Nghiên cứu chế biến rượu vang dừa

hoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii Luận văn đính kèm theo đây, với tựa đề tài “ NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RƯỢU VANG DỪA”, do Phùng Hoàng Ân thực hiện đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện Th.S Lê Mỹ Hồng T.S Lý Nguyễn Bình Cần Thơ, ngày tháng năm 2007 Chủ tịch hội đồng Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cám ơn cô Lê Mỹ Hồng đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tôi có thể thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này. Thành thật biết ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm – khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng – Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Chân thành cám ơn các cán bộ phòng thí nghiệm, các bạn sinh viên lớp Công nghệ thực phẩm khóa 28 và 29 đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến quý báu và tạo điều kiện tốt cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Sinh viên thực hiện Phùng Hoàng Ân Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv TÓM LƯỢC Nhằm mục tiêu tạo ra sản phẩm rượu vang chế biến từ nước dừa góp phần tăng thu nhập cho người dân, giải quyết vấn đề môi trường và sản phẩm có chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, đề tài “Nghiên cứu chế biến rượu vang dừa” đã được thực hiện. Trên cơ sở mong muốn sao cho sản phẩm đạt được sự chất lượng tốt Đề tài tiến hành khảo sát: - Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm với 3 mức độ hàm lượng chất khô là 20%, 22%, 24% và 3 mức độ tỉ lệ nấm men là 0,2g/l, 0,4g/l, 0,6g/l. - Ảnh hưởng pH của nước dừa đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm với 3 mức độ pH là 4, 4,5 và 5. - Ảnh hưởng của agar đến quá trình làm trong rượu và chất lượng sản phẩm với 4 mức độ tỉ lệ agar sử dụng là 0g/l, 0,5g/l, 1g/l và 1,5g/l. Quá trình nghiên cứu cho ta có thể chế biến sản phẩm rượu vang dừa đạt được chất lượng tốt với các điều kiện sau: - Hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men ảnh hưởng nhiều đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm, ta nên tiến hành lên men với hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men là 22% và tỉ lệ nấm men là 0,4 g/l sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men tốt, hàm lượng rượu của sản phẩm cao và chất lượng sản phẩm tốt. - pH của nước dừa ảnh hưởng một ít đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm, khi dịch nước dừa có pH > 4,5 thì quá trình lên men sẽ diễn ra tốt hơn. Tuy nhiên, ở pH > 5 thì sản phẩm có giá trị cảm quan kém hơn. Do đó, pH thích hợp là 4,5. - Tỉ lệ agar ảnh hưởng đến quá trình làm trong rượu và chất lượng sản phẩm, sử dụng tỉ lệ agar là 0,5 g/l, tiến hành làm trong khoảng 15 ngày thì sản phẩm sẽ trong và đạt chất lượng tốt hơn. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng v MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................................ ii TÓM LƯỢC ......................................................................................................................... iii MỤC LỤC............................................................................................................................ iv DANH SÁCH BẢNG ........................................................................................................... vi DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................................ ix CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 1. Tổng quan...................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu thí nghiệm ...................................................................................................... 1 CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................ 2 1. Nguyên liệu dùng trong nghiên cứu................................................................................ 2 1.1 Nguyên liệu nước dừa............................................................................................... 2 1.2 Thành phần dinh dưỡng của nước dừa ..................................................................... 2 2. Nấm men ....................................................................................................................... 4 2.1 Đặc tính chung của nấm men.................................................................................... 4 2.2 Dinh dưỡng của nấm men......................................................................................... 5 2.3 Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang trái cây........................................... 6 3. Thành phần của rượu vang ............................................................................................. 7 3.1 Cồn .......................................................................................................................... 7 3.2 Đường ..................................................................................................................... 8 3.3 Acid.......................................................................................................................... 8 3.4 Tro và các muối........................................................................................................ 8 3.5 Chất gây mùi thơm ................................................................................................... 9 3.6 Vitamin..................................................................................................................... 9 3.7 Polyphenol .............................................................................................................. 9 4. Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian trong quá trình lên men rượu vang...................... 9 4.1 Sự tạo thành acid...................................................................................................... 9 4.2 Sự tạo thành alcohol cao phân tử ........................................................................... 10 4.3 Sự tạo thành ester................................................................................................... 10 4.4 Các vi khuẩn có hại cho nấm men........................................................................... 11 4.4.1 Vi khuẩn lactic................................................................................................. 11 4.4.2 Vi khuẩn acetic ................................................................................................ 11 4.4.3 Vi khuẩn butylic và các vi sinh vật khác ........................................................... 11 5. Cơ chế của quá trình lên men ....................................................................................... 12 6. Động học của quá trình lên men ................................................................................... 12 7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ................................................................ 13 8. Tiêu chuẩn của nước trong sản xuất rượu ..................................................................... 15 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM................................. 17 1. Phương tiện thí nghiệm ................................................................................................ 17 1.1 Địa điểm tiến hành thí nghiệm ................................................................................ 17 1.2 Thời gian thực hiện đề tài....................................................................................... 17 1.3 Thiết bị và dụng cụ ................................................................................................. 17 1.4 Nguyên vật liệu, hoá chất ....................................................................................... 18 2. Phương pháp thí nghiệm............................................................................................... 18 2.1 Phương pháp thí nghiệm......................................................................................... 18 2.2 Phương pháp phân tích .......................................................................................... 18 2.3 Quy trình thí nghiệm............................................................................................... 19 2.4 Nội dung và bố trí thí nghiệm ................................................................................. 20 Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vi 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm ........................................ 20 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH của dịch lên men đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm ....................................................................................................... 21 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của chất làm trong........................................................... 21 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 23 1. Thành phần của nước dừa......................................................................................... 23 2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm........................................................................ 24 2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men và tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men.................................................................................................. 26 2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan, tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan sản phẩm...................................................................................................................... 29 3. Ảnh hưởng pH dịch lên men đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm................. 31 3.1 Ảnh hưởng pH của dịch lên men đến hàm lượng đường còn lại trong quá trình lên men ........................................................................................................................ 32 3.2 Ảnh hưởng của pH của dịch lên men đến hàm lượng rượu của sản phẩm trong quá trình lên men ........................................................................................................ 32 3.3 Ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan của sản phẩm...................... 33 4. Ảnh hưởng của việc làm trong bằng agar đến quá trình làm trong rượu và chất lượng của sản phẩm................................................................................................................ 33 4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ agar đến độ trong sản phẩm (độ truyền quang T, %).............. 34 4.2 Ảnh hưởng của việc làm trong bằng agar đến giá trị cảm quan sản phẩm .............. 35 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ........................................................................... 36 1. Kết luận ....................................................................................................................... 36 2. Đề nghị ........................................................................................................................ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 38 PHỤ LỤC.............................................................................................................................. x PHỤ LỤC 1 CÁC CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH........................................................................ x 1. Phương pháp phân tích thành phần hoá học của nước dừa .......................................... x 2. Phương pháp phân tích hàm lượng đường còn lại của sản phẩm trong quá trình lên men ........................................................................................................................ xi 3. Phương pháp xác định hàm lượng rượu hình thành trong sản phẩm ........................... xi 4. Phương pháp xác định độ khô cần thiết cho dịch lên men ......................................... xii 5. Phương pháp đánh giá cảm quan (theo phương pháp cho điểm Hedonic).................xiii PHỤ LỤC 2 PHÂN TÍCH THỐNG KÊ .......................................................................... xiv Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa................................................................ 2 Bảng 2. Thành phần chất khoáng của nước dừa............................................................... 3 Bảng 3. Thành phần vitamin của nước dừa...................................................................... 3 Bảng 4. Thành phần acid amin của nước dừa .................................................................. 4 Bảng 5. Thành phần hóa học của nấm men...................................................................... 5 Bảng 6. Giới hạn hàm lượng các ion trong nước.............................................................. 15 Bảng 7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 20 Bảng 8. Kết quả thống kê ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng đường còn lại và hàm lượng rượu của sản phẩm trong quá trình lên men............................... 24 Bảng 9. Kết quả thống kê ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến hàm lượng đường còn lại và hàm lượng rượu của sản phẩm ....................... 25 Bảng 10. Kết quả thống kê ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến hàm lượng đường còn lại và hàm lượng rượu của sản phẩm ........................................................................... 25 Bảng 11. Kết quả ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men và tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan ........................................................................... 29 Bảng 12. Kết quả thống kê ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến giá trị cảm quan .......................................................................................... 29 Bảng 13. Kết quả thống kê ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan sản phẩm....... 30 Bảng 14. Kết quả thống kê ảnh hưởng pH của dịch lên men đến hàm lượng đường còn lại và hàm lượng rượu của sản phẩm ..................................................................... 31 Bảng 15. Kết quả thống kê ảnh hưởng thời gian lên men đến quá trình lên men khi thay đổi pH......................................................................................................... 31 Bảng 16. Kết quả thống kê đánh giá cảm quan sản phẩm theo pH của nước dừa.............. 33 Bảng 17. Kết quả thống kê ảnh hưởng của các tỉ lệ agar khác nhau đến độ trong sản phẩm (độ truyền quang T, %) ........................................................................... 33 Bảng 18. Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian làm trong đến độ trong của sản phẩm (độ truyền quang T, %) ............................................................................. 34 Bảng 19. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm theo tỉ lệ agar trong quá trình làm trong . 35 Bảng 20. Phân tích ANOVA ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến hàm lượng đường còn lại trong sản phẩm............................. xiv Bảng 21. Kiểm định LSD ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng đường còn lại .... xiv Bảng 22. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến hàm lượng đường còn lại trong sản phẩm .......................................................................................................... xiv Bảng 23. Kiểm định LSD ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến hàm lượng đường còn lại trong sản phẩm.................................................... xiv Bảng 24. Phân tích ANOVA ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men hàm lượng rượu của sản phẩm trong quá trình lên men................ xv Bảng 25. Kiểm định LSD ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng rượu của sản phẩm ............................................................................................................. xv Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng viii Bảng 26. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến hàm lượng rượu của sản phẩm .... xv Bảng 27. Kiểm định LSD ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến hàm lượng rượu của sản phẩm ...................................................................... xv Bảng 28. Phân tích ANOVA ảnh hưởng pH đến hàm lượng đường còn lại trong sản phẩm ................................................................................................................... xvi Bảng 29. Kiểm định LSD ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng đường còn lại ...... xvi Bảng 30. Kiểm định LSD ảnh hưởng pH đến hàm lượng đường còn lại............................. xvi Bảng 31. Phân tích ANOVA ảnh hưởng pH đến hàm lượng rượu của sản phẩm................ xvi Bảng 32. Kiểm định LSD ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng rượu trong sản phẩm .......................................................................................................... xvii Bảng 33. Kiểm định LSD ảnh hưởng pH đến hàm lượng rượu trong sản phẩm.................. xvii Bảng 34. Phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ agar đến độ trong của sản phẩm (độ truyền quang T, %) trong quá trình làm trong ............................................. xvii Bảng 35. Kiểm định LSD ảnh hưởng thời gian làm trong đến độ trong của sản phẩm (độ truyền quang T, %) ....................................................................... xvii Bảng 36. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ agar đến độ trong của sản phẩm (độ truyền quang T, %)..................................................................................... xviii Bảng 37. Phân tích ANOVA ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm .......... xviii Bảng 38. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm ............................................................................................... xviii Bảng 39. Kiểm định LSD ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm.......................................... xviii Bảng 40. Phân tích ANOVA ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm ........................ xviii Bảng 41. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm ........................................................................................................... xix Bảng 42. Kiểm định LSD ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm......................................................... xix Bảng 43. Phân tích ANOVA ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm ............................ xix Bảng 44. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm ............................................................................................................ xix Bảng 45. Kiểm định LSD ảnh hưởng hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm............................................................ xix Bảng 46. Phân tích ANOVA ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm ..................................................................................... xx Bảng 47. Kiểm định LSD ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm ......................................................................................... xx Bảng 48. Phân tích ANOVA ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm .............................................................................................. xx Bảng 49. Kiểm định LSD ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ix mùi của sản phẩm................................................................................................. xx Bảng 50. Phân tích ANOVA ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm ................................................................................................. xx Bảng 51. Kiểm định LSD ảnh hưởng pH của dịch lên men đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm.................................................................................................. xxi Bảng 52. Phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về độ trong của sản phẩm...................................................................................................... xxi Bảng 53. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về độ trong của sản phẩm...................................................................................................... xxi Bảng 54. Phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm ....................................................................................... xxi Bảng 55. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm ........................................................................................ xxi Bảng 56. Phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm...................................................................................................... xxii Bảng 57. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm ........................................................................................................... xxii Bảng 58. Phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm ............................................................................................................ xxii Bảng 59. Kiểm định LSD ảnh hưởng tỉ lệ agar đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm .................................................................................................................. xxii Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng x DANH SÁCH HÌNH Hình 1. Nấm men Saccharomyces................................................................................... 5 Hình 2. Máy đo pH ......................................................................................................... 17 Hình 3. Saccharometer.................................................................................................... 17 Hình 4. Máy so màu Spectrophotometer.......................................................................... 17 Hình 5. Thủy trọng kế ..................................................................................................... 17 Hình 6. Cân điện tử ......................................................................................................... 17 Hình 7. Nguyên liệu dừa ................................................................................................. 23 Hình 8. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 20%............................................. 26 Hình 9. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 22%............................................. 26 Hình 10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 24%............................................. 27 Hình 11. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng ruợu trong sản phẩm theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 20% ............................... 27 Hình 12. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng ruợu trong sản phẩm theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 22% ............................... 28 Hình 13. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng ruợu trong sản phẩm theo thời gian lên men khi hàm lượng chất khô trong dịch lên men là 24% ............................... 28 Hình 14. Sản phẩm sau lên men ...................................................................................... 30 Hình 15. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử theo pH trong quá trình lên men .............................................................................................................. 32 Hình 16. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng rượu của sản phẩm theo pH trong quá trình lên men................................................................................................ 32 Hình 17. Sản phẩm sau lên men có diều chỉnh pH........................................................... 33 Hình 18. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ truyền quang T (%) theo thời gian làm trong... 34 Hình 19. Sản phẩm đang làm trong bằng agar ................................................................. 35 Hình 20. Sản phẩm sau khi làm trong.............................................................................. 35 Hình 21. Sản phẩm rượu vang dừa .................................................................................. 35 Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tổng quan Tất cả những bộ phận của dừa như: thân dừa, cơm dừa, gáo dừa, lá dừa, nước dừa…. đều được sử dụng rông rãi trong đời sống hằng ngày. Trong đó nước dừa có chứa gần như toàn bộ dưỡng chất cần cho cơ thể, nhiều vitamin nhóm B và chất khoáng, nước lọc thực vật, acid amin, protein, glucose…Do đó, nước dừa thường dùng làm nước giải khát rất tốt, là nguồn thực phẩm bổ dưỡng cung cấp năng lượng cho cơ thể. Trong thực tế đã có khá nhiều sản phẩm được chế biến từ quả dừa giúp cho người nông dân tăng thêm thu nhập như: kẹo dừa, thảm xơ dừa, sữa dừa, cơm dừa nạo sấy, nước dừa đóng lon.v.v…Hiện nay, tại các nhà máy cơm dừa nạo sấy cũng như các điểm bán cơm dừa ở các chợ cho ra một lượng nước dừa rất lớn. Tuy nhiên, lượng nước dừa này chỉ được sử dụng một phần trong chế biến thực phẩm, phần lớn còn lại chưa được tận dụng một cách hiệu quả. Mặt khác, nước dừa khi đổ xuống đất sẽ làm đất chai; đổ xuống ruộng trồng lúa thì lúa xanh tốt nhưng không trổ bông vì có đạm thực vật; đưa xuống sông, hồ sẽ ảnh hưởng xấu đến môi trường. Từ thực trạng trên, việc “Nghiên cứu chế biến rượu vang dừa” sẽ góp phần tăng thêm thu nhập cho người dân, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và cũng góp phần làm đa dạng hoá sản phẩm rượu vang đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. 2. Mục tiêu thí nghiệm Đạt được sản phẩm rượu vang dừa từ nước dừa thông qua phương pháp lên men truyền thống, sản phẩm có hương vị thơm ngon. Để đạt được mục tiêu trên, đề tài tiến hành các thí nghiệm sau: - Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng pH của dịch lên men đến quá trình lên men. - Khảo sát ảnh hưởng của chất làm trong đến quá trình làm trong rượu. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1. Nguyên liệu dùng trong nghiên cứu 1.1 Nguyên liệu nước dừa Dừa được trồng nhiều ở Ấn Độ, Philippines, Srilanka, Mã Lai, Indonesia, Trung Mỹ, quần đảo Cu Ba, quần đảo Nam Thái Bình Dương… Thảm thực vật trên các đảo và bờ biển vùng Nam Thái Bình Dương chủ yếu là dừa. Tại Việt Nam, dừa được trồng nhiều nhất ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long như Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang…Các giống dừa trồng ở Việt Nam như: dừa ta, dừa Bị (dừa Bung), dừa Dâu, dừa Tam Quan, dừa Nhím, dừa Xiêm, dừa Ẻo, dừa Sáp, dừa Thơm. Nước dừa tươi (khoảng 7 tháng) là nước giải khát rất tốt, được dùng trong trường hợp bị bệnh đường ruột, tiêu chảy, mữa để chống mất nước. Nước dừa tươi còn dùng làm môi trường nuôi cấy mô vì có chứa chất điều hoà sinh trưởng và nó cũng là nguyên liệu rẻ tiền để bảo quản hoa tươi… (Nguyễn Bảo Vệ, 2005). 1.2 Thành phần dinh dưỡng của nước dừa Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa Chất dinh dưỡng Đơn vị Giá trị (100g) Nước g 94,99 Protein g 0,72 Lipid tổng số g 0,2 Tro g 0,39 Carbohydrate g 3,71 Chất xơ g 1,1 Đường tổng số g 2,61 (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 19 (2006)) Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 Bảng 2.._. Thành phần chất khoáng của nước dừa Chất khoáng Đơn vị Giá trị (100g) Ca mg 24 Fe mg 0,29 Mg mg 25 P mg 20 K mg 250 Na mg 105 Zn mg 0,1 Cu mg 0,04 Mn mg 0,142 Se mg 1 (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 19 (2006)) Bảng 3. Thành phần vitamin của nước dừa Vitamin Đơn vị Giá trị (100 g) Acid ascorbic mg 2,4 Thiamin mg 0,03 Riboflavin mg 0,057 Niacin mg 0,08 Acid pantothenic mg 0,043 B6 mg 0,032 (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 19 (2006)) Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 Bảng 4. Thành phần acid amin của nước dừa Acid amin Đơn vị Giá trị (100 g) Tryptophan g 0,008 Threonine g 0,026 Isoleucine g 0,028 Leucine g 0,053 Lysine g 0,032 Methionine g 0,013 Cystine g 0,014 Phenylalanine g 0,037 Tyrosine g 0,022 Valine g 0,044 Arginine g 0,118 Histidine g 0,017 Alanine g 0,037 Acid aspartic g 0,07 Acid glutamic g 0,165 Glycine g 0,034 Proline g 0,03 Serine g 0,037 (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 19 (2006)) 2. Nấm men 2.1 Đặc tính chung của nấm men Quá trình lên men rượu được thực hiện nhờ loài Saccharomyces, loài này có tính kỵ khí không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và lên men, khả năng lên men của chúng rất khác nhau. Sinh trưởng kỵ khí nghiêm ngặt ở Saccharomyces cerevisiae chỉ xảy ra ở một vài thế hệ, bởi vì sự tổng hợp sterol cần cho việc hình thành cấu trúc màng tế bào đòi hỏi phải có oxy. Nếu sterol và các acid béo chưa no được cung cấp thì nấm men có thể sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt trong tự nhiên như: trong đất, thực phẩm, rau quả. Nấm men sẽ sinh sản bằng nha bào trong điều kiện nuôi cấy không thuận lợi hoặc môi trường quá nghèo dinh dưỡng. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 Tế bào nấm men có hình thái và kích thước khác nhau. Tuỳ loài, tuỳ giống, chúng có thể hình cầu, hình bầu dục, hình trứng, hình quả chanh, hình ống. Tuỳ theo loại, giống và điều kiện sinh trưởng kích thước tế bào nấm men khác nhau rất nhiều, chúng có thể thay đổi trong khoảng 1,5 – 5,3 µm hay có khi dài hơn nữa, các loại nấm men thường dùng trong sản xuất rượu bia có kích thước khoảng 4 – 7 µm (Bùi Thị Quỳnh Hoa). Hình 1. Nấm men Saccharomyces Bảng 5. Thành phần hoá học của nấm men Các chất Thành phần (%) Cacbon 49,8 Cao 12,4 Nitro 6,7 Hydro 3,54 P2O5 2,34 K2O 0,04 SO3 0,42 MgO 0,38 Fe2O3 0,035 SiO 0,09 (Nguyễn Đức Lượng , 1996) 2.2 Dinh dưỡng của nấm men Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt tế bào và sau đó khuếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào trong trường hợp này đóng vai trò là màng bán thấm, điều khiển các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm của hoạt động sống. Để cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có nguyên tử lượng thấp và hoà tan trong nước, một phần các chất dinh dưỡng chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (protid, glucid, lipid…) trong tế bào và xây dựng thành tế bào mới. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 Nấm men sinh sản trong môi trường nước đường, lọc tách men, rửa, ép bỏ nước sẽ được men bánh hay gọi là men ép. Nước trong nấm men gồm hai dạng: dạng tự do bám ở ngoài màng tế bào khoảng 28% và dạng kết hợp khoảng 47%. Thành phần các chất không phụ thuộc vào giống nấm men. Nấm men cũng giống như các cơ thể thực vật khác cần oxi, cacbon, nitơ, phospho, kali, magiê…. trong đó: * Oxy, hydro, cacbon Oxy, hydro cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường. Nguồn cung cấp cacbon là các loại đường khác nhau. Ở những giai đoạn nhất định, nấm men còn sử dụng nguồn cacbon của acid amin. * Nitơ Nấm men không có men ngoại để phân giải protid, cho nên không thể phân cắt alblumin của môi trường thành chất có khả năng đồng hoá mà phải cung cấp nitơ ở dạng hoà tan. Có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ. Dạng hữu cơ thường được sử dụng là acid amin, pepton, amid, ure. Đạm vô cơ là muối amon khử nitrat, sulfat. * Các vitamin Vitamin B1 (thiamin), B2 (riboflavin), B3 (acid pentotenic), B5 (PP – acid nicotic)… * Chất khoáng Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của tế bào nấm men. Trước hết là phospho, có trong thành phần của nucleoprotein, polyphosphat của nhiều enzyme và của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu, chúng tạo ra mối lên kết có năng lượng lớn. Lưu huỳnh tham gia vào thành phần của một số acid amin, albumin, vitamin và enzyme, một số nguyên tố vi lượng như magie, sắt có ảnh hưởng đến quá trình sinh lý, sinh hoá của nấm men. Magie tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men. Sắt tham gia vào thành phần enzyme sự hô hấp và các quá trình khác. Nấm men chứa nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện hồi phục phosphorin hoá của acid pyruvic. Mangan đóng vai trò tương tự magie (Bùi Thị Quỳnh Hoa). 2.3 Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang trái cây
Saccharomyces vini Đây là loại phổ biến trong lên men nước quả, chiếm 80% tổng số có trong nước quả lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng chủng: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn cacbon của nấm men này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, thiamin và piridoxin. Đa số các tế bào loại này hình ovan, có kích thước từ (3 – 8) x (5 – 12) µm. Sinh sản theo lối nảy chồi và tạo bào tử. Saccharomyces vini sinh ra enzym invectase có khả năng khử đường saccarose thành glucose và fructose. Vì vậy, trong lên men ta có thể Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được bình thường. Chủng này lên men chỉ đạt 8 – 10% hàm lượng rượu theo thể tích. Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Các chủng giống này có đặc tính riêng về khả năng chịu cồn, chịu sulfit, tạo thành các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp làm cho rượu vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt. Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces vini thường già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh.
Saccharomyces uvacum Loại này được tách ra từ nước quả nho, rượu và nước quả giúp bào tử lên men tự nhiên, về hình thái nó không khác với các loài khác. Khả năng sinh bào tử khá mạnh trong môi trường thạch – malt. Các chủng của loài này có thể lên men đạt 12 – 130 cồn trong dịch nước nho.
Saccharomyces chevalieri Nấm men này được tách ra từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men từ nước dừa. Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 160 cồn. Nó thường lẫn với Saccharomyces vini.
Saccharomyces ovifromis Được tách ra từ nước nho tự lên men, những loài nấm men này ít hơn so với Saccharomyces vini. Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được độ cồn cao, lên men kiệt đường và có thể tạo thành tới 180 cồn. Các yếu tố sinh trưởng của loài này giống như Saccharomyces vini. Dùng chủng thuần khiết của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt. Trong quá trình lên men, giống này tạo thành trên dịch quả. Saccharomyces ovifromis lên men được glucose, fructose, saccarose, maltose, manose và 1/3 rafinose; nó không lên men được lactose và pentose. Điều khác cơ bản của Saccharomyces ovifromis với Saccharomyces vini là không lên men được galactose và men nổi trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng. Nhìn chung, hai giống men rượu vang Saccharomyces ovifromis và Saccharomyces vini có nhiều chủng loại được dùng trong sản xuất. Nhiều chủng men rựơu có nhiệt độ thích hợp là 18 – 250C, ở 350C sự sinh sản của nó bị ức chế, ở 400C sự sinh sản của nó bị ngừng hoàn toàn, ở nhiệt độ 160C sự sinh sản và lên men bị kéo dài. Các điều kiện hoá lý, thành phần chất lượng dịch quả, cũng như pH của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sống của nấm men (Bùi Thị Quỳnh Hoa). 3. Thành phần của rượu vang Thành phần rượu vang gồm các nhóm sau đây: 3.1 Cồn Cồn là thành phần quan trọng nhất của rượu vang và người ta uống rượu trước hết là vì có cồn ethylic làm cho rượu mạnh, uống vào gây hiện tượng sinh lý gọi là say. Cồn ethylic có mùi thơm, vị hơi ngọt giống đường do đó những rượu không có đường Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 8 như rượu trắng khi uống vào vẫn có vị ngọt. Độ cồn phổ biến của rượu vang là 10 – 120. Dưới 100 rượu hơi lạt, 13 - 140 thì độ cồn hơi cao, uống vào sẽ chóng say, không uống được nhiều và nguời ta uống rượu vang không phải chỉ vì có cồn. Nếu cồn thấp có thể cho thêm cồn ethylic tinh khiết. 3.2 Đường Hàm lượng đường ở rượu vang nho đỏ là 2 - 3 g/l và đường trong rượu vang chủ yếu là fructose, glucose và một ít galactose. Nếu cho thêm đường saccharose vào trước khi lên men thì toàn bộ thủy phân thành đường khử. Vì vậy, nếu phát hiện saccharose trong rượu vang thành phẩm là đường pha thêm. Tùy theo lượng đường khử còn lại trong rượu vang đã lên men xong mà người ta phân biệt rượu vang: - Vang khô : lượng đường dưới 10 g/l. - Vang nửa khô: lượng đường từ 20 - 30 g/l. - Vang nửa ngọt: lượng đường từ 45 - 65 g/l. - Vang ngọt: lượng đường từ 80 - 110 g/l. Lượng đường khử càng cao thì độ cồn phải cao để giữ cân đối. Độ cồn của rượu khô chỉ từ 9 - 110, rượu ngọt thì độ cồn từ 12 - 130 và hơn nữa. Rượu vang còn nhiều đường khử. Đặc biệt khi độ cồn còn thấp rất dễ bị nhiều loại vi khuẩn yếm khí cũng như hiếu khí phá hủy đường chuyển thành acid lactic, dấm làm mất mùi vị của rượu. 3.3 Acid Là thành phần quan trọng của rượu vang, ngang với cồn. Rượu vang là thức uống có độ chua cao (acid tổng số tới 4 – 5 g/l, pH từ 2,9 - 3,9) nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối bởi vị ngọt của cồn và glycerine, vị chát của polyphenol, vị mặn của muối. Acid hữu cơ trong rượu vang còn có tác dụng là ngăn cản hoạt động của các vi khuẩn làm hỏng rượu. Định lượng acid hữu cơ khó hơn acid vô cơ nhiều do đó người ta chưa biết hết acid của rượu vang quả, nhất là ở miền nhiệt đới. 3.4 Tro và các muối Có nhiều muối khoáng trong rượu vang quả phổ biến nhất là P, S, K, Na, Ca, Mg, F2, I2….Mặc dù lượng thấp khoảng 1,5- 3 g/l rượu vang nhưng chất muối trong tro giữ vai trò quan trọng. - Làm tăng hương vị của rượu - Làm tăng giá trị dinh dưỡng do trong rượu có nhiều chất muối hết sức cần thiết cho cơ thể sống với một lượng nhỏ. Những chất vi lượng như Fe hàm lượng bình thường chỉ vài mg/l và Cu là 0,2 – 0,3 mg/l. Nếu chỉ tăng vài mg/l cũng gây kết tủa làm rượu đục và mất hương vị. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 9 3.5 Chất gây mùi thơm Quả tươi, đặc biệt như quả nhiệt đới: xoài, dứa rất thơm. Đó là mùi thơm do các chất nguồn gốc tecpen quyết định nhưng đại bộ phận các chất này bị phân hủy và bị khí CO2 kéo theo trong quá trình lên men. Về phần mình, con men cũng sản sinh ra những chất có mùi thơm trong đó có cồn cao phân tử và ester của chúng. Trong quá trình rượu chín phát sinh ra một mùi thơm đặc biệt gọi là bukê (bouguet) do các chất oxi hóa khử gây ra, nhưng ở dạng khử oxi mới thơm, vì vậy giữ rượu vang quả trong bình nút kín hoàn toàn không có oxy một thời gian dài thì có mùi thơm. Nếu trong bình có chỗ trống và nút không kín oxy lọt vào thì mùi thơm bị phân hủy rất nhanh. 3.6 Vitamin Nuớc quả có tiếng là giàu vitamin nhưng nó có bị phá hủy trong quá trình lên men hay không? J. Riberô – Gayon viết như sau: “ Nói tóm lại, lên men rượu điều chỉnh lại phần vitamin của nước quả, có phần bổ sung thành phần đó. Chớ tưởng rằng lên men phá hủy hết vitamin của nước quả. Thực ra, đó là kĩ thuật tốt để giữ lại các vitamin đó”. 3.7 Polyphenol Hợp chất phức tạp chỉ có trong vỏ quả do đó khi chế biến bằng nước quả không có xác (vang trắng) rất ít polyphenol. Ngược lại, khi cho lên men cả nước và xác quả thì trong rượu vang có nhiều polyphenol (vang đỏ). Polyphenol bao gồm nhiều hóa chất khác nhau: - Acid phenolic: acid benzoic, acid xinamin… - Flavon làm cho rượu có màu vàng. - Antoxian làm cho rượu có màu đỏ. Tanin dễ kết bông với protein trong nước quả, cũng dễ oxi hóa làm cho rượu có màu tối. Polyphenol chỉ có nhiều trong rượu vang đỏ, làm cho rượu có màu, có vị chát, và tạo những điều kiện không thuận lợi cho khuẩn có hại (Vũ Công Hậu, 1983). 4. Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian trong quá trình lên men rượu vang 4.1 Sự tạo thành acid Trong quá trình lên men rượu luôn tạo các acid hữu cơ bao gồm: acid acetic, lactic, citric, pyruvic và succinic nhưng nhiều hơn cả là acetic và lactic. * Acid acetic Nó có thể tạo thành từ phản ứng oxy hoá khử giữa hai aldehyde acetic - một phân tử bị oxy hoá, phân tử thứ hai sẽ bị khử: CH3CHO + CH3CHO + H2O → CH3COOH + C2H5OH * Acid lactic Nó được tạo bởi pyruvat dehydronase theo phản ứng: CH3CO.COOH + NAD.H2 → CH3CHOHCOOH + NAD Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 * Acid citric Theo Lapphon được tạo từ aldehyde acetic phản ứng này được biểu diễn tổng quát như sau: 9CH3OH + 4H2O → (CH2COOH)2(OH)2COOH + 6C2H5OH * Acid succinic Acid này được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng hợp hai phân tử acid acetic với aldehyde acetic: 2CH3COOH + CH3CHO → COOHCH2COOH + C2H5OH 4.2 Sự tạo thành alcohol cao phân tử Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lên men rượu, là các rượu có số nguyên tử cacbon lớn hơn hai (gọi chung là alcol cao phân tử). Các alcol này tuy ít nhưng lẫn vào cồn etylic sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm. Đó là các alcol propylic, isoamylic, amylic… hàm lượng của chúng chỉ vào khoảng 0,4 – 0,5% so với cồn etylic nhưng gây cho sản phẩm mùi hôi khó chịu. Các alcol này có tên chung là dầu fusel và chỉ có mùi hôi khó chịu nên gọi là dầu khét. 4.3 Sự tạo thành ester Song song với việc tạo ra acid và alcol, dưới tác dụng của enzym esterase của nấm men, các acid và alcol sẽ tác dụng lẫn nhau để tạo ra những este tương ứng. Có thể viết dưới dạng tổng quát sau: R1CH2OH + R2COOH → R2COOCH2R1 + H2O Ví dụ: khi alcol etylic kết hợp với acid acetic là sẽ nhận được este etylic hay acetat etyl: C2H5OH + CH3COOH → CH2COOC2H5 + H2O Sự tạo thành este sẽ dễ dàng hơn khi các cấu tử tham gia phản ứng là các aldehyde: R1CHO + R2CHO → R1COOCH2R2 Khi đó tất cả biến đổi của aldehyde sẽ được thực hiện mà không cần tiêu tốn năng lượng. Các aldehyde cũng có thể ngưng tụ với nhau để tạo ra chất mới, vừa có nhóm – CHO vừa có chứa nhóm – OH. CH3CHO + CH3CHO → CH3CHOHCH2CHO Khi tác dụng với alcol etylic, aldehyde acetic sẽ biến thành dietyl acetat: CH3CHO + 2C2H5OH → CH3CH(OC2H5)2 + H2O Dựa vào các kết quả thu được trong phòng thí nghiệm cũng như trên thực tế sản xuất, người ta nhận thấy rằng lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong các quá trình lên men, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, chúng thay đổi theo nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũng như chủng nấm men và cả nguồn nguyên liệu. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 11 4.4 Các vi khuẩn có hại cho nấm men Dịch lên men không chỉ là một môi trường dinh dưỡng tốt cho nấm men mà còn cho các vi sinh vật khác. Trong nước, trong không khí cũng như các nguồn nguyên liệu tham gia vào thành phân môi trường luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho lên men rượu. Các vi sinh vật nếu lẫn vào dung dịch đường sẽ biến đường thành các sản phẩm khác và do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu. 4.4.1 Vi khuẩn lactic Đây là loại vi khuẩn yếm khí, chúng gồm có hai loại: lactic điển hình và lactic không điển hình. Lactic điển hình sẽ biến đường thành sản phẩm duy nhất là acid lactic: C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH + 18Kcal Vi khuẩn lactic không điển hình sẽ sử dụng đường và tạo ra acid lactic, ngoài ra còn tạo ra một lượng đáng kể các chất khác như: alcol, acid acetic, cacbonic, diacetyl và aceton. Các sản phẩm được tạo ra phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, pH, mức độ yếm khí… Vì vậy, các sản phẩm tạo thành không ổn định. Lactic điển hình có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 49 – 510C, còn lactic không điển hình có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 37 – 380C. 4.4.2 Vi khuẩn acetic Vi khuẩn acetic là loại vi khuẩn hiếu khí cũng không tạo thành bào tử, có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 20 – 350C, tối đa 420C chúng phát triển tốt trong môi trường có alcol thấp, oxy hoá alcol thành acetic: C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O + 116Kcal Trong môi trường không có alcol, vi khuẩn acetic sẽ oxy hoá đường thành acid gluconic. Các vi khuẩn acetic không chỉ oxy hoá alcol acetic mà còn oxy hoá các alcol khác. Ví dụ như dưới tác dụng của oxy hoá của vi khuẩn acetic, alcol butylic sẽ biến thành acid butyric: CH3CH2CH2OH → CH3CH2CH2COOH Và alcol propylic sẽ biến thành acid propylic: CH3CH2CH2OH → CH3CH2COOH Vi khuẩn lactic thường phát triển trên bề mặt dịch lên men để lậu ngày, trong điều kiện lên men rượu chúng ít có khả năng phát triển vì vi khuẩn này rất hiếu khí. 4.4.3 Vi khuẩn butylic và các vi sinh vật khác Nếu lấy dịch quả chưa lên men đem cấy trên hộp đĩa petri trong môi trường thích hợp sẽ phát triển nhiều vi khuẩn có khả năng tạo bào tử. Chúng gồm vi khuẩn butylic, acetic butylic, subtilis…nhưng điều kiện lên men rượu, tất cả các vi khuẩn này không phát triển vì pH tối thích của chúng đều nằm trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu. Vì vậy, nhiễm khuẩn chủ yếu trong lên men rượu chủ yếu là vi khuẩn lactic. (Nguyễn Đình Thưởng, 2000) Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 12 5. Cơ chế của quá trình lên men Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định. Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau. Thông thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được > 100 triệu tế bào trong 1ml dịch lên men. Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn nên khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng rất mạnh. Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khuếch tán qua màng vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành. Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm men. Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất nhanh vào môi trường, CO2 cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng sự hòa tan không lớn. Ở áp suất 800 mmHg, nhiệt độ 25 – 300C là 0,856 – 0,837 lít CO2 trong một lít nước. Vì thế CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt được trạng thái bão hòa. Khi bão hòa, CO2 bám xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí. Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch giữa khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO2 bị phóng thích ra bên ngòai. Lúc này khối lượng riêng của nấm men đủ lớn trở lại nên chúng bị chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên tế bào nấm men vốn từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạng thái động, làm gia tăng khả năng tiếp xúc tế bào nấm men và môi trường điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẻ hơn. Khi đó làm tăng nhanh quá trình lên men. Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm tăng khả năng lên men của nấm men. Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men, các chất hòa tan mang điện tích, các vật lơ lững khác hiện diện trong dịch lên men khi lên men đều ảnh hưởng đến sự thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng quá trình lên men (Bùi Thị Quỳnh Hoa). 6. Động học của quá trình lên men Tốc độ của quá trình lên men có thể quan sát được bằng cách theo dõi thay đổi của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi rượu và CO2 tạo thành cũng như sau thay đổi trị số của nồng độ dịch lên men. Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính: - Thời kỳ đầu: khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men. Sự lên men diễn ra rất chậm, đường lên men không đáng kể. - Thời kỳ 2: đây là thời kỳ lên men chính. Chiếm khoảng 60 - 120 giờ sau thời kỳ đầu. Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng lên đáng kể và đạt đến trị số cực đại. - Thời kỳ cuối: đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời kỳ ổn định tạo mùi cho sản phẩm. Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 13 Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men. Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men. Trong giai đoạn này, trong điều kiện lên men bình thường sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men sẽ giảm đi khoảng 1 độ (0Brix, balling, %) tùy theo loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất. Sự tồn tại của thời kỳ lên men cuối là đặc trưng đối với quá trình lên men dịch đường hóa từ nguyên liệu chứa tinh bột. Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng đường tồn tại trong dịch lên men là 100% thì 4 – 6% là dạng chất không tan, 75 – 77% được chuyển thành maltose và 19% là dextrin. Trong giai đoạn lên men sự đường hóa cũng xảy ra nhưng rất chậm và không hoàn toàn, đặc biệt khó khăn đối với tinh bột không tan. Do đó, tốc độ lên men trong thời kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ thuộc vào thủy phần hàm lượng dextrin không lên men còn lại. Tuy vậy, chính những loại đường không lên men này sẽ tạo thành vị ngọt cho sản phẩm. Như vậy, chu kỳ lên men dịch đường hóa tinh bột phụ thuộc vào thời gian lên men cuối hay phụ thuộc vào khả năng đường hóa của phức hệ enzyme amylase. Rất nhiều thí nghiệm cho thấy càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng gia tăng hiệu suất của quá trình lên men . Tuy vậy tùy theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ glucid của dịch đường hóa, phương pháp lên men, nhà sản xuất cũng sẽ tạo ra một qui trình sản xuất riêng biệt với chất lượng và thành phần mong muốn của họ (Bùi Thị Quỳnh Hoa). 7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men * Ảnh hưởng của oxi Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc giống Saccharomyces. Chúng là nhóm vi sinh vật kỵ khí tuỳ tiện. Khi trong môi trường đủ oxy nấm men phân huỷ đường dùng làm nguồn năng lượng lượng và cấu tạo tế bào tăng sinh khối. Trường hợp thiếu oxy (kỵ khí) nấm men sử dụng phần oxi hoà tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men. Trong quá trình lên men giai đoạn đầu yêu cầu oxi cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối. Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxi bằng cách lắc hoặc sục kh.í * Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến đời sống của nấm, men, đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác định được khoảng nhiệt độ lên men rượu vang trắng thích hợp là 15 – 300C, nếu lên men ở những thang độ thấp hơn thì càng tốt. Còn lên men đỏ (nước quả lẫn xác quả) phải chiết xuất các chất thơm và polyphenol từ vỏ quả nên cần thang độ cao hơn, thường là 250C. Nhiệt độ lên men cao, thời gian của quá trình lên men ngắn, độ cồn có thể thấp, đường sót còn nhiều và hương vị của sản phẩm có khi không tốt. Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 14 * Ảnh hưởng của hàm lượng đường Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều do vậy người ta thường bổ sung thêm đường saccharose. Đa số các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường dưới 20%. Có một số chủng hoạt động ở môi trường có đường cao hơn. Khi nhân giống thường dùng môi trường có đường thấp dưới 10%. * Ảnh hưởng của pH môi trường Trong thực tế lên men những dịch quả chua thường được rượu vang ngon. Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2,8 – 3,8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được. Vùng pH tối thích của nấm men là 4 – 6. Trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị môi trường nước quả có độ pH bằng 3 – 3,5 (Lương Đức Phẩm, 1998). * Ảnh hưởng của ánh sáng Ánh sáng là yếu tố kìm hãm hoạt động của nấm men vang. Đặc biệt các tia cực tím trong ánh sáng sẽ giết chết tế bào nấm men, vì vậy quá trình lên men phụ thuộc thời tiết của từng vụ (Bùi Ái, 2003). * Ảnh hưởng của nồng độ rượu Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu là tạo điều kiện cho nấm men phát triển sinh khối, đạt số lượng theo yêu cầu. Song, nấm men cũng thực hiện một quá trình lên men rượu đáng kể (còn phụ thuộc vào chế độ thông không khí). Thường trong dịch nấm men có khoảng 4 – 6% rượu. Nồng độ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men. Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Cùng một môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện cấy giống nhau thì nồng độ rượu ban đầu 1% chưa có ảnh hưởng đến tốc độ và khă năng phát triển của nấm men, từ 4 – 6% đã có ảnh hưởng xấu (Bùi Thị Quỳnh Hoa). * Ảnh hưởng của nguồn nitơ Đa số trong nước quả có các hợp chất nitơ đủ cung cấp cho nấm men. Song, cũng có trường hợp vì hạn hán hoặc tuỳ từng loại quả không đủ nguồn nitơ cho nấm men sinh trưởng. Do đó, cần phải bổ sung thêm nguồn nitơ. Trong trường hợp này người ta thường dùng amon sulfat (NH4)2SO4. Cũng có thể dùng dịch men tự phân cho thêm vào môi trường. Nếu dịch quả quá chua dùng tactrat amon – kali hay amon hydroxyt trung hoà bớt acid. Ngoài nguồn nitơ cũng cần chú ý đến nhu cầu sinh trưởng của nấm men. Nếu thấy men phát triển kém có thể thêm vào 1 lít nước quả 0,2 ml hỗn hợp có thành phần như sau: amon sulfat: 100g/l; vitamin B1: 0,25g/l; canxi pantotenat: 0,25g/l; vitamin H: 0,002g/l. Cũng có thể dùng cao nấm men thay cho hỗn hợp này (Lương Đức Phẩm, 1998). * Ảnh hưởng mật số tế bào nấm men Số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lên men tốt và Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 15 hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm cũng tốt hơn. Nếu lượng tế bào nấm men cho vào quá ít thì tốc độ lên men chậm, sinh khối tế bào nấm men thấp tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Nếu số lượng nấm men quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ cho nấm men phát triển, tế bào nấm men sẽ chết dần, sản phần sinh ra mùi lạ đồng thời phí đi một lượng nấm men. * Ảnh hưởng chất sát trùng Các chất sát trùng dùng trong sản xuất như: formol, Na2SiF6, NaF, CaOCl2…, các muối kim loại nặng, các tia cực tím đều có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men. Tuy nhiên, mỗi một yếu tố có ảnh hưởng khác nhau trong từng điều kiện nuôi cấy và từng chủng nấm men. Chất thanh trùng rộng rãi là SO2 (anhydrit sulphurơ), SO2 là hoá chất được phép dùng trong sản xuất rượu vang hầu hết trên thế giới và nó có tác dụng nhiều mặt: chống oxi hoá, làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn có hại trong đó có vi khuẩn lactic. Lượng SO2 thường dùng là 30 – 120 mg/l, SO2 có tác dụng làm tê liệt các enzym oxi hoá khử. Nếu dùng quá liều rượu sẽ có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích. Nguồn SO2 dùng phổ biến trong ủ rượu vang là hợp chất Na2SO3 (Lương Đức Phẩm, 1998). * Ảnh hưởng của CO2 Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản của nấm men vang. Theo nghiên cứu của Miuler – Thurrau, khi: - Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men đình trệ - Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 1,5% trong lượng CO2 thì nấm men không còn sinh sản nữa Với hàm lượng CO2 như trên, ở nhiệt độ 150C sẽ có áp suất là 7,7 atm, nấm men vẫn sống và tiếp tục lên men kỵ khí (Bùi Ái, 2003). 8. Tiêu chuẩn của nước trong sản xuất rượu Độ cứng của nước không quá 7mg đương lượng/lít, phải trong suốt, không màu, không mùi. Hàm lượng muối không được vượt quá giới hạn sau: Bảng 6. Giới hạn hàm lượng các ion trong nước Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l) Cl¯ 0,5 F 3 SO42- 80 Zn 3 As 0,05 Cu 5 Pb 0,1 Fe 0,3 NO3¯ 40 (Bùi Thị Quỳnh Hoa) Luận văn Tốt nghiệp khoá 28 - 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 16 Không có hoặc chỉ có rất ít các muối kim loại nặng như: Hg2+, Ba2+… Khả năng oxi hoá không quá 2 ml dung dịch KMnO4 (0,01N). Chất cặn không vượt quá 1000 mg/l. Nước mặt sông hồ thường có lượng muối khoáng thấp, dao động._.