Nghiên cứu nước trái cây lên men từ Dưa hấu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.31 MB, 92 trang )
Il
JJ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT THỤC PHẨM VÀ MƠI TRƯỜNG
NGUYEN TAT THANH
KHĨA LUẬN TĨT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU NƯỚC TRÁI CÂY
LÊN MEN TỪ DƯA HẤU
PHẠM THỊ KIM PHỤNG
Tp.HCM, tháng 10 năm 2020
*
TÓM TẮT
Dưa hấu (Citrullus lanatus) là một loại trái cây rất phổ biến và quen thuộc đối với
người Việt Nam. Lợi ích từ việc ăn dưa hấu giúp tăng cường hệ miễn dịch, cung cấp
nhiều vitamin A, E, c cho co thể. Tuy nhiên, trong tất cả các loại dưa hấu, dưa hấu Long
An lại được biết đến như một loại dưa hấu nổi bật về độ ngon. Đa dạng hóa sản phẩm
từ dưa hấu Long An nhằm mang lại nhiều lợi ích về kinh tế cho người trồng dưa hấu.
Đẻ tạo ra sản phẩm rượu vang có chất lượng từ dưa hấu Long An, trong quá trình lên
men rượu vang, nghiên cứu tập trung vào: kiếm tra nguyên liệu đầu vào (hàm lượng
chất khơ hịa tan, hàm lượng đường khử, hàm lượng tro, hàm lượng acid, độ ẩm và pH).
Khảo sát nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) trong quá trình lên men. Khảo sát độ pH trong
quá trình lên men. Khảo sát mật độ nấm men Saccharomyses cerevisiae sử dụng trong
quá trình lên men. Ket quả nghiên cứu xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình lên
men rượu vang dưa hấu là: Nồng độ chất khô ban đầu trong dịch lên men tốt nhất là 20
°Bx. Độ pH trong dịch lên men tốt nhất là ở pH = 4.5. Mật độ nấm men trong dịch lên
men đạt mức tốt nhất là 106 tế bào/ml và hàm lượng ethanol đạt mức cao nhất trong quá
trình lên men là 12.5 %v/v.
vi
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP.............................................................. ỉv
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ V
TÓM TẮT..................................................................................................................... vi
ABSTRACT.................................................................................................................vii
MỤC LỤC..................................................................................................................viii
DANH MỤC CHŨ VIẾT TẮT............................................................................... xiỉ
DANH MỤC HÌNH................................................................................................. xiii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................... XV
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... xvi
Chương 1. TĨNG QUAN VỀ NGHIÊN cúu....................................................... 1
1.1. ĐỊNH NGHĨA................................................................................................. 1
1.1.1. Giới thiệu....................................................................................................1
1.1.2. Nguồn gốc.................................................................................................. 1
1.1.3. Đặc điểm..................................................................................................... 1
1.1.4. Cấu tạo....................................................................................................... 2
1.1.5. Phân loại.................................................................................................... 3
1.1.6. Thành phần hóa học.................................................................................. 5
1.1.7. Thành phần giá trị dinh dưỡng............................................................... 6
1.2. GIỚI THIỆU VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE... 7
1.2.1. Giới thiệu.................................................................................................. 7
1.2.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men................................ 8
1.3. Các phương pháp lên men...........................................................................8
1.3.1. Phương pháp lên men noi (Phương pháp bề mặt)................................ 8
viii
1.3.2. Phương pháp lên men chìm (Phương pháp bề sâu).............................. 9
1.4. Cơ chế của quá trình lên men...................................................................... 9
1.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men................................... 11
1.5.1. Nhiệt độ....................................................................................................11
1.6. Trong quá trình lên men rượu vang xảy ra hai quá trình lên men ....11
1.6.1. pH.............................................................................................................. 11
1.6.2. Oxy............................................................................................................ 11
1.6.3. Nong độ cơ chất.......................................................................................12
1.7. Các giai đoạn ciía quá trình lên men....................................................... 12
1.8. Sản phẩm phụ của quá trình lên men...................................................... 13
1.9. Một số nghiên cứu ở Việt Nam và Thế giới............................................ 13
1.9.1. Nghiên cứu ở Việt Nam..........................................................................13
1.9.2. Một số nghiên cứu rượu vang trên Thế Giới....................................... 14
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu...................................................... 15
2.1. NGUYÊN LIỆU............................................................................................ 15
2.1.1. Nguyên liệu chính................................................................................... 15
2.1.2. Nguyên liệu phụ.......................................................................................16
2.2. DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHÁT................................................... 17
2.2.1. Dụng cụ..................................................................................................... 17
2.2.2. Thiết bị...................................................................................................... 18
2.2.3. Hóa chất....................................................................................................18
2.3. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIẾM NGHIÊN cúu........................................ 19
2.3.1. Thời gian nghiên cứu.............................................................................. 19
2.3.2. Địa điểm nghiên cứu............................................................................... 19
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu............................................................ 20
IX
2.4.1. Quy trình cơng nghệ...............................................................................20
2.4.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ lên men.......................................... 21
2.4.3. Quy trình nhân giống nấm men............................................................ 26
2.4.4. Thuyết minh quy trình cơng nghệ nhân giong.................................... 27
2.4.5. Sơ đồ nghiên cứu.................................................................................... 27
2.4.6. Bố trí thí nghiệm..................................................................................... 27
2.5. CỞ SỞ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH........................................... 28
2.5.1. Cơ sở nghiên cứu.................................................................................... 28
2.5.2. Phuơng pháp phân tích.......................................................................... 29
2.6. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SÓ LIỆƯ......................................................... 30
Chương 3. KẾT QƯẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 31
3.1. KẾT QƯẢ KIẾM TRA THÀNH PHẢN NGƯYÊN LIỆU ĐẦU VÀO
31
3.2.
ẢNH HƯỞNG CỦA NỊNG ĐỌ CHẤT KHƠ HỊA TAN TRONG
QUÁ TRÌNH LÊN MEN................................................................................................31
3.2.1. Ành hưởng của nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến sự thay
đổi của nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) và hàm lượng đường khử trong quá trình
31
lên men
3.2.2. Ánh hưởng của nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến độ pH
trong quá trình lên men................................................................................................33
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến mật độ
nấm men trong quá trình lên men............................................................................... 34
3.2.4. Ảnh hưởng cùa nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến hàm lượng
ethanol trong thời gian lên men...................................................................................36
3.3.
ẢNH HƯỞNG CỦA pH TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN........37
3.3.1. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) và
hàm lượng đường khử trong quả trình lên men.........................................................37
X
3.3.2.
Ảnh hưởng của pH ban đầu đến sự thay đồi của pH của dịch quả.....39
3.3.3. Ảnh hưởng của độ pH ban đầu đến mật độ nấm men trong quá trình lên
men
40
3.3.4.
Ảnh hưởng cùa độ pH ban đầu đến hàm lượng ethanol trong quá trình
lên men.......................................................................................................................... 41
3.4.
ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT Độ NẤM MEN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN
MEN................................................................................................................................... 43
3.4.1. Ảnh hưởng của mật độ nấm men đến nồng độ chất khơ hịa tan (Brix)
và hàm lượng đường khử trong quá trình lên men................................................... 43
3.4.2.
Ảnh hưởng của mật độ nấm men đen pH trong quá trình lên men ....44
3.4.3. Ảnh hưởng của mật độ nấm men ban đầu đến sự thay đổi mật độ nấm
men trong quá trình lên men........................................................................................ 46
3.4.4. Ảnh hưởng của mật độ nấm men đến hàm lượng ethanol trong quá trình
lên men
48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 51
XI
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Nghĩa của từ viết tắt
CFU/mL
Colony Forming Units/ mililit
s. cerevỉsiae
Sciccharomyces cerevisicie
G
Gram
Kcal
Kilocalo
Mg
Milogram
pg
Microgram
STT
Số thứ tự
FAO
Tổ Chức Lương Thực và Nông Nghiệp
Liên Hiệp Quốc
xii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Dưa hấu (google)..................................................................................................... 1
Hình 1.2 Hoa dưa hấu (google).............................................................................................. 1
Hình 1.3 Hình dạng trái dưa hấu (google)............................................................................ 2
Hình 1.4 Dưa hấu (google)..................................................................................................... 2
Hình 1.5 Dưa hấu Hắc Mỳ Nhân (google)........................................................................... 3
Hình 1.6 Dưa hấu Sugarbaby (google)..................................................................................3
Hình 1.7 Dưa hấu An Tiêm (google)..................................................................................... 3
Hình 1.8 Dưa hấu Hồng Lương (google)............................................................................. 4
Hình 1.9 Dưa hấu ruột vàng, vàng nghệ (google)............................................................... 4
Hình 1.10 Dưa hấu vỏ vàng ruột đỏ (google)....................................................................... 5
Hình 1.11 Nâm men Saccharomyces cerevisiae................................................................. 7
Hình 1.12 Sơ đồ sinh trưởng và phát triển của nấm men (google)................................... 8
Hình 1.13 Cơ chế phân hủy đường trong quá trình lên men (google)............................ 10
Hình 2.1 Dưa hấu Long An.................................................................................................. 15
Hình 2.2 Nâm men Saccharomyces cerevisiae.................................................................. 15
Hình 2.3 Đường và cơng thức cấu tạo của đường Saccharose......................................... 16
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình cơng nghệ lên men.................................................................... 20
Hình 2.5 Phân loại và lựa chọn............................................................................................ 21
Hình 2.6 Rửa dưa hấu........................................................................................................... 21
Hình 2.7 Tách vỏ dưa hấu....................................................................................................22
Hình 2.8 Ép dưa hấu..............................................................................................................22
Hình 2.9 Lọc dịch ép............................................................................................................ 23
Hình 2.10 Lên men chính..................................................................................................... 24
xiii
Hình 2.11 Lên men phụ........................................................................................................ 24
Hình 2.12 Sản phàm cuối cùng của quá trình lên men..................................................... 26
Hình 2.13 Sơ đồ nhân giống nấm men...............................................................................26
Hình 2.14 Sơ đồ nghiên cứu................................................................................................ 27
Hình 3.1 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến sự thay đổi của
nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) và hàm lượng đường khử trong quá trình lên men....32
Hình 3.2 Sự ảnh hưởng cùa nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến độ pH trong
quá trình lên men................................................................................................................... 33
Hình 3.3 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khơ hịa tan ban đầu (Brix) đến mật độ nấm
men trong quá trình lên men................................................................................................. 35
Hình 3.4 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khơ hòa tan ban đầu (Brix) đến hàm lượng
ethanol trong quá trình lên men........................................................................................... 36
Hình 3.5 Sự ảnh hưởng của độ pH ban đầu đến nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) và hàm
lượng đường khử trong quá trình lên men.......................................................................... 38
Hình 3.6 Sự ảnh hưởng cùa độ pH ban đầu đến độ pH trong quá trình lên men..........39
Hình 3.7 Sự ảnh hưởng của độ pH ban đầu đến mật độ nấm men trong quá trình lên men
................................................................................................................................................. 40
Hình 3.8 Sự ảnh hưởng cùa độ pH ban đầu đen hàm lượng ethanol trong quá trình lên
men..........................................................................................................................................42
Hình 3.9 Sự ảnh hưởng của mật độ nấm men ban đầu đen nồng độ chất khơ hịa tan
(Brix) và hàm lượng đường khử trong q trình lên men................................................ 44
Hình 3.10 Sự ảnh hưởng của mật độ nấm men ban đầu đến độ pH trong quá trình lên
men..........................................................................................................................................45
Hình 3.11 Sự ảnh hưởng của mật độ nấm men ban đầu đến sự thay đổi mật độ nấm men
trong quá trình lên men......................................................................................................... 46
Hình 3.12 Sự ảnh hưởng của mật độ nấm men ban đầu đến hàm lượng ethanol trong quá
trình lên men.......................................................................................................................... 48
XIV
DANH MỤC BANG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của dưa hấu.......................................................................... 5
Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của dưa hấu................................................................... 6
Bảng 2.1 Chỉ tiêu về cảm quan cùa đường Saccharose..................................................... 16
Bảng 2.2 Chỉ tiêu lý- hóa của đường Saccharose...............................................................16
Bảng 2.3 Dụng cụ dùng trong q trình thực hiện thí nghiệm......................................... 17
Bảng 2.4 Thiết bị sử dụng trong quá trình thực hiện thí nghiệm..................................... 18
Bảng 2.5 Hóa chất sử dụng trong q trình thực hiện thí nghiệm.................................. 18
Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm...................................................................................................27
Bảng 2.7 Phương pháp phân tích trong q trình lên men............................................... 29
Bảng 3.1 Thành phần phân tích nguyên liệu đầu vào...................................................... 31
XV
MỞ ĐẦU
1.
Đặt vấn đề
Hiên nay, trên thị trường có rất nhiều loại thức uống từ trái cây trong đó có rượu
vang. Rượu vang là đo uống có con được lên men tự nhiên bằng trái cây, mà vẫn giữ
được giá trị dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho con người. Nó thường được dùng
trong các bừa ăn hằng ngày hoặc các bừa tiệc. Những năm gần đây, rưọu vang dần trở
thành thứ đồ uống được ưa chuộng của nhiều người dân Việt Nam, điều đó cũng giúp
cho thị trường rượu vang Việt Nam cũng như thế giới phát triển mạnh. Trên thị trường
rượu vang thế giới thương hiệu rượu vang cùa Việt Nam cũng đã và đang được quan
tâm rất nhiều. Chúng chứa các thành phần dinh dưỡng quan trọng như nhiều loại đường,
carbohydrates, aldehydes thơm, phenlics, nhiều loại vitamin, khống chất và chất chống
oxy hóa, cũng như các mùi vị thơm đặc trưng từ trái cây, và một so các chất khác (S.
Swami et al, 2014). Rượu có tác dụng tốt cho sức khỏe, hồ trợ tiêu hóa tốt, đặc biệt các
loại rượu đỏ cịn có the phịng bệnh tim mạch và trong rượu khơng có chất béo hay
cholesterol và có nhiều calories. Nước ta, có vùng khí hậu nhiệt đới, nên việc bảo quản
trái cây tươi rất khó, dề hư hỏng, bị thối. Do đó, bên cạnh việc bảo quản trái cây tươi thì
việc chế biến thành các loại thức uống mang lại hiệu quả cao và quan trọng là nâng cao
giá trị sử dụng và phát triển sản phẩm và cả nền kinh tế, phù họp với nhu cầu và thị hiếu
của người tiêu dùng. Dưa hấu là nguồn trái cây rất phô biến ở Việt Nam. Đây là trái cây
rất có giá trị dinh dưỡng và dược liệu, không chỉ dùng để giải khát mà dưa hấu cịn có
nhiều vitamin và khống chất cần thiết cho cơ thể (Ngô Thị Phương Dung & Cộng Sự,
2011). Khi quả chín có thế ăn được và thường được dùng làm món tráng miệng sau bữa
ăn và cịn có thể ăn chung với bừa cơm hằng ngày (K. Innocent and G. Matenda, 2018).
Theo thống kê của FAO, sản lượng dưa hấu ở Việt Nam đứng thứ 20 trên Thế giới vào
năm 2005 (Ngô Thị Phương Dung & Cộng Sự, 2011). Do đó, việc phát triến sản phẩm
từ dưa hấu có the góp phần đa dạng hóa các sản phẩm lên men. Nấm men đóng một vai
trị quan trọng trong quá trinh sản xuất đồ uống có cồn và việc lựa chọn các chủng nấm
men thích họp là điều cần thiết khơng chỉ đe tối đa hóa sản lượng rượu mà còn để duy
XVI
trì chất lượng cảm quan của đồ uống. Lồi nấm men thống trị trong sản xuất đồ uống có
con trên toàn the giới là Saccharomyces cerevisiae (G. Walker and G. Stewart, 2016).
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài này là “Nghiên cứu quá trình lên men rượu vang dưa hấu”
từ đó có the đưa vào sản xuất nhằm nâng cao giá trị sản phấm, vừa đa dạng hóa sản
phẩm từ dưa hấu và tạo ra một sản phẩm lên men có lợi cho sức khỏe và đáp ứng được
nhu cầu tiêu dùng của con người cả trong và ngoài nước.
3. Nội dung nghiên cứu
❖ Mục tiêu tổng
quát
Xây dựng quy trình sản xuất sản phâm rượu vang dưa hấu sử dụng nấm men tự do
trên quy mơ phịng thí nghiệm, từ đó có the đưa ra ứng dụng cho việc mở rộng sản xuất
nhằm đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị trái dưa hấu cùa Long An.
❖
Mục tiêu cụ thê
■
Kiểm tra thành phần nguyên liệu đầu vào.
•
Kiểm tra độ Brix, hàm lượng đường khử, acid, độ ẩm, giá trị pH của
nguyên liệu và hàm lượng tro.
■
Khảo sát nồng độ chất khơ hịa tan (Brix) trong q trình lên men.
■
Khảo sát độ pH trong quá trình lên men.
■
Khảo sát mật độ nấm men Saccharomyces cerevisiae sử dụng trong quá
trình lên men.
4. Phạm vi nghiên cứu
Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong quy mơ phịng thí nghiệm, tại lầu 4 của
trường Đại học Nguyễn Tất Thành.
- Đối tượng: dưa hấu.
- Thời gian nghiên cứu bắt đầu từ 15 tháng 3 năm 2020 và ngày kết thúc là
ngày 05 tháng 10 năm 2020
xvn
Chương 1. TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cứu
1.1. ĐỊNH NGHĨA
1.1.1. Giới thiệu
Thuộc họ: Cucurbitaceae
Tên khoa học: Citrullus lanatus (Romdhane et al, 2017)
Hình 1.1 Dưa hấu
1.1.2. Nguồn gốc
Dưa hấu ban đầu đến từ sa mạc Kalahari, Nam Phi. Vì nó được tìm thấy mọc hoang
ở khắp vùng, sau đó lan rộng ra Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ,
Đức, Mỳ và Indonesia. Nó phát trien nhanh chóng ở nhiệt độ 20°C - 30°C. Dưa hấu
được coi là một trong những loại trái cây phổ biến nhất được tiêu thụ ở Indonesia bởi vì
nó có tính ngon và lành (Sustainable and Development, 2016, Kyriacou et al, 2018).
1.1.3. Đặc điểm
Hình 1.2 Hoa dưa hấu (camnangcaytrong.com )
1
Dưa hấu (Citrullus lanatus) là loại cây dây leo dài, góc cạnh mang lá thùy, gân
phân nhánh, hoa đực và hoa cái riêng biệt. Loại thực vật này thường đơn sắc với hoa
đực (staminate) xuất hiện xen kè với hoa cái (pistillate) theo tỉ lệ 7 đực (staminate): 1
cái (pistillate) (M. Kyriacou et al, 2018).
Hình 1.3 Hình dạng trái dưa hấu (Phương Mai, 2016)
Quả dưa hấu có hình trịn, hình bầu dục hoặc thn dài với kích thước thơng thường
dao động từ 1,5 đến 15 kg. vỏ có màu từ nhạt đến xanh đậm với các sọc có hoa văn
khác nhau. Thịt có the từ trắng, xanh lá cây, vàng, cam đen đỏ (Kyriacou et al, 2018,
Matsum & Nakai, 2009, Romdhane et al, 2017).
1.1.4. Cấu tạo
Hình 1.4 Dưa hấu
Dưa hấu được cấu tạo bởi ba thành phần chính là thịt, hạt và vỏ. Thịt chiếm khoảng
68% tổng khối lượng quả, hạt khoảng 2% và vỏ khoảng 30%. Dưa hấu chứa khoảng 90%
nước, các loại vitamin (A, B, c và E), các khoáng chất (K, Mg, Ca và Fe) và acid amin
(citrulline và arginine). Đặc biệt, dưa hấu còn chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa
như phenolic và lycopene (Romdhane et al, 2017, Martins et al, 2018).
2
1.1.5. Phân loại
Dưa hấu Hắc Mỳ Nhân: Đặc điểm chung của giống này là quả hình oval dài, vỏ
xanh đen, vỏ có hoa văn mờ, ruột đở, ít hạt, hạt nhỏ, độ đường 12% - 14%, khối lượng
quả trung bình 3 - 4 kg (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019).
Hình 1.5 Dưa hấu Hắc Mỹ Nhân (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019).
Dưa hấu Sugarbaby: thụ phấn tự do, cho trái tròn, nặng từ 3 - 7 kg, bọng ruột, vỏ
đen và mỏng (Phạm Hồng Cúc, 2003).
Hình 1.6 Dua hấu Sugarbaby (Thạch Thảo, 2016)
Dưa hấu An Tiêm: là một giống lai, dễ ra hoa, nặng trái, chịu sâu bệnh tốt, năng
suất cao (Phạm Hồng Cúc, 2003).
Hình 1.7 Dưa hấu An Tiêm (Quốc Huy, 2014)
3
■
An Tiêm 94: vỏ sọc xanh đậm, ruột đỏ, thịt chắc, ngon và ngọt nặng 6 -
8kg.
■
An Tiêm 95: vỏ đem sọc mờ, ruột đỏ đậm, thịt chắc, trái giữ được lâu,
nặng 7 - 9kg.
■
An Tiêm 98: vỏ sọc xanh, ruột đỏ, nặng từ 7 - 9kg.
■
An Tiêm 100: vỏ xanh sọc, ruột vàng, không bị nứt trái, nặng 2 - 3kg.
Dưa hấu Hồng Lương: trái tròn, vỏ xanh nhạt, sọc xanh đậm, ruột đỏ, năng suất
cao thích hợp trồng trong mùa vụ hè (Phạm Hồng Cúc, 2003).
Hình 1.8 Dưa hấu Hồng Lương (phanbonbigbio.com)
Dưa hấu ruột vàng, vàng nghệ (Huỳnh Châu) (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019).
Hình 1.9 Dưa hấu ruột vàng, vàng nghệ (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019)
Dưa hấu vỏ vàng ruột đỏ: Dạng quả Hắc Mỹ Nhân, độ đường 12%, khối lượng
trung bình quả 2 - 3 kg (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019).
4
Hình 1.10 Dưa hấu vỏ vàng ruột đỏ (Trần Danh Sửu và Cộng sự, 2019).
1.1.6. Thành phần hóa học
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của dưa hấu ( Nguyễn Cơng Khẩn và Cộng sự, 2007)
Thành phàn
Đơn vị
Hàm lượng
Thành phàn
Đơn vị
Hàm lượng
Nước
g
95.5
Phospho
mg
13
Protein
g
1.2
Kali
mg
187
lipid
g
0.2
Natri
mg
5
Glucid
g
2.3
Kẽm
mg
0.11
Celluloza
g
0.5
Đơng
mg
80
Tro
g
0.3
Vitamin c
mg
7
Đường tổng số
g
6.2
Vitamin Bl
mg
0.04
Galactoza
g
0
Vitamin B2
mg
0.04
Maltoza
g
0.06
Vitamin Bs
mg
0.221
Lactoza
g
0
Vitamin Bó
mg
0.045
Fructoza
g
3.36
Vitamin A
pg
0
Glucoza
g
1.85
Vitamin E
pg
0.05
Sacaroza
g
1.21
Vitamin K
pg
0.1
Sắt
mg
1
p - caraten
pg
303
Magie
mg
15
a - caraten
pg
0
Lycopen
pg
4532
Tryptophan
mg
7
Lysin
mg
64
Phenylalanin
mg
16
Methionin
mg
6
Threonin
mg
28
Cystin
mg
2
Valin
mg
16
5
Tyrosin
mg
12
Leucin
mg
18
Alanin
mg
17
Histidin
mg
6
Acid aspartic
mg
40
Acid
glutamic
mg
65
Glysin
mg
10
Prolin
mg
25
1.1.7. Thành phần giá trị dinh dưỡng
Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của dưa hấu (Innocent and Matenda, 2018)
Chất dinh dưỡng
Giá trị trên
100g
Chất dinh dưỡng
Giá trị trên
100g
Nước (g)
91.45
Vitamin c, tong so acid ascorbic
(mg)
8.1
Năng lượng (kcal)
30
Thiamin (mg)
0.033
Chất đạm (g)
0.61
Riboflavin (mg)
0.021
Lipid (g)
0.15
Niacin (mg)
0.178
Carbohydrate (g)
7.55
Vitamin B6 (mg)
0.045
Chất xơ (g)
0.4
Folate, DAE (pg)
3
Tong số đường (g)
6.2
Vitamin A, RAE (pg)
28
Ca (canxi) (mg)
7
Vitamin E (a -tocopherol) (mg)
0.05
Fe (sắt) (mg)
0.24
Vitamin K (phylloquinone) (pg) 0.1
Mg (magie) (mg)
10
Acid béo, tong acid bão hịa (g)
0.016
p (photpho) (mg)
11
Axit béo, tong khơng bão hòa
đơn (g)
0.037
K (kali) (mg)
112
Zn (kẽm) (mg)
0.1
Na (natri) (mg)
1
6
1.2. GIỚI THIỆU VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE
1.2.1. Giới thiệu
Hình 1.11 Nấm men Saccharomyces cerevisiae (Trần Thị Thắm Hà, 2019)
Saccharomyces cerevisiae là chủng nấm men truyền thống được ứng dụng trong
lên men rượu và cũng quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng do khả năng sản xuất
ethanol và carbondioxide vượt trội từ các loại đường với năng suất, hiệu quả và sản
lượng cao (E. Nevoigt, 2008). Trong quá trình lên men Sacchcưomyces cerevisiae sinh
ra enzyme invectasa có khả năng khử đường sacaroza thành fructose và glucose (Trần
Thị Sô, n.d.). Hầu hết các chủng s. cerevisiae chịu được giá trị pH thấp, hàm lượng
đường và nồng độ ethanol cao, tức là các đặc tính làm giảm nguy cơ ơ nhiễm trong q
trình lên men cơng nghiệp (E. Nevoigt, 2008). Hơn nữa, loại nấm men này khá bền với
các chất ức chế có trong dịch thủy phân sinh khối và có khả năng phát triển yếm khí (E.
Nevoigt, 2008). ớ loại nấm men này có đặc tính riêng về khả năng tạo ethanol, chịu
suníit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị
đặc trưng riêng biệt. s. cerevisiae được coi là một loại nấm men ethanol có the dề dàng
lên men glucose, fructose, mannose, galactose, sucrose, maltose và maltotriose thành
ethanol và carbondioxit (G. Walker and G. Stewart, 2016). ở giai đoạn cuối của quá
trình lên men Saccharomyces cerevisiae bị già đi, kết lắng nhanh tạo thành một lớp nấm
men dày đặc bám dưới đáy bình lên men và làm trong dịch rượu, không tiếp tục chuyển
đường thành ethanol và bị chết rất nhanh ( Huỳnh Xuân Phong &Cộng Sự, 2017).
7
1.2.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển cua nấm men ( Lê Xuân Phương, 2001,
Nguyễn Đức Lượng, 2002)
Hình 1.12 Sơ đồ sinh trưởng và phát triển của nấm men (Nguyễn Đức Lượng, 2002)
Quá trình sinh sản và phát triển của nấm men trong quá trình lên men trải qua bốn
pha:
■ Pha tiềm phát (pha lag): giai đoạn này tế bào làm quen với môi trường, sinh
khối chưa tăng nhiều, chúng tiến hành tong hợp mạnh ADN và các enzyme
chuẩn bị cho sự phân bào.
■ Pha lũy thừa (pha log): đây là giai đoạn phát triển rất nhanh, sinh khối tăng,
kèm theo sự thay đổi mạnh mè của dịch lên men. Kích thước tế bào nấm men
ở pha này nhìn chung cịn nhỏ, vì chúng cịn phải sinh sản đây là giai đoạn
phát trien rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt.
■ Pha cân bằng: số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản bằng
tốc độ chết.
■ Pha suy vong: tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng tế
bào nấm men giảm dần.
1.3. Các phương pháp lên men (Nguyền Đức Lượng, 2002)
1.3.1. Phương pháp lên men nổi (Phương pháp bề mặt)
Phương pháp nuôi cấy bề mặt là phương pháp cổ điển có nhược điểm là tốn mặt
bằng. Nhưng ngày nay, phương pháp được dùng phổ biến ở các nước trên thế giới vì nó
là phương pháp đơn giản, thích hợp với điều kiện sản xuất có trình độ cơ khí hóa chưa
cao. Khi phát triền trong mơi trường lên men vi sinh vật cần oxy để hô hấp và sản phẩm
8
của sự hơ hấp là khí CƠ2, hơi nước, nhiệt lượng tỏa ra xung quanh. Kết quả là nhiệt độ
tăng lên, mơi trường sè khơ dần hoặc ướt thêm, vì vậy trong q trình ni cấy cần phải
quạt đế tăng độ thống khí và giảm nồng độ CO2 giảm nhiệt độ cùa phịng lên men.
1.3.2. Phương pháp lên men chìm (Phương pháp bề sâu)
Khi lên men chìm vi sinh vật được nuôi cấy ở môi trường lỏng và phát triển theo
chiều sâu của môi trường. Trong môi trường lỏng, vi sinh vật phát triển theo đường cong
sinh trưởng, đầu tiên chúng làm quen với mơi trường, lớn lên về kích thước ở pha tiềm
phát, ở pha logarit số lượng vi sinh vật tăng nhanh, sản phẩm trao đổi chất được hình
thành, chất dinh dưỡng giảm nhanh, khí CO2 và hiện tượng tỏa nhiệt làm cho mơi trường
nóng lên, bọt khí noi lên trên bề mặt và thời gian lên men thường vào khoảng 30 - 72
giờ.
1.4. Cơ chế của quá trình lên men (G. Walker and G. Stewart, 2016, Lê Xuân Phương,
2001, Lương Đức Phẩm, 2002, Trần Thị Sô, n.d.)
Trong quá trình lên men, đầu tiên pyruvic acid được tạo, sau đó, bị decarboxyl hố
tạo thành acetaldehyt và CO2 nhờ xúc tác của pyruvate decarboxylase.
CH3COCOOH
------------------------------ ► CH3CHO + CO2(1)
Pyruvat decarboxylase
Pyruvic acid
Sau đó, acetaldehyt bị khử thành ethanol dưới tác dụng xúc tác của
ancoldehydrogenase của nấm men
CH3-CHO+NADH++ H+ «
*
CH3CH2OH + NAD (2)
Alcoldehydrogenase
ớ đây NADH2 tạo thành trong phản ứng oxy hoá glyceraldehyd 3P của q trình
đường phân đóng vai trị chat cho hydro, còn acetaldehyd là chất nhận.
Trong thời kỳ này (thời kỳ cảm ứng), lượng acetaldehyd tạo thành theo phản ứng
(1) cịn ít, khi đó hydro 3P tạo thành được chuyến từ NADH2 tới aetaldehyd glyccerin
3P. Chất này bị khử gốc p nhờ enzyme phosphatase tạo thành glycerol, glycerol là sản
phấm phụ của q trình lên men ethanol trong mơi trường acid.
9
CH2O (P)
CHọO(P)NAD NADH2
. 11
ICHO
Có H12Ơ6----- ► CHOH
CH2OH
1 11 . 11
ICH2OH (P)I CH2OH
ỘHOH vsT CHOH
-—►
Glyceraldehyd 3P
Glycerol 3P
Glycerol
Khi lượng acetaldehyd đã đạt tới mức thì chất này tiếp nhận hydro từ NADH2 đế
chuyển rượu thành ethanol theo phản ứng (2) (thời kỳ tĩnh):
C6H12Ơ6
----- ► CH3CHO + NADH2
----- ►
CH3CH2OH+NAD
Q trình chuyển hóa glucose thành ethanol bởi 5. cerevisỉae có thế được diễn giải
trong phương trình sau:
C6H12Ơ6+2H3PO4+2ADP ----- ► 2CH3CH2OH+2CO2+2ATP+2H2O
Sơ đồ tổng quát của quá trình lên men ethanol:
Glucose
ị llcxokinaza
Glucose -|6 - phosphat
ị Photphoglucoza isomeraza
Fructose - 6 - phosphal
PhosphoFructokinaza
Fructose - 1,6 - diphosphat
ị Aldolaza
___________
r___________________ Triophosphat izomeraza ị
Glyceraldenyd - 3 - phosphat <
-7 Dihydro aceton phosphat
ị Glyceraldchyd phosphatdehydrogenaza
Acid — 1,3, diphosphoglyceric
ị Phosphoglyceratkinaza
Acid - 3 - phosphoglyceric
ị Phosphoglycerat-mutaza
Acid - 2 - phosphoglyceric
,, Enoiaza
Acid phosp locnolpyruvic
,, Pyruvat kinaza
Acid-eno - pyruvic
Acid pyruvic
I Pyruvate - decarboxylaza
Ethanal
ị Aldodcshydrogenaza
Ethanol
Hình 1.13 Co’ chế phân hủy đường của nấm men Saccharomyces cerevisiae (Trần Thị Sô)
10
1.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
1.5.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ lên men cao, thời gian cùa q trình lên men ngắn, hàm lượng ethanol có
thể thấp, nồng độ chất khơ hịa tan cịn sót lại nhiều và hương vị của sản phẩm có khi
khơng tốt. Nhiệt độ càng cao (vượt quá 38°C) thì nấm men sinh sản nhanh hơn, thời gian
lên men ngắn hơn, nhưng khả năng nhiễm khuẩn sè rất cao. Mặt khác nhiệt độ còn ảnh
hưởng rất lớn đen chất lượng của sản phẩm. Khi lên men ở điều kiện nhiệt độ lạnh thì
hương vị của rượu sẽ có mùi vị của trái cây, hàm lượng acid bay hơi thấp hơn, hàm
lượng glyxerin sè tăng (Bùi Văn Tú, 2019).
Trong quá trình lên men rượu vang xảy ra hai quá trình lên men (Nguyễn Đức
Lượng, 2002)
■ Lên men chính: nhiệt độ duy trì của q trình lên men chính thường ở 20°C -
22°c và thời gian lên men từ 10-20 ngày, đối với quá trình lên men ở nhiệt
độ cao khoảng 25°c - 28°c và thời gian lên men từ 6 - 7 ngày.
■ Lên men phụ: nhiệt độ của quá trình lên men phụ 15°c - 18°c, trong quá trình
này thỉ lượng ethanol được tạo thành thấp do quá trình lên men acetic và bắt
đầu hình thành các hợp chất thơm.
1.5.2. pH
Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2,8 - 3,8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt
động được. Vùng pH thích họp của nấm men là 4.5 - 6.5 (G. Walker and G. Stewart,
2016).
1.5.3. Oxy
Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện và chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới
tiến hành lên men rượu, oxy hồn tồn cần thiết như một yếu tố tăng trưởng cho quá
trình sinh tổng hợp acid béo màng (ví dụ, acid oleic) và sterol (ví dụ, ergosterol). Neu
trong mơi trường chứa nhiều oxy, nó sẽ oxy hóa đường thành CO2+ H2O đồng thời sinh
sản rất mạnh, do đó khi muốn có rượu ta phải tạo điều kiện yếm khí (Lê Xuân Phương,
2001).
11
1.5.4. Nồng độ cơ chất
Trong quá trình lên men nồng độ đường thích hợp nằm ở khoảng 10% - 18% đây
là khoảng mà nấm men sinh trưởng phát triến tốt và quá trình lên men diễn ra thuận lợi.
Neu nồng độ đường trong quá trình lên men vượt quá khoảng 10% - 18% thì quá trinh
lên men diễn ra chậm và nồng độ đường thấp hơn thì quá trình lên men không diễn ra,
nồng độ đường ở 30% - 35% thì quá trình lên men bị ức chế (Lương Đức Phẩm, 2002,
Lê Xuân Phương, 2001).
Trong quá trình lên men rượu vang, hai loại đường hịa tan chính là glucose và
fructose, được đồng lên men thành ethanol và carbon dioxide. 5. cerevisiae được biết là
loài ưa glucose, nồng độ glucose ban đầu cao hơn có thế làm giảm hiệu suất chuyến hóa
ethanol (Y. Lin et al, 2014) . Mặc dù fructose được sử dụng đong thời với glucose,
nhưng chất sau sè bị cạn kiệt trước, điều này dần đen sự chênh lệch giữa lượng glucose
và fructose tiêu thụ trong quá trình lên men. Fructose ngọt gần gấp đôi glucose, sự hiện
diện của nó dưới dạng đường dư có ảnh hưởng mạnh hơn nhiều đến vị ngọt cuối cùng
của rượu vang và fructose dư do đó là ngun nhân chính gây ra vị ngọt không mong
muốn trong rượu vang. Fructose dư cao cũng có nghĩa là q trình hình thành lượng
ethanol thấp hơn và có nguy cơ làm hỏng rượu (K. Innocent and G. Matenda, 2018).
1.6. Các giai đoạn của quá trình lên men (Nguyền Đức Lượng, 2002)
Trong quá trình lên men diễn ra hai giai đoạn:
❖
Lên men chính: dấu hiệu đầu tiên của quá trình lên men là xuất hiện những
bọt khí nhỏ CƠ2 xuất hiện bám ở xung quanh bình lên men, quá trình này sẽ diễn
ra mạnh hơn và xuất hiện các bọt khí lớn hơn và lượng CO2 cũng dần thốt ra
ngồi đồng thời hàm lượng chất khơ có trong q trình lên men cũng giảm đi và
đạt giá trị tối thiểu. Sau đó, q trình lên men vang sè yếu dần đi đến khi kết thúc
quá trinh lên men chính, q trình lên men chính cũng là giai đoạn tạo ethanol
cho rượu vang.
❖
Lên men phụ: Mục đích của lên men phụ là làm ôn định chất lượng rượu,
làm sáng trong rượu và làm tăng hương cho rượu. Lên men phụ thường được tiến
hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tiến hành lên men trong giai đoạn lên men
12
chính. Người ta thường tiến hành lên men phụ ờ nhiệt độ 15 -18°c . Trong quá
trình lên men phụ, sự tạo thành ethanol chậm lại rất nhiều, thay vào đó là một
loạt các q trình chuyến hóa phụ đế tạo thành các chất thơm.
1.7. Sản phẩm phụ của quá trình lên men
Nhiều sản phàm phụ cùa quá trình lên men (glycerol, acid cacboxylic, acid pyruvic,
aldehydes, rượu cao hơn, este, hợp chat cacbonyl, acid citric, v.v.) có nguồn gốc từ sự
phân hủy cùa đường, amino acid và acid béo, và nấm men cũng có the biến đổi tiền chất
để giải phóng hương thơm (S. Marsit and s. Dequin, 2015).
1.8. Một số nghiên cứu ờ Việt Nam và Thế giới
1.8.1. Nghiên cứu ở Việt Nam
Bà Tống Thị Ảnh Ngọc và Cộng sự, đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của pH và
chất khơ hịa tan đến q trình lên men rượu từ xơ mít giong Thái Lan. Ket quả nhận
thấy điều kiện thích hợp cho q trình lên men rượu từ xơ mít là pH 4,0 và 23°Bx; cụ
thể sản phẩm thu được có độ cồn cao 15% cũng như lượng đường sót trong dịch lên men
thấp 0,47% sau 9 ngày lên men ( Tống Thị Ảnh Ngọc và Cộng Sự, 2018).
Bà Phạm Thị cẩm Hoa và Cộng sự, đà tiến hành nghiên cứu khảo sát sự ảnh hưởng
của một số yếu tố đen quá trình lên men rượu vang từ trái chùm ruột. Ket quả của nghiên
cứu cho thấy sản phàm thu được tốt nhất khi bo sung nấm men với tỷ lệ 0,2% v/v từ
dịch nấm men đã được hoạt hóa đạt mật so 8 log CFU/mL, điều chỉnh dịch ban đầu đạt
nồng độ chất khơ hịa tan ở 20°Bx, pH 3,5 và tiến hành lên men chính trong 5 ngày cho
sản phẩm rượu vang có độ cồn 12,57% v/v, nong độ chất khơ hịa tan cịn lại là 10,4°Bx
và hàm lượng acid tổng 0,54 g/ml (Phạm Thị cấm Hoa & Cộng Sự, 2017).
Cùng với đó, bà Phạm Thị Thu Thảo và Cộng sự đã tiến hành nghiên cứu được
thực hiện với mục đích phân lập và tuyển chọn nấm men có hoạt tính lên men cao nhằm
ứng dụng lên men rưọư vang thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus). Ket quả
nghiên cứu cho hàm lượng ethanol cao nhất (11,17% v/v) và đường sót thấp nhất
(8,33°Brix). Rượu vang thanh long ruột đỏ lên men từ chủng nấm men BT2.1 với dịch
quả được bo sung đường saccharose ở 22°Brix, pH 4,5, mật so nấm men 106 tế bào/ml
13
