GIỚI THIỆU
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa và thổ nhưỡng đa dạng, là nơi lý tưởng cho việc trồng nhiều loại cây ăn quả Điều này tạo ra nguồn nguyên liệu phong phú cho ngành sản xuất các sản phẩm từ trái cây.
Xoài là loại quả phổ biến tại Việt Nam với giá trị dinh dưỡng cao, nhưng chỉ có theo mùa và dễ dập nát, gây khó khăn trong việc bảo quản và làm tăng giá thành Việc chế biến sản phẩm từ xoài như mứt, bột, nước sốt và rượu vang giúp giải quyết vấn đề này, mang lại lợi ích cho cả người trồng và người tiêu dùng.
Trong những năm gần đây, nhu cầu về đồ uống có cồn tại Việt Nam ngày càng tăng, tạo cơ hội cho việc phát triển sản phẩm từ nguyên liệu sẵn có Rượu vang, mặc dù mới xuất hiện, đang dần được người tiêu dùng ưa chuộng nhờ độ cồn nhẹ và hương vị tự nhiên Tuy nhiên, ngành sản xuất rượu vang vẫn chưa đáp ứng được thị hiếu người tiêu dùng do quy mô sản xuất nhỏ và chất lượng hạn chế Do đó, nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ sản xuất rượu vang là cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm.
Với sự phát triển của thị trường rượu vang, việc nghiên cứu rượu vang xoài trở nên cần thiết nhằm cải thiện công nghệ sản xuất rượu vang và nâng cao giá trị dinh dưỡng của xoài.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Để nghiên cứu và chế biến sản phẩm rượu vang xoài phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng, chúng tôi tiến hành khảo sát với các mục tiêu cụ thể.
1 Khảo sát sự ảnh hưởng của độ chín của nguyên liệu và tỷ lệ pha loãng xoài: nước đến chất lượng sản phẩm.
2 Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan và tỷ lệ nấm men đến chất lượng sản phẩm.
3 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ thanh trùng đến chất lượng sản phẩm.
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU XOÀI
2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm [2], [8]
Cây xoài, thuộc họ điều (Anacardiaceae), là một trong những loại trái cây nhiệt đới quan trọng nhất về mặt kinh tế và văn hoá, đặc biệt ở Châu Á Xuất phát từ chân dãy Himalaya ở đông bắc Ấn Độ, Miến Điện và Bangladesh, cây xoài đã được thuần hóa hàng nghìn năm trước và hiện được trồng rộng rãi ở hầu hết các quốc gia nhiệt đới cũng như một số quốc gia cận nhiệt Tại Việt Nam, cây xoài không chỉ được trồng để lấy quả mà còn được sử dụng làm cây bóng mát, cây cảnh và cây che phủ chống xói mòn đất.
Quả xoài có hình dạng tròn hoặc bầu dục, có thể nặng tới 0,5 kg Thịt xoài chất lượng tốt mang hương vị thơm ngon, trong khi những giống kém chất có vị nhựa thông và kết cấu xơ Ở giữa quả là hạt giống lớn chứa nhân Khi chín, xoài có màu sắc hấp dẫn và vị ngọt, được nhiều người yêu thích và coi là loại quả quý giá.
Về mặt dinh dưỡng có thể cho rằng xoài là loại quả có nhiều chất dinh dưỡng cần cho người nhất là nguồn vitamin A và Vitamin C.
Quả xoài ngoài ăn tươi còn dùng chế biến đồ hộp, làm mứt, pure xoài, nước giải khát, cho lên men làm rượu, làm giấm
Hiện nay, các giống xoài phổ biến trên thị trường ở Việt Nam là:
Xoài Cát Hòa Lộc, xuất xứ từ Cái Bè (Tiền Giang) và Cái Mơn (Bến Tre), là loại xoài có kích thước lớn, trọng lượng từ 350 đến 500 g Quả có hình dáng thon dài, bầu tròn ở phần cuống, và khi chín, xoài có màu vàng chanh rực rỡ Thịt xoài dày, màu vàng tươi, mang đến hương vị ngọt ngào và thơm ngon.
Xoài Cát Chu là giống xoài nổi tiếng, chủ yếu được trồng tại Cao Lãnh, Đồng Tháp Quả có trọng lượng trung bình từ 300 đến 400 gram, khi chín mang vị ngọt với độ Brix trên 18% Thịt xoài ít xơ, mịn và dẻo, tỷ lệ ăn được hơn 70%, trong khi tỷ lệ hạt khoảng 10% Đặc biệt, xoài Cát Chu còn có hương vị thơm ngon, hấp dẫn.
Xoài thơm, chủ yếu được trồng ở Tiền Giang, Đồng Tháp và Cần Thơ, có trọng lượng quả trung bình từ 250 đến 300 gram Vỏ quả có màu xanh thẫm hoặc xanh nhạt, khi chín có vị ngọt, thịt quả mịn và ít xơ.
Xoài bưởi, một loại quả có hình dáng tương tự như xoài cát nhưng kích thước nhỏ hơn, trung bình từ 250 đến 350 gram mỗi quả, có nguồn gốc từ vùng Cái Bè, Tiền Giang Quả này có thịt nhão, vị ngọt vừa phải và đặc trưng với mùi hương nhựa thông.
Ngoài 4 giống trên trong các vườn gia đình còn có các giống xoài tượng xoài Voi, xoài Gòn,
2.2.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng [8], [9]
Giá trị dinh dưỡng của thịt xoài phần ăn được được đề cập ở bảng 2.1.
Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của 100g xoài chín (Phần ăn được)
Chất dinh dưỡng Hàm lượng
Thịt quả có hàm lượng vitamin B, C chiếm 2 – 3%, đường chiếm 20% ( là loại đường đơn được hấp thụ hoàn toàn) acid citric, caroten 15%.
Hạch quả chứa nhiều tinh bột, dầu và tanin.
RƯỢU VANG
Rượu vang là đồ uống được sản xuất từ quá trình lên men tự nhiên của nước hoa quả, không qua chưng cất mà để lắng tự nhiên Quá trình này diễn ra nhờ sự tác động của enzyme từ nấm men, tạo nên hương vị đặc trưng của rượu vang.
Fruit juice contains glucose and fructose sugars, pectin compounds, organic acids (such as tartaric, malic, and succinic acids), their salts, coloring agents, nitrogenous compounds (including proteins and amino acids), vitamins, and mineral salts.
Trong quá trình lên men đường trong dịch quả, nấm men không chỉ tăng sinh khối mà còn tổng hợp các sản phẩm như rượu, khí CO2, glycerin, acid acetic, acid lactic, ethyl acetate, và các alcohol bậc cao Quá trình này cũng tạo ra aldehyde acetic từ các acid amin và các chất peptic bị thủy phân, dẫn đến sự hình thành một lượng nhỏ methanol.
Lên men rượu vang được chia thành hai giai đoạn chính: giai đoạn lên men chính diễn ra ở nhiệt độ từ 20 đến 30℃ trong khoảng 10 ngày hoặc lâu hơn, sau đó dịch lên men bắt đầu lắng cặn và pectin lắng xuống Tiếp theo là giai đoạn lên men phụ ở nhiệt độ từ 15 đến 18℃ Khi cặn đã lắng hoàn toàn, dịch trong sẽ được gạn lọc, tạo ra rượu vang có thể uống được, mặc dù chưa đạt đến độ ngon tối ưu Để cải thiện hương vị, rượu cần được tàng trữ ở nhiệt độ 4℃.
10 ℃ C để vang hoàn thiện hương vị đặc trưng Thời gian tàng trữ có thể là vài tháng vài năm hoặc thậm chí tới hàng chục năm, hàng trăm năm.
Rượu vang được chia thành hai nhóm lớn là nhóm vang có gas và nhóm vang không gas.
2.2.2.1 Nhóm rượu vang không có gas a) Nhóm rượu vang phổ thông: lên men tự nhiên hoàn toàn không bổ sung cồn ethylic trong quy trình công nghệ, được chia thành hai loại:
+ Vang khô: chứa hàm lượng ethanol tích tụ do lên men có thể lên đến
9 – 14% thể tích và hàm lượng đường sót không quá 0,3%.
+ Vang bán ngọt: chứa hàm lượng ethanol tích tụ do lên men có thể lên đến
Rượu vang cao độ có nồng độ ethanol vượt trội so với rượu vang phổ thông, với thể tích từ 9 – 12% và hàm lượng đường sót từ 3 – 8% Để nâng cao hàm lượng ethanol trong quá trình sản xuất, có thể sử dụng cồn tinh luyện Nhóm rượu vang này được chia thành hai loại khác nhau.
+ Vang nặng: có hàm lượng ethanol từ 17 – 20% V, trong đó lượng ethanol tích lũy do lên men không ít hơn 3% V Hàm lượng đường có sẳn trong sản phẩm từ 1 – 4%.
Vang khai vị có hàm lượng ethanol từ 12 – 17% V, trong đó lượng ethanol tích lũy do lên men không dưới 1,2% V Tùy thuộc vào hàm lượng đường, vang khai vị được phân loại thành các loại: khai vị bán ngọt, khai vị ngọt và khai vị rất ngọt.
2.2.2.2 Nhóm rượu vang có gas
Rượu vang có gas tự nhiên được tạo ra từ quá trình lên men, trong đó người sản xuất thực hiện lên men phụ trong chai kín, thùng hoặc hệ thống thùng kín Quá trình này phụ thuộc vào các điều kiện như nhiệt độ và thời gian, giúp tạo ra rượu champagne với nhiều mức độ chất lượng khác nhau.
Rượu vang có gas nhân tạo: người ta tạo ra nhiều loại rượu vang khác nhau theo thị hiếu hoặc yêu cầu cụ thể của thị trường.
2.2.3 Thành phần của rượu vang
Rượu vang có các thành phần như nước, cồn, đường, các chất hòa tan, hàm lượng acid số và bay hơi, vitamin.
Chất lượng nước dùng trong quá trình lên men có ảnh hưởng đáng kể đến công nghệ và sản phẩm cuối cùng Các chỉ số quan trọng cần chú ý bao gồm độ cứng, độ oxy hóa và số lượng vi sinh vật có trong nước.
Nước dùng trong quá trình lên men cần đảm bảo tiêu chuẩn nước uống, không có mùi vị, không màu sắc và trong suốt Các tiêu chí về nước trong sản xuất rượu vang được thể hiện rõ trong Bảng 2.2.
Nước là yếu tố quan trọng trong sản xuất rượu vang, với yêu cầu cụ thể về độ cứng không vượt quá 7 mg đương lượng/L và hàm lượng muối Cl không quá 150 mg/L.
Hàm lượng muối CaSO4 Từ 130 – 200 mg/L
Hàm lượng Fe2 + Không quá 0,3 mg/L
Các muối có gốc NO2 – , NO3 – Không có
Tổng lượng chất khô hòa tan
Không quá 100/ 1mL Không quá 850 mg/L
Nước không cho phép có mặt amoniac và muối của acid nitrite, vết các muối của kim loại nặng Độ oxy hóa của nước không quá 3 mg O2/l.
Hàm lượng đường trong vang nho đỏ thường dao động từ 2 – 3 g/l, trong khi một số loại nho trắng đặc biệt như Basac và Sautemes có thể chứa tới 70 – 80 g/l Đường chủ yếu là fructose và glucose, với một lượng nhỏ galactose Nếu đường được thêm vào trước khi lên men, nó sẽ bị thủy phân thành đường khử, do đó, sự hiện diện của saccharose trong rượu vang thành phẩm có thể cho thấy đường đã được pha thêm Saccharose là một nguồn dinh dưỡng dễ tiêu hóa, cung cấp năng lượng nhanh chóng cho cơ thể và làm tăng glucose huyết trong quá trình tiêu hóa Nó có dạng tinh thể trong suốt, vị ngọt và dễ hòa tan trong nước, với độ hòa tan tăng theo nhiệt độ Saccharose bắt đầu hút ẩm khi độ ẩm không khí đạt ≥ 90%, và nhiệt độ nóng chảy của nó nằm trong khoảng 184 – 186 °C, cung cấp 3,94 kcal/g.
Rượu vang được phân loại dựa trên lượng đường khử còn lại sau quá trình lên men, với các loại như rượu vang khô (dưới 10 g/l), nữa khô (20 – 30 g/l), nữa ngọt (45 – 60 g/l) và ngọt (80 – 110 g/l) Lượng đường khử cao hơn yêu cầu độ cồn tương ứng cũng phải cao hơn để đảm bảo sự cân bằng Cụ thể, độ cồn của rượu khô dao động từ 9 – 11º, trong khi rượu ngọt có độ cồn từ 12 – 13º hoặc cao hơn.
Rượu vang có nhiều đường khử và khi nồng độ cồn thấp, nó dễ bị các loại vi khuẩn yếm khí và hiếu khí tấn công, dẫn đến việc chuyển hóa đường thành acid lactic và giấm, làm mất hương vị của rượu.
Rượu vang chủ yếu được tạo ra từ cồn ethylic, là thành phần chính giúp rượu có độ mạnh Độ cồn tự nhiên của rượu vang thường dao động từ 7 đến 16º, tương đương với việc trong một lít rượu vang có chứa một lượng cồn nhất định.
70 – 160 ml cồn ethylic Cồn ethylic có mùi thơm, vị hơi ngọt giống đường. Độ cồn phổ biến trong rượu vang là 10 – 12º Dưới 10º rượu hơi nhạt,
13 – 14º thì độ cồn hơi cao
NẤM MEN DÙNG TRONG LÊN MEN
Nấm men lên men rượu vang cần có khả năng lên men cao, đạt 18 – 20% V ethanol trong điều kiện tối ưu Chúng phải chịu được nhiệt độ thấp, hoạt động hiệu quả ở 4–10 ℃ C và có khả năng tích lũy 8 – 12% V ethanol trong thời gian ngắn Những nấm men đã được sulfit hóa có thể bắt đầu và hoàn thành quá trình lên men ở pH rất thấp, đồng thời bền vững với ethanol, cho phép lên men trong môi trường có sẵn 8 – 12% V ethanol khi có thêm đường Ngoài ra, những chủng này cũng có khả năng lên men ở nồng độ đường cao, có thể hoạt động hiệu quả khi dịch lên men có nồng độ đường trên 30% và tích lũy được 10 – 13% V ethanol.
Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất nước quả thuộc giống
Các đặc điểm sinh lý:
+ Quá trình lên men: glucose, raffinose; Biến đổi: galactose, maltose, sucrose, trehalose, melibiose.
Đồng hóa các hợp chất như sucrose, maltose, lactate và ethanol, trong khi không đồng hóa nitrate hoặc nitrite Một số chủng vi sinh vật có khả năng biến đổi để phát triển trong môi trường thiếu vitamin, nhưng cần có biotin hoặc thiamin để sinh trưởng.
+ Nhạy cảm tăng trưởng: một số chủng sẽ phát triển ở mức đường cao, không kháng với cycloheximide hoặc NaCl cao.
Dải nhiễm sắc thể: 14 đến 17.
2.3.1 Hình thái và kích thước của nấm men [5]
Nấm men có nhiều hình dạng đa dạng như tròn, oval, hình quả chanh, hình chùy, hình trứng, hình thoi, hình lưỡi liềm, hình tam giác và hình ống Chúng bao gồm các loại nấm men có khuẩn ti thật và khuẩn ti giả, trong đó khuẩn ti giả chưa hình thành sợi rõ rệt và tạo thành chuỗi dài Một số loài nấm men còn có khả năng mọc thành ván trong môi trường lỏng.
Kích thước của tế bào nấm men thay đổi theo từng giống và môi trường nuôi cấy, với kích thước trung bình dao động từ (3x5) đến (5x10) μm, lớn gấp 10 lần so với vi khuẩn.
Vách tế bào của nấm men có cấu trúc phức tạp, bắt đầu từ lớp mỏng và dần dày lên Thành phần chủ yếu của vách tế bào là glucan và mannan, chiếm tới 80%, trong khi protein chiếm từ 10 đến 20% Ngoài ra, vách tế bào còn chứa một lượng nhỏ lipid, polyphosphate, enzyme và sắc tố Đặc biệt, vỏ của nấm men cần có chitin để duy trì tính ổn định và chức năng.
Màng tế bào chất của nấm men, tương tự như ở vi khuẩn, có chiều dài từ 7 đến 8 μm và chủ yếu được cấu tạo từ 50% protein và 20% lipid, cùng với một lượng nhỏ polysaccarit.
Tế bào chất là một thể dịch có chứa:
+ Ti thể chức năng là trạm lưu trữ năng lượng sinh học thường ở dạng ATP
Ribosome là các hạt có chức năng tổng hợp protein, bao gồm hai loại chính là 70S và 80S Ngoài ra, tế bào còn chứa các thể ẩn như không bào và khí khổng, là những túi chứa enzyme, polyphosphate, lipid và ion kim loại Tế bào già thường có không bào lớn hơn so với tế bào non, trong khi các loại hạt chất béo và hạt tinh bột được dự trữ như các chất dinh dưỡng quan trọng.
Nhân tế bào nấm men là nhân thực, có cấu trúc phân hóa rõ ràng và ổn định Nhân này thường có hình tròn, với kích thước đường kính khoảng 2 đến 3 μm khi được kéo dài.
2.3.3 Sinh sản của nấm men [5]
Nấm men chủ yếu sinh sản bằng phương pháp nảy chồi, trong đó tế bào trưởng thành phát triển một chồi nhỏ Một phần nhân của tế bào mẹ sẽ chuyển sang chồi và khi chồi lớn lên, nó sẽ hình thành một nhân mới Cuối cùng, chồi này sẽ tách ra khỏi tế bào mẹ, tạo thành một tế bào mới độc lập.
Một số nấm men sinh sản bằng cách nhân đôi tế bào giống như vi khuẩn, trong khi đó, nấm men cộng sinh sản thông qua bào tử, cho phép tế bào nấm men tạo thành hai cá thể mới.
Nấm men có khả năng sinh trưởng nhanh chóng, với thời gian thế hệ khoảng 30 đến 40 phút Quá trình sinh sản của chúng diễn ra khi 4, 6 hoặc 8 bào tử kết hợp với nhau, tạo thành túi bao tử và sau đó tách ra thành các tế bào mới.
2.3.4 Nguồn dinh dưỡng của nấm men [5]
Nguồn dinh dưỡng cacbon cho nấm men bao gồm đường, dẫn xuất rượu, acid hữu cơ, amino acid, peptid và hydrocarbur Hầu hết các loài nấm men rượu vang lên men chủ yếu từ glucose, fructose, saccharose và galactose, trong khi phenol được sử dụng một phần Tuy nhiên, lactose, melibiose, pentose, dextrin và tinh bột hoàn toàn không được nấm men đồng hóa.
Theo cường độ sử dụng glucose và fructose đến thời điểm mà nấm men để lên men được 50% glucose người ta chia làm 3 nhóm
+ Nhóm thích glucose: lên men glucose từ 80 đến 85% phần lớn là các loại thuộc giống saccharomyces.
+ Nhóm thích fructose: trong giai đoạn này chỉ sử dụng 5 đến 10% glucose
+ Nấm men thích cả 2 loại đường: đến khi sử dụng được 50% glucose thì cũng thấy tiêu hóa được 40 đến 60% fructose
Acid hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của nấm men, có khả năng kích thích hoặc ức chế sự sinh trưởng Chúng cũng có thể là nguồn cacbon và năng lượng duy nhất cho hoạt động sống của nấm men.
Các sản phẩm trung gian của vòng Krebs như acid pyruvic, acid acetic, acid citric, acid fumaric và acid nitric có thể được nấm men sử dụng làm nguồn cacbon duy nhất Tuy nhiên, tốc độ sinh trưởng của nấm men trong môi trường acid này thấp hơn so với môi trường chứa glucose.
Các acid béo không bão hòa như acid oleic, acid linoleic, acid palmitic và acid arachidonic đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nấm men trong điều kiện kị khí Men rượu vang có thể sinh sản tự do trong môi trường kị khí nếu được bổ sung một acid béo chưa bão hòa và sterin Khi sử dụng các acid hữu cơ khác nhau làm nguồn carbon, CO2 trở thành chất hoạt động sinh học liên kết với các hợp chất trung gian, đặc biệt thể hiện rõ trong quá trình lên men champagne bão hòa CO2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN
Nấm men phát triển tốt trong môi trường hiếu khí, nhưng khi gặp điều kiện rò khí, chúng bắt đầu quá trình lên men Trong quá trình này, nấm men hấp thụ đường và chất dinh dưỡng, chuyển hóa đường thành acid pyruvic, là cơ chất đầu tiên để tạo ra rượu ethylic Khi ethylic và CO2 được hình thành, chúng thoát ra ngoài và khuếch tán vào môi trường xung quanh Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men dao động từ 20 đến 30 ℃.
Để sản xuất rượu ethylic Acetaldehyde, cần thêm một lượng tế bào nấm men nhất định vào môi trường lên men, với số lượng nấm men thay đổi tùy thuộc vào phương pháp lên men Thông thường, số lượng tế bào nấm men phải lớn hơn một trăm triệu tế bào trong mỗi ml dịch lên men, vì diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn Đường và các chất dinh dưỡng trong môi trường lên men được hấp thụ qua bề mặt nấm men trước khi khuếch tán vào bên trong tế bào Quá trình này dẫn đến sự hình thành rượu và CO2.
C6H12O6 + 2ADP + 3H3PO4 ⇌ 2C2H5OH +2CO2 + 2ATP + H2O
Lên men ethanol được chia làm 2 thời kỳ:
Thời kỳ cảm ứng là giai đoạn đầu của phản ứng, trong đó sản phẩm chính là glycerin Trong giai đoạn này, hàm lượng acetaldehyde (CH3CHO) chưa đủ để nhận hydro từ alcoldehydrogen, dẫn đến việc hydro được chuyển cho phosphoglyceraldehyde để tạo ra phosphoglycerin Phosphoglycerin sau đó bị thủy phân, giải phóng acid phosphoric và glycerin.
Trong thời kỳ tĩnh, lượng acetaldehyde gia tăng đáng kể, dẫn đến việc hydro từ enzyme alcohol dehydrogenase chuyển hóa sang acetaldehyde (CH3CHO) theo phản ứng (2) Kết quả của quá trình này chủ yếu tạo ra ethanol và CO2.
2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [1]
2.4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường [1]
Nấm men có khả năng lên men các đường đơn giản như maltose và saccharose, nhưng cần bổ sung thêm thức ăn cần thiết như muối amon, muối phosphat và đạm như ure trong quá trình lên men Nồng độ đường lý tưởng để nấm men hoạt động hiệu quả là từ 18 – 22% Nếu nồng độ đường vượt quá 30 – 35%, quá trình lên men sẽ bị đình chỉ do áp lực thẩm thấu lớn, làm hỏng trạng thái sinh lý của nấm men và kéo dài thời gian lên men với lượng đường sót cao Ngược lại, nếu nồng độ đường quá thấp, nấm men sẽ không có đủ cơ chất để hoạt động, dẫn đến lượng đường sót không đạt yêu cầu.
2.4.2.2 Ảnh hưởng của pH môi trường [1] pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men Nấm men có thể phát triển trong môi trường pH từ 2 - 8 nhưng thích hợp nhất từ 4 - 4,5 Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2 và cao hơn, khi thấp hơn mức này chỉ có nấm men có thể phát triển được Vì thế trong quá trình lên men nên điểu chỉnh pH < 4 Khi pH
Nấm men phát triển kém ở pH 3,8, trong khi vi khuẩn lại phát triển mạnh Ngược lại, ở pH 5, phản ứng chuyển hóa tạo glycerin diễn ra Để tạo pH thích hợp cho môi trường nuôi cấy nấm men, người ta thường bổ sung acid citric, một loại acid không ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men, nhằm điều chỉnh pH trong quá trình lên men.
Nấm men trong quá trình lên men nước quả được xem là vi sinh vật hiếu khí tùy tiện, hoạt động sinh sản mạnh mẽ hơn khi có oxy, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của sinh khối Ngược lại, trong môi trường thiếu oxy, nấm men chuyển sang hô hấp kỵ khí, sản phẩm chủ yếu lúc này là ethanol Cả hai hình thức hô hấp đều liên quan mật thiết đến nguồn đường có trong môi trường lên men.
2.4.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO 2 [1]
Rượu và CO2 có tác động tiêu cực đến sự sinh trưởng và khả năng lên men của nấm men Nồng độ rượu 1% làm chậm sự phát triển của nấm men, trong khi nồng độ từ 4-6% gây ảnh hưởng xấu Hầu hết nấm men chỉ có thể lên men hiệu quả trong khoảng nồng độ rượu từ 12-14%, với một số ít có khả năng hoạt động ở nồng độ 17-20% Mặc dù CO2 ức chế quá trình lên men, việc thoát khí CO2 lại hỗ trợ tích cực cho quá trình này.
2.4.2.5 Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men [1]
Số lượng tế bào nấm men trong dịch nấm men có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, với mật độ gieo cấy cao giúp thiết lập cân bằng động nhanh hơn Tỷ lệ nảy chồi thấp dẫn đến cường độ trao đổi chất của tế bào nấm men giảm, từ đó giảm lượng sản phẩm bậc hai và nâng cao chất lượng nước uống Mặc dù tốc độ sinh sản tương đối nhỏ, nhưng nếu gieo cấy vượt quá 70.10^6 tế bào/ml dịch lên men, hiệu quả sẽ giảm do sự cạnh tranh giữa các tế bào nấm men và tăng chi phí cho quá trình nhân giống.
Số lượng tế bào nấm men cần được cân nhắc kỹ lưỡng; nếu quá ít, tốc độ lên men sẽ chậm, trong khi nếu quá nhiều, môi trường sẽ không đủ cho nấm men phát triển, dẫn đến chết tế bào và sản phẩm có mùi vị lạ Để đạt hiệu quả tối ưu, nấm men cần được phân bố đồng đều trong dịch lên men, điều này phụ thuộc vào cường độ khuấy đảo Cường độ khuấy đảo cao giúp rút ngắn thời gian lên men nhưng cũng sinh ra nhiều sản phẩm bậc hai, do đó cần điều chỉnh khuấy đảo một cách hợp lý.
2.4.2.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất [1]
Nhiệt độ cao làm giảm thời gian lên men và tăng mật độ lên men tối đa, dẫn đến sản phẩm bậc hai nhiều hơn và sinh khối cao hơn, nhưng cũng đồng nghĩa với tỷ lệ chết và tốc độ thối hóa tăng Ở nhiệt độ thường, nếu áp suất trong thiết bị lên men vượt quá 3 – 4 KG/cm², quá trình lên men sẽ bị đình chỉ, do đó áp suất nên giữ dưới 1 KG/cm² Trong giai đoạn đầu, áp suất cao làm giảm sinh khối và gia tăng tốc độ thoái hóa, trong khi ở giai đoạn gần kết thúc, việc tăng áp suất không ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men mà còn giúp hạn chế oxy hóa và cải thiện độ bền của sản phẩm.
NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương (2009) về quy trình sản xuất rượu vang từ xoài, giống xoài ghép có trọng lượng trung bình 291,5 g và tỉ lệ thịt quả 73,59% được chọn làm nguyên liệu Enzyme pectinase được bổ sung với tỉ lệ 3 ml pectinase/100 g thịt quả, đạt hiệu suất trích ly cao nhất là 93,68% Sản phẩm có các chỉ tiêu hóa lý gồm pH = 3,648 và nồng độ chất khô 22° brix, với tỉ lệ nấm men giống là 8,472% Thời gian lên men được thực hiện trong 07 ngày.
Nghiên cứu của tác giả Lê Hoàng Thông trong đề tài “Lên men rượu vang xoài”
Nghiên cứu năm 2009 đã sử dụng Xoài cát Hòa Lộc và Xoài cát Chu làm nguyên liệu chính để sản xuất rượu vang xoài Dịch lên men chứa 35% xoài, với hàm lượng chất khô hòa tan đạt 25° brix, pH được điều chỉnh về 4,5 và nhiệt độ lên men duy trì ở 25°C Sử dụng 0,1% nấm men khô, sản phẩm rượu vang đạt độ rượu 18% thể tích, ° brix sau lên men là 7,2, pH là 4, và hàm lượng acid số là 0,69%.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu về quy trình sản xuất rượu vang xoài được thực hiện từ ngày 26 tháng 2 năm 2018 đến ngày 31 tháng 5 năm 2018 tại phòng thí nghiệm của Khoa Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sinh học, Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ.
NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
- Xoài: Giống xoài Cát Chu được mua tại siêu thị Big C Cần Thơ(Hình pc-1.3)
- Nấm men: Chủng nấm men Saccharomyces Bayanus BV 818 mua tại Thành phố Hồ Chí Minh Nhà sản xuất Angle (Hình pc-1.4)
- Đường: Sử dụng đường Tsu Độ tinh khiết 99.9% Sản phẩm của Công ty mía đường Thành Thành Công Tây Ninh (Hình pc-1.5)
Pipet Ống bóp cao su
Bảng 3.1 Thiết bị sử dụng
Tủ cấy vi sinh vật
Trung Quốc Trung Quốc Đức Nhật Bản
Bảng 3.2 Hóa chất sử dụng
Tên hóa chất Xuất xứ Trạng thái Độ tinh khiết
Na2CO3 Trung Quốc Khan 99.2%
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.3.1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu
Phối chế Ép dịch quả
Vỏ, hạt Đường ( 20 -22 bx), nấm men(0,03 –
Hình 3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu vang xoài dự kiến
Nguyên liệu quan trọng để sản xuất xoài chất lượng là thu hoạch vào đúng thời vụ, khi trái đạt độ chín kỹ thuật Vào thời điểm này, xoài cần có tỷ lệ cân đối giữa hàm lượng đường và acid, đảm bảo phù hợp cho mục đích sản xuất.
Để xử lý sơ bộ, quả xoài được gọt vỏ, loại bỏ các phần hư hỏng và hạt, sau đó rửa sạch với nước Tiếp theo, quả xoài được ép bằng máy để thu được dịch quả, sau đó phối trộn với nước theo tỷ lệ đã khảo sát.
Phối chế dịch lên men :
Mục đích: tạo môi trường phù hợp cho nấm men hoạt động chuẩn bị cho quá trình lên men.
Để thực hiện quy trình lên men, cần điều chỉnh hàm lượng chất khô và chất khô hòa tan đạt 20 – 24 °Brix pH của dịch quả cũng cần được điều chỉnh về khoảng 4 – 4,5; nếu pH < 4, bổ sung Na2CO3 để trung hòa, còn nếu pH > 4, thêm acid citric Thanh trùng dịch quả bằng sodium hydro sulfit trong 2 giờ Cuối cùng, bổ sung nấm men với tỷ lệ 0,03 – 0,05% sau khi đã hoạt hóa nấm men bằng nước cất trong 30 phút.
Lên men: cho dịch lên men vào chai thủy tinh hình trụ có nắp đậy và ống dẫn khí ra ngoài Lên men trong 7 – 10 ngày.
Lọc là quá trình loại bỏ hoàn toàn sinh khối nấm men còn sót lại, cùng với các cặn mịn, pectin và protein, rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm không bị hư hỏng và đục Sau khi lọc, sản phẩm sẽ được chiết rót vào các bao bì thủy tinh với nhiều hình dạng và dung tích khác nhau, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng Trong quá trình rót, đóng nắp và dán nhãn, cần đảm bảo không có biến đổi đáng kể nào xảy ra, và phải thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật.
Thanh trùng: tiêu diệt toàn bộ tế bào nấm men và vi sinh vật có trong dịch lên men đình chỉ quá trình lên men Thanh trùng ở 70 – 80℃C trong 10 – 20 phút.
3.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của độ chín nguyên liệu và tỷ lệ pha loãng xoài: nước đến chất lượng sản phẩm
Mục đích của thí nghiệm là xác định độ chín của nguyên liệu và tỷ lệ xoài, nước phù hợp nhất cho sản phẩm, vì các mức độ chín khác nhau sẽ ảnh hưởng đến thành phần hóa học và hương vị của nguyên liệu.
Thí nghiệm 2 nhân tố được bố trí tương tác hoàn toàn ngẫu nhiên.
Nhân tố A là Độ chín (° brix) của nguyên liệu được chia thành ba nghiệm thức A1, A2, A3 với ° brix của xoài lần lượt là: 9 ± 0.5, 12 ± 0.5, 15 ± 0.5° brix
Nhân tố B là Tỷ lệ dịch quả:nước được bố trí thành ba nghiệm thức B1, B2, B3 với tỷ lệ dịch xoài:nước lần lượt là 1,5:1; 1:1; 1:1,5
Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần
Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
Phối chế dịch lên men Ép lấy dịch quả
Xoài được phân loại, gọt vỏ, cắt nhỏ sau đó ép lấy nước và tiến hành pha loãng nước xoài nguyên liệu theo tỷ lệ như sơ đồ hình 3.5
Để đạt được nồng độ chất khô (Bx) là 22º Brix cho dung dịch xoài trước khi lên men, cần bổ sung đường vào các nguyên liệu Đồng thời, điều chỉnh pH của nguyên liệu trước lên men bằng Na2CO3 để pH đạt 4,5.
Thanh trùng dung dịch bằng Sodium hydro sunfic với liều lượng 122 mg/l trong 2 giờ.
Hoạt hóa nấm men Cấy men giống vào các bình thanh trùng với tỷ lệ 0,05% men so với thể tích dịch xoài.
Thời gian lên men: 7 ngày
Nhiệt độ lên men: nhiệt độ phòng.
Sau khi lên men lọc trong và thanh trùng ở 75 ℃ trong 10 phút
Chỉ tiêu theo dõi Độ cồn của dung dịch sau lên men (℃ V)
Hàm lượng chất khô hòa tan hòa tan của dung dịch sau lên men ( ℃ brix)
Hàm lượng đường của dung dịch sau lên men (%)
Hàm lượng hàm lượng acid của dung dịch sau lên men (%) Đánh giá cảm quan màu sắc và độ trong, mùi, vị của sản phẩm (Điểm)
3.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan và tỷ lệ nấm men đến chất lượng sản phẩm
Mục đích của thí nghiệm là xác định hàm lượng đường tối ưu cho quá trình lên men, nhằm tạo ra hương vị tốt cho sản phẩm cuối Đồng thời, thí nghiệm cũng nhằm tìm ra tỷ lệ nấm men bổ sung phù hợp để đạt được quá trình lên men hiệu quả nhất.
Thí nghiệm 2 nhân tố được bố trí tương tác hoàn toàn ngẫu nhiên.
Nhân tố C là Hàm lượng chất khô hòa tan hòa tan ( ° brix) của dịch trước lên men được bố trí với 3 nghiệm thức C1, C2, C3 lần lượt là 20, 22, 24 ° brix
Nhân tố D là Hàm lượng nấm men được bố trí với 3 nghiệm thức D1, D2, D3 là tỷ lệ dịch men giống lần lượt là 0,03% men; 0,05% men; 0,07% men
Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
Hình 3.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình tương tự như thí nghiệm 1 nhằm sản xuất rượu vang từ xoài, trong đó độ chín của xoài và tỷ lệ nước được xác định là nghiệm thức tối ưu.
Bổ sung đường và nấm men đã hoạt hóa vào dung dịch xoài trước lên men theo nhân tố C và D để khảo sát như sơ đồ hình 3.6.
Phối chế dịch lên men Ép lấy dịch quả
Chỉ tiêu theo dõi Độ cồn của dung dịch sau lên men ( ℃ V)
Hàm lượng chất khô hòa tan hòa tan của dung dịch sau lên men ( ℃ brix)
Hàm lượng đường của dung dịch sau lên men (%)
Hàm lượng hàm lượng acid của dung dịch sau lên men (%) Đánh giá cảm quan màu sắc và độ trong, mùi, vị của sản phẩm (Điểm)
3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ thanh trùng đến chất lượng sản phẩm
Mục đích của quá trình thanh trùng là tiêu diệt hoàn toàn tế bào nấm men có trong dịch lên men, nhằm ngăn chặn quá trình lên men Thí nghiệm được thực hiện để xác định thời gian và nhiệt độ thanh trùng tối ưu cho sản phẩm.
Thí nghiệm 2 nhân tố được bố trí tương tác hoàn toàn ngẫu nhiên.
Nhân tố E là nhân tố thời gian thanh trùng được bố trí thành 3 nghiệm thức E1,
E2, E3 với thời gian thanh trùng lần lượt là 15 phút, 20 phút, 25 phút
Nhân tố F là nhiệt độ thanh trùng được bố trí thành 3 nghiệm thức F1, F2, F3 với nhiệt độ thanh trùng lần lượt là 70 ℃ , 75 ℃ , 80 ℃
Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
Thí nghiệm được bố trí như hình 3.7
Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình tương tự như thí nghiệm 1 để sản xuất rượu vang, sử dụng xoài chín và lượng nước tối ưu Hàm lượng đường và nấm men đã được kích hoạt được bổ sung vào dung dịch trước khi lên men, theo nghiệm thức tối ưu của thí nghiệm 2 Thời gian và nhiệt độ thanh trùng được thiết lập theo sơ đồ trong Hình 3.7 để tiến hành khảo sát.
Mật số vi sinh vật tổng số, mật số nấm men (CFU/ml) Độ cồn của sản phẩm ( ℃ V)
Hàm lượng đường của sản phẩm (%) Đánh giá cảm quan màu sắc và độ trong, mùi, vị của sản phẩm.(Điểm)
Hình 3.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ
Bảng 3.3 Các phương pháp đánh giá chỉ tiêu
Chỉ tiêu Phương pháp đánh giá
Phương pháp xác định hàm lượng đường khử sử dụng thuốc thử DNS, trong khi hàm lượng acid được xác định bằng phương pháp trung hòa Để đo độ cồn, người ta áp dụng phương pháp xác định độ cồn bằng rượu kế.
Mật số vi sinh vật hiếu khí Đếm đĩa thạch môi trường PCA
Mật số nấm men, nấm mốc Đếm đĩa thạch môi trường MA Đánh giá cảm quan Phương pháp cho điểm
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Tất cả các số liệu thu thập được xử lý trên phần mền Excel và thống kê trên Statgraphics Centurion XV 15.1.02.
Số liệu là kết quả trung bình của 3 lần lặp lại
Phân tích phương sai Anova, sự khác biệt các giá trị trung bình LSD ở mức ý nghĩa 5%
