Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất nước uống lên men từ trái sơ ri malpighia glabral
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.36 MB, 73 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG
LÊN MEN TỪ TRÁI SƠ RI MALPIGHIA GLABRA L
Trình độ đào tạo: Đại học
Ngành:
Công nghệ thực phẩm
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Thu Thủy
Sinh viên thực hiện:
Phạm Thị Yến
MSSV: 13030199
Lớp: DH13TP
Bà Rịa–Vũng Tàu, năm 2017
74
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do- Hạnh phúc
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Phạm Thị Yến
Ngày sinh: 14/04/1994
MSSV
: 13030199
Lớp: DH13TP
:
Trình độ đào tạo
: Đại học
Hệ đào tạo
: Chính quy
Ngành
: Công nghệ thực phẩm
Chuyên nghành
: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài : Nghiên cứu xây dựng Quy trình sản xuất nước uống lên men từ trái Sơ
ri Malpighia Glabra L
2. Nội dung các phần thuyết minh
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan tài liệu
Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
3. Giảng viên hướng dẫn : TS. Đặng Thu Thủy
4. Ngày giao đề tài: 06/02/2017
5. Ngày hoàn thành đồ án/khóa luận tốt nghiệp: 26/06/2017
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2017
TRƯỞNG NGÀNH CNTP
TS. Đặng Thị Hà
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. Đặng Thu Thủy
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày… tháng… năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
TS. Đặng Thu Thủy
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày… tháng… năm 2017
Giảng viên phản biện
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này do tôi thực hiện, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của
giảng viên hướng dẫn – TS. Đặng Thu Thủy.
Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài
liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi.
Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ luận văn nào trước đây.
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Phạm Thị Yến
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu Quy trình sản xuất
nước uống lên men từ trái Sơ ri Malpighia Glabra L” tôi đã nhận được sự giúp đỡ
tận tình của quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn các giảng viên Viện Kỹ thuật –
Kinh tế biển của trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu đã tận tình hướng dẫn cho tôi
trong thời gian qua.
Tôi xin cảm ơn sâu sắc đến cô Đặng Thu Thủy đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn phụ trách phòng thí nghiệm thầy Nguyễn Văn
Tới đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành các thí nghiệm trong đồ án này.
Sau cùng, xin cảm ơn hội đồng cảm quan đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
làm đồ án.
Vì kiến thức cũng như thời gian còn hạn chế nên bài báo cáo đồ án không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ Thầy
Cô và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2017
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................3
1.1. Đặc điểm và giá trị dinh dưỡng của trái Sơ ri .......................................................3
1.1.1. Nguồn gốc .......................................................................................................3
1.1.2. Đặc điểm hình thái, điều kiện sinh trưởng và phát triển .................................3
1.1.3. Phân loại..........................................................................................................5
1.1.4. Đặc điểm sinh lý .............................................................................................5
1.1.5. Thành phần hóa học của Sơ ri.........................................................................5
1.2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất nước uống lên men ............7
1.2.1. Gốc sinh học của nấm men Saccharomyces cerevisiae ..................................7
1.2.2. Đặc điểm hình thái sinh lý học của nấm men Saccharomyces cerevisiae ......7
1.2.3. Ứng dụng của Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất sản phẩm lên men .9
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................14
2.1. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................14
2.2. Bố trí thí nghiệm .................................................................................................14
2.3. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................17
2.3.1. Phương pháp vi sinh .....................................................................................17
2.3.2. Phương pháp hóa sinh ...................................................................................22
2.3.3. Phương pháp cảm quan .................................................................................24
2.3.4. Phương pháp thống kê ứng dụng và xử lý số liệu ........................................26
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................27
3.1. Kết quả xác định các chỉ tiêu hóa lý của dịch ép Sơ ri .......................................27
3.1.1. Nồng độ chất khô tan (oBx) ..........................................................................29
3.1.2. pH ..................................................................................................................29
i
3.1.3. Acid tổng .......................................................................................................30
3.1.4. Độ nhớt .........................................................................................................30
3.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến mật độ Saccharomyces cerevisiae ........27
3.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô tan đến chất lượng sản phẩm .....30
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến chất lượng sản phẩm .......................................33
3.5. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến chất lượng sản phẩm...........................35
3.6. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian lên men đến chất lượng sản phẩm ...........37
3.5. Quy trình sản xuất nước uống lên men từ trái Sơ ri ............................................39
3.6. Đánh giá chất lượng sản phẩm nước uống lên men từ trái Sơ ri ........................41
3.6.1. Chất lượng cảm quan sản phẩm ....................................................................41
3.6.2. Chỉ tiêu vi sinh vật ........................................................................................41
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN .............................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................45
PHỤ LỤC ......................................................................................................................47
ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của trái Sơ ri ..................................................................7
Bảng 2.1. Thành phần môi trường Sabouraud...............................................................18
Bảng 2.2. Đánh giá mùi của nước uống lên men từ trái Sơ ri .......................................25
Bảng 2.3. Đánh giá vị của nước uống lên men từ trái Sơ ri ..........................................25
Bảng 2.4. Đánh giá độ trong và màu sắc của nước uống lên men từ trái Sơ ri .............26
Bảng 3.1. Nồng độ chất khô tan của dịch ép Sơ ri. .......................................................29
Bảng 3.2. pH của dịch ép Sơ ri. .....................................................................................29
Bảng 3.3. Hàm lượng acid tổng của dịch Sơ ri. ............................................................30
Bảng 3.4. Độ nhớt của dịch Sơ ri. .................................................................................30
Bảng 3.5. Sự thay đổi nồng độ chất khô tan trong thời gian lên men. ..........................31
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô tan đến độ cồn sau quá trình lên men. ....32
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô tan đến điểm cảm quan nước Sơ ri sau quá
trình lên men. .................................................................................................................33
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của pH đến nồng độ chất khô tan trong thời gian lên men. .......34
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của pH đến độ cồn sau thời gian lên men. .................................34
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của pH đến điểm cảm quan trung bình sau quá trình lên men. 35
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến nồng độ chất khô tan trong thời gian lên
men. ...............................................................................................................................36
Bảng 3.12. Ảnh hưởng tỷ lệ nấm men đến độ cồn sau thời gian lên men. ....................37
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến điểm cảm quan trung bình sau quá trình
lên men. .........................................................................................................................37
Bảng 3.14. Sự thay đổi của nồng độ chất khô tan trong thời gian lên men. .................38
Bảng 3.15. Sự thay đổi độ cồn trong thời gian lên men. ...............................................38
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến điểm cảm quan sau quá trình lên men.
.......................................................................................................................................39
Bảng 3.17. Kết quả cảm quan của nước uống lên men từ trái Sơ ri. .............................41
Bảng 3.18. Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước uống lên men từ trái Sơ ri ......................42
iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Hoa Sơ ri ..........................................................................................................3
Hình 1.2. Trái Sơ ri ..........................................................................................................4
Hình 1.3. Trái Sơ ri cắt dọc .............................................................................................4
Hình 1.4. Cấu tạo trái Sơ ri cắt ngang và dọc..................................................................5
Hình 1.5. Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ...................................................7
Hình 1.6. Cấu tạo tế bào nấm men ..................................................................................8
Hình 1.7. Cơ chế quá trình lên men ...............................................................................10
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..................................................................................15
Hình 2.2. Buồng đếm hồng cầu và lamelle ...................................................................18
Hình 2.3. Cách pha loãng mẫu theo dãy thập phân .......................................................20
Hình 2.4. Buồng đếm ở vật kính x4 (a), x10 (b), x40 (c) ..............................................20
Hình 2.5. Tế bào nấm men nhuộm xanh methylen 2 % được quan sát ở vật kính x100
.......................................................................................................................................21
Hình 2.6. Nhớt kế ..........................................................................................................24
Hình 3.1. Đồ thị đường cong sinh trưởng của Saccharomyces cerevisiae. ...................27
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất khô tan trong thời gian lên men. 32
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của pH đến nồng độ chất khô tan trong thời
gian lên men...................................................................................................................34
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến nồng độ chất khô tan
trong thời gian lên men ..................................................................................................36
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước lên men từ trái Sơ ri. ...................40
Hình 3.6. Nước uống lên men từ trái Sơ ri. ...................................................................42
iv
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
MỞ ĐẦU
Hiện nay, khi công nghệ ngày càng phát triển thì các loại nước uống trên thị
trường càng đa dạng hơn về cả chất lượng và chủng loại. Nhu cầu thưởng thức các loại
nước uống từ trái cây cũng tăng lên.
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhu cầu về nước giải khát rất
lớn. Đồng thời Việt Nam cũng là một nước có nguồn trái cây phong phú, đa dạng và
sản lượng dồi dào. Một số loại trái cây như thanh long, vú sữa, xoài cát, chuối, nhãn
được xuất khẩu ra thị trường lớn như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc số
lượng lớn. Bên cạnh đó, một số loại dù đạt tiêu chuẩn VietGAP, GlobalGAP nhưng
vẫn rất khó cạnh tranh ra thị trường thế giới. Đại diện ở miền Nam Việt Nam là trái Sơ
ri. Nhu cầu thị trường trong nước năm 2014 từ khoảng 2.500–3.000 tấn/năm. Trên thế
giới, tại Brazil, năm 2004 đã xuất khẩu các sản phẩm từ trái Sơ ri sang các nước như
Nhật Bản, Hoa Kỳ, Đức, Pháp, khoảng 12.800 tấn.
Sơ ri hay còn gọi là kim đồng nam là “ông vua” cung cấp vitamin C, với hàm
lượng chiếm đến 4–4,5 % khối lượng, rất giàu vitamin A (khoảng 408–1000 IU /100
g) và một số dưỡng chất khác như các vitamin nhóm B, protein và các khoáng chất.
Với công dụng giúp tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, kích thích sự sinh sản
collagen, tốt cho hệ tiêu hóa, giúp giảm cân và một số công dụng khác. Tuy nhiên là
loại trái cây có theo mùa, thời gian bảo quản không dài, dễ hư hỏng, dập nát nên giá trị
dinh dưỡng không cao và giá thành thấp gây nhiều bất lợi cho người trồng và cả người
tiêu thụ.
Mặt khác, trong những năm gần đây nhu cầu về nước uống được chế biến và
sản xuất các sản phẩm từ trái cây ngày một tăng cao. Để giải quyết vấn đề này sản xuất
nước uống lên men từ trái Sơ ri là một giải pháp hữu ích. Nước uống lên men từ trái
cây là một sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có lợi cho sức khỏe, kích thích tiêu hóa
và phù hợp với nhiều lứa tuổi.
Từ yêu cầu trên, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước
uống lên men từ trái Sơ ri Malpighia glabra L” là cấp thiết.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước
Sơ ri lên men, từ đó đề xuất quy trình sản xuất nước uống nói trên.
Ngành Công nghệ thực phẩm
1
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
Để đạt được mục tiêu trên, trong khuôn khổ của đề tài cần thực hiện những nội
dung sau:
- Xác định các chỉ tiêu hóa lý của trái Sơ ri (nồng độ chất khô, pH, độ nhớt, acid
tổng);
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm (nồng độ chất khô, pH, tỷ lệ nấm
men, thời gian nuôi cấy);
- Đưa ra quy trình sản xuất nước uống lên men từ trái Sơ ri;
- Đánh giá chất lượng sản phẩm về tính chất cảm quan và chỉ tiêu vi sinh vật.
Ngành Công nghệ thực phẩm
2
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm và giá trị dinh dưỡng của trái Sơ ri
1.1.1. Nguồn gốc
Sơ ri có tên gọi khoa học là Malpighia glabra L (hay Malpighia glabra Millsp)
là một loại cây bụi hay thân gỗ nhỏ, bắt nguồn từ khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Họ hàng gần nhất với loài M. glabra là loại M. punnicifolia được trồng phổ biến ở
Floria và Texas. Cả hai loại này được gọi chung là Aacerola (hay Barbados cherry)
[3].
Sơ ri chỉ là một loại cây trồng bình thường có nguồn gốc từ Tây Ấn và miền
Bắc Nam Mỹ, cho đến khi trường đại học Y Puerto Rico ở Rio Piedras (Tây Ban Nha)
công bố kết quả phân tích từ trái Sơ ri vào năm 1945: hàm lượng vitamin C trong trái
Sơ ri chiếm đến 4 % (khoảng 4000 mg/100 g trái tươi) nhưng trung bình là 1500 mg
vitamin C, trong kho đó lượng vitamin C trong vỏ cam chỉ khoảng 0,05 %. Lượng
magie, acid pantothenin và kali trong Sơ ri nhiều gấp đôi so với cam. Từ đó Sơ ri được
trồng phổ biến trên khắp thế giới [3].
Ở Việt Nam, Sơ ri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở vùng Đồng
bằng sông Cửu Long. Tại đây Sơ ri được trồng ở khắp các địa phương nhưng tập trung
nhiều nhất ở Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre [3].
1.1.2. Đặc điểm hình thái, điều kiện sinh trưởng và phát triển
Cây Sơ ri có thể cao tới 3 m, với tán lá dày và có gai. Lá thường xanh, dạng
đơn hình trứng – lá mác, dài 5–10 cm, với mép lá nhẵn.
Hình 1.1. Hoa Sơ ri.
Các hoa mọc thành tán với 2–5 hoa cùng nhau, mỗi hoa có đường kính 1–1,5
Ngành Công nghệ thực phẩm
3
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
cm, 5 cánh hoa màu hồng hay đỏ [21].
Hình 1.2. Trái Sơ ri.
Trái Sơ ri có dạng hình tròn, dẹt ở hai đầu, có 3 múi. Vỏ quả nhắn bóng, mỏng,
mềm và rất dễ bị dập. Quả khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khi vàng
cam, thịt quả có màu vàng nhạt, hạt màu trắng ngà. Trọng lượng quả từ 3,8–5,5 g,
đường kính khoảng 1cm, chứa 2–3 hạt cứng. Phần ăn được khoảng 80 % trọng lượng
quả tươi. Nó là loại quả mọng và có vị ngọt, chứa nhiều vitamin C và các chất dinh
dưỡng khác. Mặc dù nó tương tự như quả anh đào, nhưng loài cây này không có quan
hệ họ hàng gì với anh đào thực thụ (Prunus). Quả tương tự như quả chùm ruột. Nước
ép từ quả Sơ ri thường được bổ sung cho nước ép nhiều loại quả khác để làm tăng hàm
lượng vitamin C [21].
Hình 1.3. Trái Sơ ri cắt dọc.
Ngành Công nghệ thực phẩm
4
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
Hình 1.4. Cấu tạo trái Sơ ri cắt ngang và dọc.
1.1.3. Phân loại
Theo kết quả nghiên cứu phân loại thì ở nước ta có hai giống Sơ ri:
Giống Sơ ri chua (Sơ ri Gò Công) là giống đang ưa chuộng vì năng suất cao, có
vị chưa ngọt thích hợp cho người tiêu dùng. Được tiêu thụ trong nội địa, Sơ ri chua
ngọt thích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore,
Hồng Kông, dưới dạng đông lạnh quả tươi.
Giống Sơ ri ngọt (Sơ ri Binh Phú) cho trái nhiều hơn và vỏ bóng đẹp hơn Sơ ri
chua. Sơ ri ngọt cho năng suất cao hơn Sơ ri chua, chủ yếu cung cấp cho thị trường nội
địa (không dùng để xuất khẩu) và sản xuất rượu vang quả.
1.1.4. Đặc điểm sinh lý
Sơ ri là loại cây ăn trái đa niên, có thể sống từ 30–40 năm, ưa nắng, chịu hạn,
phát triển tốt trên đất cát. Trái khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khi
vàng, thịt trái màu vàng nhạt, hạt trắng ngà. Là loại trái mọng nước có vị ngọt, chứa
nhiều nước khoảng hơn 80 %, hàm lượng vitamin C rất cao (chiếm tới 4,5 %) và nhiều
chất dinh dưỡng khác. Cây Sơ ri cho hoa trái quanh năm. Ở điều kiện khí hậu miền
Nam và nhất là đồng bằng Sông Cửu Long, mỗi tháng cho một lứa hoa. Nhiệt độ thích
hợp để cây phát triển là 24–28 oC.
1.1.5. Thành phần hóa học của Sơ ri
Trái Sơ ri rất đa dạng về thành phần hóa học được thể hiện ở bảng 1.1. Nước
chiếm khoảng hơn 80–90 % trọng lượng quả. Hàm lượng nước trong trái Sơ ri tương
đối cao nên gây khó khăn trong quá trình bảo quản vì nước là môi trường thuận lợi để
vi sinh vật hoạt động. Trọng lượng quả từ 3,8–5,5 g, phần quả ăn được chiếm khoảng
Ngành Công nghệ thực phẩm
5
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
80 % trọng lượng quả. Protein chiếm từ 0,68–1,8 %. Lipid hàm lượng không đáng kể
0,18–0,45 %. Có thể nói Sơ ri là loại quả giàu glucid nhất trong các loại trái cây màu
đỏ. Hàm lượng glucid trong Sơ ri ngọt tương đối cao hơn so với Sơ ri chua. Hàm
lượng glucid trong trái Sơ ri chua chiếm 15 % chủ yếu là glucose (2,22 %), fructose
(3,21 %), saccharose và dextrose.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của trái Sơ ri [18].
Thành phần
hóa học
Nước
Hàm lượng g trong 100g
phần ăn được
81,9–91,10
Protein
0,68–1,8
Lipid
0,18–0,45
Glucid
6,98–14,0
Vitamin A
408–1000 IU
Tro
0,77–0,82
Chất xơ
0,6–1,2
Pectin
0,56–0,65
Vitamin B1
0,024–0,04 mg
Vitamin B2
Vitamin B3
0,038–0,079 mg
0,34–0,526 mg
Vitamin C
4500 mg
Ca
8,2–34,6 mg
P
16,2–37,5 mg
Fe
0,17–1,11 mg
*IU (International Unit – đơn vị quốc tế).
Acid hữu cơ chiếm khoảng 1–1,5 % chủ yếu là acid malic, acid citric, acid
tartaric.
Sơ ri được xem như một “siêu trái” bởi vì chứa hàm lượng vitamin C gấp từ
20–30 lần so với cam, trái Sơ ri có thể chứa lên đến 4,5 % vitamin C, còn cam chỉ
chứa khoảng 0,05 % trong một trái cam đã được bóc vỏ. Hàm lượng vitamin C của Sơ
ri thay đổi khác nhau tùy vào độ chín của trái. Trái xanh có hàm lượng vitamin C cao
Ngành Công nghệ thực phẩm
6
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
gấp 2 lần trái chín.
Hàm lượng vitamin A khá lớn chiếm khoảng 408–1000 IU /100 g, và một lượng
nhỏ mỗi loại vitamin nhóm B. Các vitamin nhóm B tuy chiếm một lượng nhỏ nhưng
rất cân đối.
Ngoài ra còn có pectin (0,56–0,65 %) và cellulose (0,6–1,2 %). Hàm lượng tro
chứa trong phần thịt là 0,77–0,82 %.
1.2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất nước uống lên men
Nấm men là tên chung để chỉ những nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sống riêng
lẻ hoặc sống thành từng đám, không di động và sinh sản vô tính chủ yếu bằng hình
thức nảy chồi. Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên như trong đất, nước, lương
thực thực phẩm,... đặc biệt có nhiều trong các loại hoa quả chín, ngọt.
1.2.1. Gốc sinh học của nấm men Saccharomyces cerevisiae
Nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc giới nấm (Eumycophyta), lớp
Ascomycetes, bộ Endomycetes, họ Saccharomycetaceae, giống Saccharomyces và loài
Cerevisiae [7].
Hình 1.5. Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae.
1.2.2. Đặc điểm hình thái sinh lý học của nấm men Saccharomyces cerevisiae
Nấm men là sinh vật đơn bào hiển vi, tế bào cơ bản giống như ở động, thực vât.
So sánh cấu tạo tế bào nấm men với vi khuẩn ta thấy có sự tiến hóa nhảy vọt từ nhân
sơ đến nhân chuẩn. Cùng với sự tiến hóa về nhân và cơ chế phân chia nhân (nhân có
màng, có các thể nhiễm sắc thể, phân bào có tơ,...) ở cơ thể nhân chuẩn xuất hiện
nhiều thể không thấy ở thể nhân sơ, như ti thể, lục lạp,... [1].
Ngành Công nghệ thực phẩm
7
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
Nấm men Sacchamyces cerevisiae thường có dạng hình trứng, hình bầu dục.
Hình dạng nấm men không ổn định, nó phụ thuộc vào tuổi, giống và điều kiện ngoại
cảnh. Ví dụ, trong môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng có hình bầu dục. Trong điều
kiện yếm khí thường có hình tròn, trong điều kiện hiếu khí tế bào có hình dài hơn [1].
Kích thước tế bào nấm men thay đổi rất nhiều từng giai đoạn phát triển. Nhìn
chung, tế bào nấm men to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõ rệt, đường kính khoảng 7
µm; chiều dài 8–12 µm [1].
Trọng lượng riêng của tế bào nấm men không khác mấy so với vi khuẩn (ở nấm
men chỉ số này là 1,055–1,060; ở vi khuẩn: 1,050–1,112) [1].
Hình 1.6. Cấu tạo tế bào nấm men.
Sc- Sẹo chồi, Mi- Ti thể chứa ADN và ARN riêng, Cm- Màng tế bào, N- Nhân,
Cp- Tế bào chất, NL- Chất nhân, D- Thể Gongi Po- Polyphosphat, ER- Lưới nội chất,
Rb- Riboxom (80s), Li- Lipit, V- Không bào,Cw- Vỏ tế bào.
Phát triển tối ưu ở 33–35 oC trong môi trường chứa 10–30 % glucose. Nhiệt độ
tối thiểu là 4 oC trong 10 % glucose và 13 0C trong 50 % glucose, nhiệt độ tối da là
38–39 oC [22].
Có khả năng phát triển ở pH= 1,6 trong HCl; pH= 1,7 trong H3PO4 và pH= 1,8–
2 trong acid hữu cơ, phát triển mạnh nhất trong acid benzoic 100mg/kg ở pH= 2,5–4
và acid sorbic 200 mg/kg ở pH= 4 [22].
Sacchamyces cerevisiae có thể lên men đường glucose, galactose, maltose,
saccharose, rafinose và các dextrin đơn giản, không lên men được lactose, manitol,
Ngành Công nghệ thực phẩm
8
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
không đồng hóa nitrate, không phân giải tinh bột.
Trong tế bào nấm men hầu như chứa tất cả các chất cần thiết cho sự sống như:
protein, glucid, lipid, các enzyme, các vitamin, các acid amine, các khoáng chất. Về
mặt dinh dưỡng nấm men rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B. Sinh
khối nấm men chứa khoảng 70–80 % H2O, 20–25 % chất khô.
1.2.3. Ứng dụng của Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất sản phẩm lên men
a. Cơ sở sinh hóa của quá trình lên men
Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nhất định. Tùy theo
phương pháp lên men mà cho vào lượng nấm men là khác nhau. Thường khi lên men
lượng tế bào nấm men đạt 106–108 tế bào trong 1ml dịch lên men [4]. Vì diện tích bề
mặt của tế bào nấm men lớn (do số lượng tế bào nấm men lớn) nên khả năng hấp thụ
các chất của tế bào nấm men là rất lớn. Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác
có trong môi trường đầu tiên được hấp thu, sau đó được khuếch tán vào trong tế bào
nấm men. Rượu và CO2 được tạo thành theo phản ứng tổng quát sau:
C6H12O6 + 2ADP + 3H3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + H2O
Như vậy sự lên men chuyển đường thành rượu là một dãy quá trình oxy hóa
khử có enzyme trong tế bào tham gia. Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường
ngoài qua màng tế bào nấm men. Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất
mạnh vào trong môi trường. CO2 cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng không lớn.
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 sẽ bám vào tế bào nấm men hình
thành những bọt khí. Bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên tạo thành túi khí
lớn, đến thời điểm nào đó có sự chênh lệch giữa những khối lượng riêng của môi
trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi lên trên bề mặt, do có sự thay
đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng vỡ ra làm cho bọt khí CO2 thoát ra ngoài. Lúc
này tế bào nấm men sẽ bị chìm xuống, quá trình cữ diễn ra liên tục nên tế bào nấm
men chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa tế
bào nấm men và môi trường nên quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh và mạnh hơn.
Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm tăng khả
năng lên men của nấm men [27].
Ngành Công nghệ thực phẩm
9
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
Cơ chế của quá trình lên men được thể hiện chi tiết ở hình 1.7.
Glucose
Hexokinase
Glucose – 6 – phosphat
Phosphoglucose isomenase
Fructose – 6 – phosphat
Phosphofructokinase
Fructose – 1,6 – diphosphat
Aldolase
Glyceraldehyd – 3 – phosphat
Dihydro acetone phosphat
Glyceraldehyd phosphatdehydrogenase
Acid – 1,3 – diphosphoglyceric
Phosphofructokinase
Acid – 3 – phosphoglyceric
Phosphoglycerat–mutase
Acid – 2 – phosphoglyceric
Enoiase
Acid phosphoenolpyruvic
Pyruvat kinase
Acid – enol – pyruvic
Acid pyruvic
Pyruvat–decarboxylase
Ethanal
Aldodeshydrogenase
Ethanol
Hình 1.7. Cơ chế quá trình lên men.
b. Những yếu tố ảnh hưởng của đến quá trình lên men của nấm men Saccharomyces
cerevisiae
Ngành Công nghệ thực phẩm
10
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
- Môi trường nuôi cấy thích hợp cần có đủ nguồn carbon bằng cách bổ sung
đường saccharose để đạt nồng độ chất khô khoảng 16–18 %. Nếu cao hơn thì khả năng
lên men giảm và ngược lại nếu nồng độ đường thấp sẽ không đủ dinh dưỡng cho quá
trình lên men. Thường ở nồng độ từ 30–35 % thì sự lên men không xảy ra [22].
- Nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến goạt động của nấm men, nhiệt độ tối ưu là
28–30 oC, trên 50 oC và dưới 0 oC thì nấm men không hoạt động. Trong thực tế, có thể
ở khoảng nhiệt độ 4–28 oC tùy theo yêu cầu của người sử dụng [22].
- Nấm men có thể phát triển trong môi trường pH= 2–8 nhưng khoảng 4–4,5 là
thích hợp nhất [21]. Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH= 4,2 và cao hơn, khi thấp hơn
mức này chỉ có nấm men phát triển được. Vì thế trong quá trình lên men điều chỉnh
pH < 4, thường là pH= 3,8 là thích hợp nhất, khi đó nấm men phát triển mạnh và hầu
như vi khuẩn không phát triển [22].
- Ảnh hưởng của oxy: Oxy là thành phần quan trọng trong gian đoạn phát triển
sinh khối của tế bào nấm men. Tuy nhiên nó là nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm
trong các công đoạn kế tiếp. Vì lên men là quá trình yếm khí, nhưng lên men trong giai
đoạn đầu nhất thiết phải cho dịch lên men tiếp xúc với oxy để cho nấm men sinh
trưởng và phát triển, khi dịch lên men đã đạt số lượng tế bào nấm men, thì ngăn chặn
dịch lên men tiếp xúc với oxy để nấm men tiến hành quá trình chuyển hóa đường
thành rượu và CO2 [10].
- Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO2: Rượu và CO2 có tác dụng kìm hãm sự
sinh trưởng và khả năng lên men của nấm men. Sự sinh trưởng của nấm men bị chậm
lại khi nồng độ rượu có trong môi trường lên men là khoảng 1%, từ 4–6 % có ảnh
hưởng xấu [10].
- Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men: Số lượng tế bào nấm men cho vào
dịch lên men ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men. Nếu số lượng tế bào nấm men
cho vào thích hợp thì quá trình lên men diễn ra tốt và hiệu suất thu hồi cao, chất lượng
sản phẩm tốt hơn. Nếu số lượng nấm men quá ít thì tốc độ lên men chậm. Sinh khối tế
bào nấm men quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ để nấm men phát triển,
tế bào nấm men chết dần, sản phẩm có mùi vị lạ, phí một lượng nấm men đáng kể
[10].
Ngành Công nghệ thực phẩm
11
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
Vì vậy khảo sát những yếu tố trên để đưa ra tham số thích hợp cho quá trình sản
xuất nước uống lên men là rất quan trọng.
c. Một số ứng dụng của nấm men Saccharomyces cerevisiae
Hai trong những ứng dụng lâu đời nhất của Saccharomyces cerevisiae trong
công nghệ sinh học là đóng vai trò trong việc tạo ra đồ uống có cồn và sản xuất bánh
mì [20].
Rượu vang là một loại đồ uống rất phổ biến được lên men từ trái cây như nho,
táo, dâu, mận, thanh long,... Quá trình lên men rượu vang gồm lên men chính và lên
men phụ. Giai đoạn lên men chính là dùng dịch ép trái cây để lên men thành rượu, độ
cồn đạt được từ 12–15 %V, tiếp đến là giai đoạn lên men phụ diễn ra ít nhất từ 3–4
tháng, thời gian này sẽ tích tụ chất thơm đặc trưng của từng loại rượu vang [4].
Bia là một loại thức uống giải khát có độ cồn nhẹ từ 4–5 %V, có vị đắng dễ
chịu của hoa hublon. Người ta sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae ở dạng
biến chủng để lên men bia. Quá trình lên men gồm lên men chính và lên men phụ. Lên
men chính được thực hiện ở nhiệt độ cao, dịch đường ban đầu thường có nồng độ 9–
12%, sau lên men thì còn khoảng 2–3 %. Giai đoạn lên men phụ được thực hiện ở
nhiệt độ từ 0–5 oC. Ở nhiệt độ lạnh, CO2 được giữ lại làm cho bia trong hơn [4].
Saccharomyces cerevisiae còn có ứng dụng rộng trong nhiều ngành công
nghiệp như trong sản xuất bánh mì, chúng chuyển hóa đường trong bột mì thành rượu
và CO2, chính CO2 là tác nhân làm nở bánh mì, CO2 tạo thành giữ trong các mạng
gluten của bột mì làm bánh mì nở và xốp [4].
Một số ứng dụng khác của Saccharomyces cerevisiae là được sử dụng trong
sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp; sản xuất glycerol, enzyme invertase
và dược phẩm [20].
Ngoài những ứng dụng trong lên men sản phẩm truyền thống trên, sản xuất
nước uống lên men có sử dụng giống Saccharomyces cerevisiae là một trong những xu
hướng khá được quan tâm. Một số đồ uống lên men từ trái cây được nghiên cứu gần
đây như: nước uống lên men từ thanh long, nước uống lên men từ chanh dây, từ xoài,
táo,...
Để góp phần làm đa dạng và phong phú dòng nước uống lên men, đồng thời
Ngành Công nghệ thực phẩm
12
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
giúp làm tăng thời gian bảo quản của trái cây, nghĩa là giảm thiểu sự thất thoát kinh tế
cho người sản xuất và kinh doanh, từ đó nghiên cứu tìm ra quy trình sản xuất nước
uống lên men từ trái Sơ ri có sử dụng Saccharomyces cerevisiae là cần thiết.
Ngành Công nghệ thực phẩm
13
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
Đồ án tốt nghiệp đại học Khóa 2013-2017
DH13TP
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Để xây dựng quy trình sản xuất nước uống lên men từ Sơ ri trong khuôn khổ
của đề tài sử dụng:
- Sơ ri được thu mua từ chợ Rạch Dừa, phường 10, thành phố Vũng Tàu. Dạng
quả màu hồng cam đã đạt độ chín kỹ thuật, quả nguyên vẹn không hư hỏng, dập nát;
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc chủng nấm men nổi, được giữ
trong ống nghiệm, nấm men dạng tiềm sinh, được cung cấp bởi Viện Vi sinh vật và
Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.2. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm tiến hành để nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất nước uống lên
men từ Sơ ri thể hiện ở hình 2.1 được diễn ra từ 06/02/2017 đến 19/06/2017 tại Phòng
thí nghiệm Ngành Công nghệ thực phẩm, Viện Kỹ thuật – Kinh tế biển của Trường
Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu.
Ngành Công nghệ thực phẩm
14
Viện Kỹ Thuật - Kinh Tế Biển
