng hàng nhau, nếu bị hại nặng có thể làm rách lá. Khi lớn sâu đục vào thân cây hay bắp, làm cho cây suy yếu, còi cọc, nếu gặp gió to cây có thể bị gẫy ngang. Sâu non có 5 tuổi, khi đẫy sức sâu hóa nhộng ở ngay đường đục trong thân cây hoặc trong bẹ lá, lõi bắp, lá bao. Bướm cái có cánh trước mầu vàng nhạt, đẻ trứng thành ổ trên bề mắt lá mà vàng nhạt. Nhộng có dạng thuôn dài nằm trong thân bắp.



Hình 1.17: Sâu đục thân cây bắp (Sâu, ngài, nhộng) và bắp bị sâu Quy luật gây hại: Bắp mới hình thành bị sâu đục thường không tiếp tục phát triển được. Bắp bắp có thể bị sâu đục từ cuống vào lõi bắp. Nếu bắp đã cứng, sâu đục từ đầu bắp đến giữa bắp. Cây bắp non bị sâu đục vào thân ở giai đoạn sớm có thể bị gãy gục và ngừng phát triển. Khi cây bắp đã lớn sâu đục vào bên trong thân để lại phân ở đường  đục. Cây bắp lớn bị sâu đục thường không chết nhưng khi gặp gió to cây có thể bị gãy ngang thân Sâu non tuổi nhỏ thích ăn các bộ phận non, mềm, nhiều nước, có xơ. Sâu non tuổi lớn thích ăn những bộ phận ít nước nhiều đường Biện pháp phòng trừ: Luân canh với cây trồng nước như lúa, các loại rau trồng nước... để cắt đứt nguồn thức ăn liên tục của sâu trên đồng ruộng. Ở những vùng thường xuyên bị sâu gây hại nặng nên chọn những giống bắp có khả năng ít bị nhiễm sâu đục thân... Sau khi thu hoạch, sử dụng thân cây bắp cho trâu bò ăn, làm chất đốt càng sớm càng tốt, để tiêu diệt những con sâu, con nhộng còn nằm bên trong thân cây , hạn chế sâu truyền qua vụ sau. Ngắt ổ trứng sâu trên ruộng rồi tiêu hủy. Kiểm tra ruộng bắp thường xuyên để phát hiện sớm và phun thuốc kịp thời diệt sâu non mới nở còn đang sinh sống và cắn phá trên lá chưa kịp đục vào bên trong thân cây. Có thể sử dụng một trong các lọai thuốc như: Padan 95SP; Binhdan 95WP; Regent 5SC; Viphensa 50ND; Phetho 50ND; Forsan 50EC/60EC; Fantasy 20EC; Diazol 60EC...Cũng có thể sử dụng một vài lọai thuốc trừ sâu dạng hạt  bón theo hàng, hốc cây như : Binhdan 10H; Padan 4G; Vibasu 10H; Regent 0,2G/ 0,3G; Tigidan 4G...để diệt sâu. i/Sâu keo ( Spodoptera mauritia Borsduval ) Đặc điểm nhận biết: Sâu non có hình ống, màu nâu. Trên lưng và 2 bên có sọc màu nâu vàng, đen, nâu thẫm. Bướm sâu keo có màu nâu đen. Cánh bướm có màu nâu hay xám với những chấm màu vàng sẫm và một đường viền màu xám ở gần mép cánh. Cánh sau có màu trắng.

Hình 1.18: Sâu keo và bướm sâu Đặc điểm phát sinh gây hại: Sâu keo thường xuất hiện vào mùa mưa. Sâu non hoạt động và ăn lá cây vào ban đêm và ở những ngày nhiều mây chúng ăn cả vào ban ngày. Dịch sâu keo thường xảy ra sau thời gian khô hạn kéo dài vào thời kỳ có mưa. Đó là thời kỳ thích hợp cho sâu keo nở ra thành từng đàn. Sâu thường phát sinh với mật độ cao, cắn cụt ngang thân cây con. Chúng thường di chuyển hàng đàn từ ruộng này sang ruộng khác. Một năm sâu có 2 – 3 lứa, lứa đầu tiên trên cỏ dại sau đó chúng chuyển sang phá cây trồng vào các tháng 6, 7, 8. Biện pháp phòng trừ: Thực hiện chế độ vệ sinh đồng ruộng. Diệt sạch cỏ dại trên đồng ruộng. Khi sâu xuất hiện nhiều, phun thuốc để trừ như: alpha – cypermethrin, deltamethrin, Triazophos… j/Sâu cắn lá nõn bắp (Leucania loreyi) Triệu chứng: Trên lá nõn bắp bị sâu cắn lỗ chỗ thủng. Trong nõn có phân đùn ra ngoài dễ nhận biết. Đặc điểm hình thái: Trưởng thành màu nâu nhạt hoặc vàng nhạt, hoạt động về đêm ban ngày ẩn nấp chỗ tối. Con cái đẻ trứng thành từng ổ trên lá nõn, bẹ lá, trên cờ hoặc râu bắp. Trứng hình bầu dục, mới đẻ mầu trắng sữa sau chuyển sang màu nâu. Sau khoảng một tuần trứng nở.
Hình 1.19: Sâu cắn lá nõn Đặc điểm phát sinh gây hại: Sâu phá hại chủ yếu trong vụ bắp thu – đông, phá hại mạnh từ tháng 12 đến tháng 2. Ngài hoạt động về ban đêm, ban ngày ẩn nấp trong bẹ lá bắp hoặc bờ cỏ. Ngài thích mùi chua ngọt. Đẻ trứng thành từng ổ, các ổ xếp liền với nhau như vẩy cá. Sâu phá hại bắt đầu từ thời kỳ bắp có 5 – 8 lá. Sâu hoạt động nhiều vào ban đêm, ban ngày thường ẩn trong nõn bắp, trong bẹ lá hoặc chui xuống đất ở gần gốc. Khi cây còn nhỏ sâu hóa nhộng  ở dưới đất (sâu 2-5 cm). Từ khi cây  trỗ cờ trở đi sâu hóa nhộng trong bẹ lá, lá bi hoặc trong bắp. Biện pháp phòng trừ: Làm sạch cỏ trong ruộng và xung quanh bờ. Bẫy diệt ngài bằng bả chua ngọt từ tháng 12 đến đầu tháng 2. Cách làm bả như sau: dùng 4 phần mật (đường đen) trộn với 4 phần dấm, một phần rượu và một phần nước, sau đó cứ 100 phần hỗn hợp này cho thêm vào 1 phần thuốc trừ sâu Dịch bách trùng (hoặc Regent; Regell; Dip 80 SP). Bả pha xong đặt trong chậu sành, nhựa...mỗi chậu khoảng  0,25 – 0,5 lít, đặt cao khỏi mặt  đất khoảng 0,2 – 0,3m nơi đầu gió, mỗi ha khoảng 7 – 10 chậu , cứ khoảng một tuần thay bả mới một lần. Hoặc có thể thay chậu sành bằng búi nhùi rơm, rạ; cách làm: lấy rơm, rạ buộc vào cọc cao 1,2 – 1,5m sau đó vảy nước chua ngọt vào búi, mỗi ha 20 búi. Biện pháp này muốn có kết quả phải được tiến hành đồng loạt trên diện rộng, tránh làm đơn lẻ một mình vì sẽ thu hút trưởng thành từ ruộng khác đến  đẻ trứng gây hại nặng cho ruộng nhà mình Xác định thời vụ gieo trồng thích hợp để tránh đợt sâu phá hại vào tháng 1 và 2. Dùng  thuốc trừ sâu như: Sadavi 95WP, Padan 95SP; Sudin 20EC; Basudin 40EC.. theo liều lượng trên bao bì. k/Rệp hại bắp (Rệp cờ - Aphis maydis) Đặc điểm nhận biết: Rệp non và trưởng thành có màu sắc khác nhau đến hút nhựa ở trên nõn bắp, bẹ lá, bông cờ, lá bi, làm cho cây bắp mất hết dinh dưỡng, trở nên gầy yếu, bắp bé đi, chất lượng hạt xấu kém. Bắp bị hại lúc còn non có thể không ra bắp được. Rệp phá hại làm giảm năng suất và phẩm chất bắp rõ rệt. Rệp phá hại nặng từ khi bắp xoáy nõn đến thu hoạch. Ngoài gây hại trực tiếp rệp bắp còn được coi là một loài môi giới truyền bệnh virus gây bệnh khảm lá và bệnh đốm lá trên bắp.
Hình 1.20: Rệp hại bắp Đặc điểm và điều kiện phát sinh: Đầu vụ bắp đông xuân, rệp cái có cánh từ các cây ký chủ bay tới các ruộng bắp. Ở đây, rệp tiếp tục sinh sản và phát triển. Rệp non lớn lên gây hại trên cây bắp. Rệp bắp thường phát triển nhiều trong tháng 1, tháng 2 lúc ẩm độ không khí cao. Từ tháng 4 trở đi số lượng rệp giảm dần.  Rệp thường phá hại ở cây bắp từ giai đoạn 8 – 10 lá cho tới khi bắp chín sáp đến chín hoàn toàn. Cuối vụ khi cây bắp đã già, thức ăn kém thì rệp có cánh phát triển mạnh để đi phân tán và tiếp tục phát triển các thế hệ sau trên cây ký chủ. Biện pháp phòng trừ: Vệ sinh đồng ruộng: Trước khi gieo trồng làm sạch cỏ trong ruộng và xung quanh bờ để tránh rệp từ các ký chủ dại lan sang phá hại bắp. Trồng với mật độ thích hợp (tùy theo giống) và chân đất. Thường xuyên kiểm tra đồng ruộng, theo dõi tình hình phát sinh, phát triển của rệp và các loại thiên địch có ích để có chế độ quản lý thích hợp nhằm bảo vệ mật độ thiên địch của rệp trên đồng ruộng như: Bọ rùa, bọ rùa ăn rệp. Những thiên địch này có vai trò quan trọng trong việc hạn chế rệp bắp phát sinh trên đồng ruộng. Khi thấy mật độ rệp cao, khả năng gây hại lớn, có thể dùng một trong các loại thuốc trừ sâu như Selecron 500ND/EC, Ofatox 400EC/WP, Trebon 40EC, Actara 25WG... pha theo hướng dẫn của từng  loại thuốc. Ưu tiên sử dụng các loại thuốc sinh học và thảo mộc. 1.1.8.Bảo quản và thu hoạch a/Thu hoạch: Thời gian thu hoạch của bắp ngọt rất ngắn, chỉ trong 2 – 3 ngày. Khi nhìn các hạt bắp căng đều có màu vàng cam, râu hơi chớm héo thì thu hoạch. b/Bảo quản: Các bước bảo quản bắp khỏi vi khuẩn và côn trùng: Thu hoạch. Tuốt tẽ hạt. Làm sạch và phân loại. Làm khô. Làm nguội. Phân loại theo chất lượng. Bảo quản trong các thung , chum hay kho silô. Bắp trong kho phải thông thoáng , sạch sẽ , không có lỗ hở nhỏ từ trong ra ngoài nhà kho. 1.2.Bột sữa gầy Chỉ tiêu cảm quan của bột sữa gầy: Màu sắc: từ màu trắng sữa đến màu kem nhạt Mùi vị: mùi thơm đặc trưng của sữa, không có mùi lạ. Trạng thái: dạng bột, đồng nhất, không bị vón cục,không có tạp chất lạ, có khả năng hòa tan cao. Giới hạn tối đa độc tố vi nấm aflatoxin M1 trong sữa bột ≤0,5 µg/kg. Bảng 1.4: Chỉ tiêu lý hóa của bột sữa gầy Tên chỉ tiêu  Mức cho phép   Độ ẩm  ≤ 5%   Protein  ≥10%   Lipid  5 – 25 %   Đường tổng  15 – 35 %   Bảng 1.5: Hàm lượng kim loại nặng Tên chỉ tiêu  Mức tối đa   Asen, mg/kg  0,01   Đồng, mg/kg  0,16   Kẽm, mg/kg  1,90   Bảng 1.6: Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa bột Loại vi khuẩn  Giới hạn vi sinh vật (trong 1g sản phẩm)   TSVSVHK  5X105   Colifroms  10   B.cereus  102   E.coli  Không có hoặc <3 MPN   S.aureus  10   Listeria monocytogenes  Không có trên 25g sản phẩm   Salmonella.spp  Không có trên 25g sản phẩm   1.3.Phụ gia – Gelatin [7,8,14,15] 1.3.1.Định nghĩa: Gelatin là sản phẩm thuỷ phân của collagen có nguồn gốc tự nhiên như da, mô của khớp nối và xương động vật. Đây là một loại protein dễ hấp thụ và chứa tất cả các aminoacit thiết yếu ngoại trừ tryptophan. Gelatin không phải là hoá chất hóa học hay chất đã được làm biến đổi hoá học và cấu trúc. Chữ gelatin được xuất phát từ tiếng Latin “gelata” có nghĩa là tạo gel trong nước. Gelatin là một hỗn hợp dị thể của các protein cao phân tử tan trong nước(Budvan – 1996). Gelatin là một hỗn hợp không đồng nhất các polypeptit đơn hoặc đa nhánh mỗi nhánh được trải rộng về bên trái của prolin có dạng đường xoắn ốc và chứa khoảng 300 – 400 các amino axit. Cấu trúc bậc 3 của collagen loại I thu được từ da và xương được hợp thành từ 2 chuỗi anpha và 1 chuỗi anpha 2, mỗi collagen cấu trúc bậc 3 có khối lượng phân tử ~ 95 kD, độ rộng 1,5 nm và chiều dài 0,3 micromet. Gelatin chứa hỗn hợp các polypeptit có nhánh liên kết với các oligomer. Trong dung dịch có sự thay đổi vòng xoắn ốc với sự kết hợp và bẻ gẫy các polypeptit tạp thành các đoạn liền nhau giàu proline/ hydroproline của các liên kết collagen cấu trúc bậc ba về phía phải. cứ mỗi nhánh của collagen cấu trúc bâc ba đòi hỏi khoảng 21 axit amin để hoàn thành một chu kỳ, thường có một hoặc hai chu kỳ cho một đoạn liên tục. Màng gelatin chứa nhiều xoắn hơn thì ít trương nở trong nước. 1.3.2.Tính chất của Gelatin. Gelatin không mùi không vị, cứng trong suốt như thuỷ tinh, màu từ vàng nhạt đến hổ phách. Gelatin là protein lưỡng tính với điểm đẳng điện nằm trong khoảng 5 – 9 tuỳ thuộc vào nguyên liệu thô và phương pháp chế tạo. Ở nhiệt độ thường gelatin có độ ẩm từ 9 – 13% và trọng lượng riêng d=1,3 – 1,4. Gelatin có những đặc tính hầu như không tan trong các dung môi hữu cơ nhưng tan trong nước và các dung dịch đồng nhất. Gelatin có tính dính và khả năng tạo thành gel đông đặc trong môi trường nhiệt độ khoảng 35 – 40o C. Gelatin có khả năng tạo dạng gel hoặc đông đặc trong môi trường nước ở nhiệt độ khoảng từ 35 – 40o C, ở một nồng độ nhất định. Khả năng tạo gel của gelatin trong môi trường nước là do khi tan trong nước chúng hình thành mạng lưới đan xen, kết dính vào nhau. Giữa các mạng lưới có các lỗ hổng giữ nước và duy trì tính rắn của hệ thống. Gelatin không phải là nguồn protein hoàn chỉnh vì thiếu các thành phần tryptofan và có ít methionin. Tuy nhiên có dễ tiêu và thường được dùng làm thức ăn cho người bệnh. 1.3.3.Ứng dụng của gelatin Tính năng tạo nhũ cùng với khả năng ổn định nhũ hiệu quả nên gelatin được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm: chế biến các sản phẩm dạng thạch, kẹo gôm, kẹo dẻo, sữa chua ít béo,nấu thịt đông, thịt đóng hộp, bánh kem... Đặc biệt trong thực đơn ăn kiêng, gelatin cũng đóng góp một phần quan trọng. Không những vậy gelatin còn giúp sản phẩm trở nên bóng và đẹp hơn, đặc biệt nếu được kết hợp với nhiều màu sắc… Gelatin có khả năng kết dính rất tốt. Tính năng này được ứng dụng để sản xuất keo công nghiệp; đối với sản xuất phim ảnh nó có khả năng tạo sự gắn kết giữa các muối bạc; hay được sử dụng làm chất kết dính bột diêm, tạo bề mặt cho giấy giáp… Trong công nghệ dược phẩm, gelatin được sử dụng phổ biến làm vỏ bọc capsule, vỏ bao con nhộng… Gelatin không phải là một nguồn Protein hoàn chỉnh do thiếu thành phần axit amin thiết yếu là tryptophan và có rất ít methionine. Tuy nhiên, nó lại dễ tiêu hoá và có mức lysine cao (4%) nên có thể được sử dụng làm thức ăn cho người bệnh. Hơn nữa, việc sử dụng từ 7-10g/ngày giúp kích thích quá trình tạo móng, mọc tóc và làm chúng chắc khoẻ hơn. Gelatin cũng rất có lợi đối với bệnh nhân bị viêm khớp khi sử dụng thường xuyên. Các axit amin có trong gelatin có thể duy trì được sự lành lặn của sụn, làm chậm hoặc thậm chí làm ngừng quá trình thái hoá xáy ra trong sụn. Gelatin có khả năng tạo kết tủa với axit tanic, một loại chất gây vị chát trong sản xuất rượu và nước ép hoa quả. Đặc tính này được ứng dụng trong việc loại bỏ tanic trong công nghiệp sản xuất rượu, nước giải khát. Ngoài ra, khi thêm vào một ít nước sôi để nguội và một chút hương liệu, gelatin có thể trở thành một loại gel tạo kiểu tóc có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các loại gel thông thường, tuy nhiên thời gian bảo quản cho của nó là rất ngắn, chỉ được một vài tuần. Gelatin được sử dụng làm môi trường nuôi cấy tế bào… 2.Giống vi sinh vật: Saccharomyces cerevisiae[4, 5] 2.1.Phân loại khoa học nấm men họ Saccharomycetaceae Bảng 1.7: Tên khoa học của họ Saccharomycetaceae Giới  Fungi   Ngành  Ascomycota   Phân ngành  Saccharomycotina   Lớp  Saccharomycetes   Bộ  Saccharomycetales   Họ  Saccharomycetaceae   Chi  saccharomyces   Các loài chính: Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces ellipsoideus Saccharomyces oviformis Saccharomyces uvarum 2.2.Hình thái và cấu trúc tế bào Saccharomyces cerevisiae Tế bào S.cerevisiae hình trứng có kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 – 10 μm x 4,5 – 21 μm. Nhân của tế bào S.cerevisiae có chứa 17 đôi nhiễm sắc thể.

Hình 1.21: Nấm men Saccharomyces cerevisiae Tế bào nấm men có cấu tạo gồm hai phần chính: vỏ tế bào và nội bào (gồm vỏ và protoplasma). Vỏ tế bào là một thành mỏng, trong suốt, có tính đàn hồi, có nhiệm vụ bảo vệ tế bào khỏi tác động bên ngoài, đồng thời điều chỉnh mức độ thẩm thấu chất dinh dưỡng và thải ra ngoài các sản phẩm trao đổi chất. Vỏ này được cấu tạo từ polysaccharid (glucan và manan). Ngoài ra ở thành vỏ còn có một lượng nhỏ chất béo, protid, chất khoáng. Các enzyme được tách ra từ tế bào tập trung ở lớp này, phân ly các đường có phân tử lượng lớn (maltose, saccharose), nhờ đó mà các đường này được đồng hoá. Vỏ trong của tế bào là màng plasma rất mỏng, dày khoảng 8nm, có chức năng điều chỉnh vận chuyển chất dinh dưỡng vào tế bào Cytoplasma là hệ thống keo, độ nhớt của nó phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng và các yếu tố sinh lý. Ở tế bào non trẻ, độ nhớt của cytoplasma nhỏ hơn ở tế bào già, điều này đảm bảo cho việc vận chuyển sản phẩm trao đổi chất tốt hơn (protoplasma trong nhân tế bào có tên là nucleoplasma, còn nếu ở ngoài nhân có tên là cytoplasma). Vatulin gồm các chất chứa nitơ, dẫn xuất của acid nucleic. Vatulin nằm bên trong không bào, ở dạng hạt to (vatulin nằm yên) hay hạt nhỏ phân bố ở mặt trong không bào (vatulin hoạt động). Khi tiếp xúc với methylen blue, vatulin ở tế bào sống sẽ biến thành màu đỏ, còn ở tế bào chết sẽ biến thành màu xanh nhưng bản thân nấm men không đổi màu. Nhân tế bào được bao bọc bởi màng nhân. Bên trong chứa đầy nucleoplasma trong suốt và những sợi chỉ nhỏ dài gọi là cromoxom. Cromoxom đóng vai trò thực hiện chức năng di truyền và trao đổi chất, kiểm soát sự phân hoá tế bào và tổng hợp protid, lipoproteic và các quá trình khác, kể cả sự sinh sản. Mitokhondsi là những phần rất bé nhỏ ở cytoplasma. Chúng chứa nhiều các enzyme thuỷ phân protid, lipid và glucid. Chức năng chủ yếu của nó là ghép nối sự tổng hợp ATP và ADP với acid phosphoric để tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào. Riboxom là cytoplasma có dạng túi nhỏ. Đây là cấu tử nhỏ nhất của tế bào, có chức năng tổng hợp protein cho tế bào. Không bào là một túi chứa đầy dịch tế bào. Ở các tế bào trẻ không bào ít xuất hiện, ở các tế bào già không bào trở nên lớn, có khi chiếm hết cả tế bào. Đây là nơi xảy ra các quá trình enzyme sôi động để tạo ra các sản phẩm trung gian. Không bào cách biệt với cytoplasma bởi màng lypoprotein.

Hình 1.22: Cấu trúc tế bào S.cerevisiae Thành phần hóa học của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy. Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần: Protein: chiếm khoảng 30 – 50%, có đủ các acid amin không thay thế. Về giá trị dinh dưỡng thì protein nấm men tương đương protein động vật, hơn protein thực vật. Glucid: chiếm khoảng 24 – 40%, chủ yếu là glycogen ( C6H10O5 )n, là chất dự trữ của tế bào. Chất béo: chiếm khoảng 2 – 5%, chứa chủ yếu trong nguyên sinh chất, là các chất dự trữ của nấm men. Chất khoáng: khoảng 5 – 11%, tuy với số lượng ít nhưng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là phospho. Tế bào nấm men còn chứa ion K, Ca, Mg, Fe và các ion khác. 2.3.Sự sinh sản của nấm men Saccharomyces Nấm men có thể sinh sản vô tính thông qua mọc chồi hoặc hữu tính thông qua sự hình thành của nang bào tử. Trong quá trình sinh sản vô tính, chồi mới phát triển từ men mẹ khi các điều kiện thích hợp và sau đó, khi chồi đạt tới kích thước của men trưởng thành thì nó tách ra khỏi men mẹ. Khi các điều kiện dinh dưỡng kém các men có khả năng sinh sản hữu tính sẽ tạo ra các nang bào tử.
Hình 1.23: Quá trình sinh sản của nấm men 1. Bắt đầu; 2. Kết hợp; 3. Bào tử. 2.4.Đánh giá chất lượng nấm men trong sản xuất Những nòi nấm men rượu được dùng trong sản xuất có những yêu cầu sau đây: hoạt lực lên men cao, chịu được độ rượu cao, có khả năng phát triển và hoạt động trong môi trường axit, có thể chịu đựng được một số sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật tạp nhiễm. Những giống men rượu tinh bột cần phải lên men được glucoza, maltoza và các mono- hoặc disaccharit khác có chứa trong môi trường cũng như biến đổi được các dextrin. Nấm men dùng trong thùng lên men cần có các chỉ số : Số lượng tế bào nẩy chồi 10 – 15%, lượng tế bào chết không quá 2 – 4% (số này tăng lên có nghĩa là trong môi trường có mặt các tác nhân kìm hãm hoạt động sống của nấm men; số tế bào chứa glycogen không nhỏ hơn 70%; số lượng tế bào nấm men trong 1 ml môi trường không thấp hơn 120 – 140 triệu. Khi soi kính không được thấy các vi khuẩn chuyển động, còn vi khuẩn không chuyển động không quá 4 – 6 tế bào trong môi trường dưới kính hiển vi. 2.5.Bảo quản giống nấm men Giống nấm men thuần khiết được bảo quản để giữ được các đặc tính ban đầu. Có nhiều phương pháp bảo quản nấm men. Các nhà máy thường giữ giống nấm men trên môi trường thạch – malt hoặc môi trường nước đường hóa – thạch đối với những giống lên men từ tinh bột, còn đối với những giống men lên men rỉ đường thường dùng hỗn hợp thạch – malt – rỉ đường. Các ống nghiệm giống thạch nghiêng được giữ ở nhiệt độ 4 – 100C và định kỳ cấy chuyền lại hai lần trong một tháng (mỗi kỳ cấy chuyền nên sơ bộ làm trẻ hóa cách nuôi chuyển qua dịch đường hóa hoặc dịch rỉ đường có thêm các nguồn khoáng). Có thể bảo quản giống dưới lớp parafin hoặc vazolin vô trùng. Phương pháp này có thể hàng năm mới cấy truyền lại. 3.Bản chất quá trình lên men rượu 3.1.Một số nghiên cứu đầu tiên: Lên men rượu đầu tiên đã rất lôi cuốn các nhà khoa học trên thế giới. Vào thế kỉ 18, Blac đã cho rằng sản phẩm của sự lên men rượu chỉ là C2H5OH và CO2. Năm 1789, Lavoise thực hiện một số thí nghiệm cho thấy rằng bên cạnh những sản phẩm chính là C2H5OH và CO2 còn có một số sản phẩm khác mà ông đặt tên là acid acetic. Theo ông, 95,5 % đường sẽ cho 57,7% C2H5OH, 33,3%CO2 và 2,5% acid acetic. Năm 1810, Tay Hussac đã nghiên cứu tỉ mỹ hơn về khám phá của Lavoise, ông cho rằng cứ 45 phần đường glucose thì tạo ra 23 phần rượu C2H5OH và 22 phần CO2. Từ đó ông cho ra phương trình sau: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 Năm 1853, Pasteur đã công bố kết quả nghiên cứu của ông về sự lên men rượu, theo ông cứ 100 phần saccharose thì chuyển sang được 105,4 phần đường nghịch đảo và sau khi lên men sẽ cho 54,1 phần C2H5OH và 49,4 phần CO2, 3,2 phần glycerin, 0,7 phần acid sucenic và một phần các sản phẩm khác. Từ đó, người ta tính được cứ 45 phần glucose lên men rượu được 21,8 phần C2H5OH chú không phải là 23 phần như Tay – Hussac đã tính. Sau đó nhiều nhà khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu quá trình lên men rượu và các giống vi sinh vật lên men, các yếu tố kĩ thuật trong quá trình lên men. 3.2.Bản chất của quá trình lên men Lên men là quá trình oxy hóa khử sinh học để thu năng lượng và các hợp chất trung gian. Lên men rượu là một quá trình sinh hóa phức tạp, đòi hỏi phải có sự tham gia của nấm men hoặc một số vi sinh vật khác. Trong quá trình lên men rượu, đường được biến đổi thành rượu ethylic và CO2. Quá trình lên men rượu kèm theo sự hình thành các sản phẩm đồng thời giải phóng ra năng lượng. Trong phản ứng lên men, đường được chia cắt thành các mạch cacbon cơ bản để hình thành nên các hợp chất carbon mạch ngắn hơn. Để thực hiện được các hoạt động sống như sinh trưởng, sinh sản và phát triển của mình, vi sinh vật cũng đòi hỏi phải có năng lượng. Lên men là quá trình cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật. Nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng năng lượng tàng trữ trong mạch cacbon và được giải phóng ra trong các phản ứng enzyme do sự chuyển electron từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác. Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong các quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro. Nhưng sự chuyển hydro cũng tương đương với sự chuyển electron, vì lẽ nguyên tử hydro có thể tách ra thành proton H+ và electron. Các enzyme xúc tác quá trình tách nguyên tử hydro khỏi cơ chất gọi là enzyme dehydrogenaza. Như vậy, lên men là quá trình oxy hóa – khử có enzyme xúc tác hay nói cách khác là quá trình oxy hóa – khử sinh học. Trong quá trình đó, các nguyên tử cacbon của cơ chất bị oxy hóa đến CO2, còn các nguyên tử hydro tách ra khỏi cơ chất, đầu tiên được chuyển đến NAD+, sau đó từ NADH2 trong điều kiện yếm khí hydro có thể được chuyển đến những sản phẩm trung gian khác nhau hoặc đến chất tiếp nhận được tổng hợp nên chỉ nhằm mục đích đó, nghĩa là để tái sinh lại NAD+. Tùy thuộc vào chất tiếp nhận hydro cuối cùng mà phân biệt hô hấp lên men và hô hấp yếm khí. Lên men là quá trình để thu năng lượng, qua đó hydro tách ra khỏi cơ chất được chuyển đến chất tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ được khử đi vào môi trường dinh dưỡng và tích tụ lại trong đó. Phụ thuộc vào sản phẩm nào được tích tụ chiếm ưu thế hoặc sản phẩm nào đặc trưng mà người ta phân ra lên men rượu, lên men lactic hay lên men butyric,… Lên men khác với hô hấp yếm khí và sự oxy hóa không hoàn toàn. Hô hấp yếm khí cũng tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia nhưng hydro lại được chuyển qua mạch hô hấp mà đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sulfat. 3.3.Cơ chế quá trình lên men rượu [3,5]: Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzyme. Theo lý thuyết hiện đại sự tạo thành rượu từ glucose thì trải qua các giai đoạn sau nay: 1./ Đầu tiên dưới tác dụng xúc tác của glucokinaza, đường gluco kết hợp với photphat của phần tử ATP ( Andenozitri – Photphat) trong tế bào nấm men tạo thành gluco – photphat và AND. C6H12O6 + ATP ( CH2O(H3PO3)(CHOH)4CHO + ATP 2./ Tiếp sau đó gluco- 6- photphat do tác dụng của enzym đồng phân gloco-photphat-izomenaza sẽ biến thành fructophotphat. CH2O(H3PO3)(CHOH)4CHO ( CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2OH 3./ Giai đoạn tiếp theo dưới tác dụng của enzym photphofuctokinaza phân tử ATP thứ hai sẽ sẽ đính thêm một gốc photphat nửa vào fucto-6-photphat đđể tạo thành fucto-1-6-diphotphat và phân tử ADN thứ hai. CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2OH + ATP ( CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3) + ADP Sự tạo thành fucto-1-6-photphat của giai đoạn chuẩn bị lên men. Giai đoạn thực hiện chuyển hóa mối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của enzym. 4./ Giai đoạn cuối xảy ra dưới tác dụng của xúc tác là aldolaza phân cắt phân tử fuctodiphotphat thành 2 phân tử trioza gồm aldehyt – photphoglyxeric và photphodioxyaceton. CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3)(CH2O(H3PO3)COCH2OH+ CH2O(H3PO3)CHOHCHO 5./ Vai trò chủ yếu trong các biến đổi tiếp theo của quá trình lên men rượu andehyt- diphotphoglycerin. Nhưng trong dịch lên men chúng chứa rất ít, điều này chứng tỏ có sự đồng phân dưới tác dụng của enzym triphotphat izomeraza. CH2O(H3PO3)COCH2OH ( CH2O(H3PO3)CHOHCHO. 6./ Giai đoạn tiếp theo là 2 phân tử aldehyde photphatglycerin bị oxy hóa. Phản ứng này xảy ra có sự tham gia của acidphotphorit. Trong canh trường nhờ xúc tác của enzym triphotphat dehydronaza. Coenzym của nó là ADN (nicotiamit-andenit-dinucleotic). CH2O(H3PO3)CHOHCHO + H3PO4 + NaDH ( CH2O(H3PO3)CHOHCHO-H2PO3 + 2NaDH2 (1-3 diphotpho glyxerin acid) 7./ Giai đđoạn tiếp theo với sự tham gia của photphatglyxerinkinaza gốc photphat cao năng của 1- diphotphoglyxeric mới tạo thành sẽ chuyển vào phân tử ADP. CH2O(H3PO3)CHOHCHO-H2PO3 + 2ADP ( CH2O(H3PO3)CHOHCOOH + 2ATP 8./ Dứoi tác dụng của photphoglyxeromutaza gốc acid sẽ chuyển từ vị trí cacbon thứ ba đến vị trí cacbon thứ hai. 2CH2O(H3PO3)CHOHCOOH ( 2CH2OCHO (H3PO3) COOH 9./ Dưới tác dụng của enolaza, acid 2-photphoglyceric sẽ mất nước và biến thành acid photphopyruvic. 2CH2OCHO (H3PO3) COOH ( 2CH2CO(H3PO3) COOH + 2H2O 10./ Acid phophopyruvic rất không bến dễ bị mất gốc acid photphoric do enzym pyrovackinaza và do đó acid pyruvic được tạo thành. 2CH2=CO-(H3PO3)COOH + 2ADP = 2CH3CO-COOH + 2ATP 11./ Tới đây acid pyruvic bị decacbonxyl đđể tạo thành aldehyde acetic. 2CH3COCOOH ( 2CO2 + 2CH3CHO 12./ Giai đoạn cuối cùng lên men rượi là aldehyt acetic bị khử bởi NADH2 2CH3CHO + 2NaDH2 ( 2CH3CH2OH + 2NAD Phương trình tổng quát lên men rượu như sau: C6H12O6 ( 2CO2 + 2C2H5OH Trong quá trình lên men rượu mỗi phần tử gam glucose sẽ giải phóng ra khoảng 50Kcal. Năng lượng này nấm men chỉ sử dụng chừng 20Kcal. Số còn lại sẽ thải ra canh trường làm tăng nhiệt độ dịch lên men.
Hình 1.24: Sơ đồ quá trình lên men rượu Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men: Trong quá trình lên men ngoài sản phẩm chính là cồn etylic và CO2 còn tạo ra nhiều chất khác. Bằng phương pháp phần tích sắc kí người ta đã có trên 500 chất khác nhau. Nhưng về cơ bản có thể xếp vào 4 nhóm chính: acid, esste, andehyt, alcol ( bao gồm cả rượu bậc thấp lẫn rượu bậc cao là dầu fusel). Sự tạo thành acid: Trong quá trình lên men rượu thường tạo ra các acid hữu cơ như: acid acetic, acid lactic, acid citric, acid pyruvic,… nhưng chiếm chủ yếu là acid acetic và acid lactic. Acid Acetic: có thể tạo thành từ phản ứng oxy hóa giữa 2 aldehyt acetic CH3CHO + CH3CHO + 2H2O ( CH3COOH + 2C2H5OH Acid Lactic: đđược tạo bởi pyrovicdehydronaza theo phản ứng. CH3CO-COOH + 2NaDH2 ( CH3CHOHCOOH + NAD Hoặc: CH2O(H2PO3)CHOHCHO + CH3CHOHCOOH + H3PO4 Acid Citric: cũng được tạo thành từ aldehyt acetic theo phản ứng sau: 9CH3CHO + 4H2O ( (CH2COOH)2 + COH- COOH + 6C2H5OH Acid Succinic: được tạo thành theo 2 con đường đó là dehydro và trùng hợp hai phân tử acid acetic với phân tử aldehytacetic. CH3COOH + CH3CHO ( COOHCHCH2COOH + C2H5OH Glycerin và Aldehyt: là sản phẩm trung gian của lên men rượu trong điều kiện của lên men rượu trong điều kiện lên men chỉ nhằm mục đích thu alcol etylic. Người ta khống chế pH lên men trong giới hạn 4,5 ÷ 5,2 với điều kiện đó lượng glycerin tạo thành chỉ chiếm 0,3 ÷ 0,45 tương ứng 2 ÷ 3 % lượng đường ban đầu. Nếu tăng pH tới kiềm thì lượng glyxerin đạt 23,4 % và lượng aldehyt chưa chuyển thành rượu đạt 11,9%. Dựa vào tính chất này để tạo thành ra glycerin. Người ta còn dùng natrisunfit cho vào canh trường lên men nhằm điều chỉnh sản phẩm tạo thành. Tóm lại: tùy theo điều kiện môi trường lên men có thể xảy ra theo các kiểu khác nhau. Lên men rượu bình thường: C6H12O6 ( 2CO2 + 2C2H5OH Lên men rượu cho thêm Na2S2O3 C6H12O6 ( CH3CHO + C3H8O3 + CO2 Lên men ruọu trong môi trường kiềm: C6H12O6 ( 2CO2 + CH3COOH + C2H5OH + C3H8O3 Sự tạo thành Alcol cao phân tử: