phân lập và tuyển chọn nấm men trong sản xuất rượu vang ca cao
i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên: Đào Kim Ngọc Khóa: 2009 – 2013 Khoa: Hóa học và công nghệ thực phẩm. Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Đề tài đồ án Phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao 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 3. Giảng viên hướng dẫn ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh 4. Ngày giao đề tài đồ án 15/03/2013 5. Ngày hoàn thành đề tài đồ án 08/07/2013 Vũng Tàu, ngày 15 tháng 07 năm 2013 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) ii Đồ án đính kèm theo đây, với tên đề tài: “Phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao” do Đào Kim Ngọc thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm đồ án thông qua. Vũng Tàu, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện GV phản biện GV hướng dẫn (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo khoa, quý Thầy, Cô giảng dạy đã quan tâm giúp đỡ, cố vấn cho tôi những kiến thức chuyên môn. Tôi xin chân thành cảm ơn cô Phạm Thị Hữu Hạnh đã tận tình tạo điều kiện, giúp đỡ và định hướng cho tôi trong quá trình tìm hiểu tài liệu và hoàn thành bài báo cáo này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Minh Nhựt - quản lý phòng thí nghiệm của khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã hỗ trở, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời, tôi xin cảm ơn chú Trịnh Văn Thành – Giám đốc công ty TNHH Thành Đạt đã cung cấp nguồn nguyên liệu nước ca cao để tôi hoàn thành đồ án. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn ba, mẹ, người thân cùng bạn bè đã quan tâm, chăm sóc, nuôi dưỡng và động viên tôi trong suốt thời gian qua. Tuy nhiên, trong quá trình làm đề tài và hoàn thành báo cáo tôi không tránh khỏi sai sót và khuyết điểm, kính mong sự góp ý của quý thầy cô để tôi có thể hoàn thiện mình hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Đào Kim Ngọc iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án này là do tôi tự tính toán và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của cô ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh. 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. Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỹ luật theo quy định. Sinh viên thực hiện (ký tên) Đào Kim Ngọc v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học của nước ca cao 5 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của nấm men 14 Bảng 2.1. Thành phần môi trường Hansen 33 Bảng 3.1. Sự thay đổi độ Brix 48 Bảng 3.2. So sánh các nghiệm thức nấm men 48 Bảng 3.3. Mật số tế bào nấm men trong quá trình huấn luyện giống 49 Bảng 3.4. Mật số tế bào nấm men trong quá trình nhân giống 50 Bảng 3.5. Sự thay đổi độ Brix 52 Bảng 3.6. So sánh các nghiệm thức nấm men 52 Bảng 3.7. Hàm lượng rượu tạo thành 53 Bảng 3.8. Bảng so sánh các nghiệm thức nấm men 53 Bảng 3.9. Sự thay đổi pH 55 Bảng 3.10. So sánh các nghiệm thức nấm men 55 Bảng 3.11. Mật số tế bào nấm men 56 Bảng 3.12. So sánh các nghiệm thức nấm men 56 Bảng 3.13. Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan 58 vi DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình Hình 1.1. Cây ca cao 3 Hình 1.2. Cấu tạo quả ca cao 3 Hình 1.3. Giống Forastero 4 Hình 1.4. Giống Criollo 4 Hình 1.5. Giống Trinitario 5 Hình 1.6. Rượu vang đỏ 7 Hình 1.7. Rượu vang chát 8 Hình 1.8. (a): tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi 12 Hình 1.9. Nấm men nảy chồi và hình thành bào tử túi 13 Hình 1.10. Đường cong sinh trưởng của nấm men 16 Hình 1.11. Saccharomyces cerevisiae 18 Hình 1.12. Saccharomyces uvarum 19 Hình 1.13. Saccharomyces chevalieri 19 Hình 1.14. Saccharomyces oviformis 20 Hình 1.15. Kloeckera apiculata 20 Hình 1.16. Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men 23 Hình 1.17. Quy trình sản xuất rượu vang tổng quát 29 Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 31 Hình 2.2. Sơ đồ huấn luyện giống 34 Hình 2.3. Sơ đồ phân lập nấm men 37 Hình 2.4. Sơ đồ xây dựng đường cong sinh trưởng của nấm men 39 Hình 2.5. Sơ đồ chuẩn bị dịch lên men và lên men rượu 40 Hình 2.6. Buồng đếm hồng cầu 42 Hình 3.1. (a): Saccharomyces cerevisiae; (b): chủng nấm men phân lập (chủng 1); (c): chủng nấm men phân lập (chủng 2); (d): chủng nấm men phân lập (chủng 3) 47 Đồ thị Đồ thị 3.1. Biểu diễn sự thay đổi độ Brix ở 3 chủng phân lập 48 Đồ thị 3.2. Đường cong sinh trưởng của LTM và LPL trong quá trình huấn luyện giống 50 Đồ thị 3.3. Đường cong sinh trưởng của LTM và LPL trong quá trình nhân giống . 51 Đồ thị 3.4. Sự thay đổi độ Brix trong dịch ca cao lên men 52 Đồ thị 3.5. Hàm lượng rượu tạo thành trong dịch ca cao lên men 54 Đồ thị 3.6. Sự thay đổi pH của loài LTM và LPL 55 vii Đồ thị 3.7. Đường cong sinh trưởng của loài LTM và LPL 56 viii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Ca cao 3 1.1.1. Đặc điểm cây ca cao 3 1.1.2. Các giống ca cao 4 1.1.3. Thành phần hóa học của nước ca cao 5 1.1.4. Các loài vi sinh vật thường có trong nước ca cao 5 1.2. Đặc điểm rượu vang 6 1.2.1. Giới thiệu rượu vang 6 1.2.2. Giá trị của rượu vang 6 1.2.3. Phân loại rượu vang 7 1.2.4. Thành phần rượu vang 9 1.2.5. Tính chất cảm quan của rượu vang 10 1.3. Vi sinh vật lên men rượu vang 11 1.3.1. Nấm men sử dụng sản xuất rượu vang 11 1.3.2. Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu vang 21 1.3.3. Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang 24 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang 25 1.4.1. Oxy 25 1.4.2. Nhiệt độ 25 1.4.3. Hàm lượng đường 25 1.4.4. pH môi trường 26 1.4.5. Nguồn nitơ 26 1.4.6. Ảnh hưởng của CO 2 27 1.4.7. Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành 27 1.4.8. Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic 27 1.5. Quy trình sản xuất rượu vang 29 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1. Phương tiện nghiên cứu 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu 31 2.3. Bố trí thí nghiệm 36 2.3.1. Thí nghiệm 1. Phân lập nấm men từ nước ca cao 36 2.3.2. Thí nghiệm 2. Xây dựng đường cong sinh trưởng của loài Saccharomyces cerevisiae và loài phân lập khi lên men nước ca cao 38 ix 2.3.3. Thí nghiệm 3. So sánh các thông số trong dịch ca cao khi lên men bằng loài Saccharomyces cerevisiae và loài nấm men phân lập 39 2.4. Phương pháp phân tích 40 2.5. Phương pháp xử lý số liệu 46 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1. Thí nghiệm 1. Phân lập nấm men từ nước ca cao 47 3.2. Thí nghiệm 2. Xây dựng đường cong sinh trưởng của loài Saccharomyces cerevisiae và loài phân lập khi lên men nước ca cao 49 3.3. Thí nghiệm 3. So sánh các thông số trong dịch ca cao khi lên men bằng loài Saccharomyces cerevisiae và loài nấm men phân lập 52 3.3.1. So sánh sự thay đổi độ Brix 52 3.3.2. So sánh hàm lượng rượu tạo thành 53 3.3.3. So sánh sự thay đổi pH trong dịch ca cao lên men 55 3.3.4. So sánh đường cong sinh trưởng bằng phương pháp nhuộm tế bào và đếm bằng kính hiển vi 56 3.4. Đánh giá cảm quan sản phẩm rượu vang ca cao lên men bằng LTM và LPL 58 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 1 MỞ ĐẦU Ca cao có nguồn gốc hoang dại trong các khu rừng nhiệt đới Trung và Nam châu Mỹ. Ca cao cho hạt làm nguyên liệu sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, cụ thể là các sản phẩm cao cấp như Sô cô la, bột ca cao, cho giá trị kinh tế rất cao. Tuy nhiên, hạt ca cao trước khi lên men phải qua công đoạn ép tách nước từ lớp cơm nhầy của hạt để đảm bảo chất lượng hạt khi lên men. Với quy mô sản xuất công nghiệp, một lượng lớn nước ép thải ra hằng ngày nếu không được quan tâm, đầu tư và xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Đứng trước vấn đề trên, sản phẩm rượu vang ca cao đã ra đời. Với thành phần chứa protein, muối khoáng và hàm lượng đường cao, nước ca cao là môi trường thích hợp để nấm men phát triển và tạo rượu. Rượu vang là một loại rượu nhẹ được lên men từ dịch ép trái cây, là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon và có lợi cho sức khỏe con người khi dùng một cách điều độ. Trên thế giới, nhất là ở các nước Châu Âu, rượu vang đã có từ lâu đời và được dùng rất phổ biến. Nhưng ở nước ta, sản phẩm rượu vang vẫn chưa được quan tâm nhiều, qui mô sản xuất chủ yếu dưới dạng thủ công, lên men tự nhiên chưa có cơ sở khoa học cũng như phương pháp hợp lí dẫn đến năng suất cũng như chất lượng sản phẩm chưa cao. Trong quá trình sản xuất rượu truyền thống, rượu từ nước ép thịt quả ca cao được lên men tự nhiên do nhiều chủng nấm men có sẵn trong dịch ép. Để sản phẩm ổn định và đạt chất lượng cao, đề tài “Phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao” được tiến hành nhằm phân lập và chọn giống nấm men. Từ trước đến nay, nhiều nghiên cứu sản xuất rượu ca cao từ nấm men thuần chủng Saccharomyces cerevisiae là loại nấm men được bán ngoài thị trường. Do đó, đề tài chọn loài này để nghiên cứu và so sánh tốc độ lên men cũng như chất lượng sản phẩm rượu thu được từ nấm men Saccharomyces cerevisiae và nấm men phân lập từ tự nhiên (trong nước ép từ thịt quả ca cao). Việc nghiên cứu xem trong 2 giống nấm men trên giống nào có hoạt lực lên men mạnh nhất, khả năng tạo rượu cao, đang là một nhu cầu thiết thực nhằm nâng cao hiệu suất lên men cũng như chất lượng sản phẩm. [...]... đề tài Tuyển chọn một số chủng nấm men có hoạt lực cao, lên men rượu tốt để áp dụng hiệu quả vào thực tế sản xuất Nội dung nghiên cứu Phân lập nấm men từ nước ép thịt quả ca cao Tuyển chọn giống nấm men có khả năng lên men tốt Khảo sát đường cong sinh trưởng trong quá trình nhân giống loài nấm men thuần và loài phân lập Khảo sát sự thay đổi độ Brix của nước ép thịt quả ca cao khi lên men bằng... thuần khiết và loài nấm men phân lập Khảo sát hàm lượng cồn tạo thành trong nước ép thịt quả ca cao khi lên men bằng loài Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập Khảo sát đường cong sinh trưởng ở loài Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập được khi lên men nước ép thịt quả ca cao Khảo sát sự thay đổi pH của nước ép thịt quả ca cao khi lên men bằng loài... lên men bằng loài Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Ca cao 1.1.1 Đặc điểm cây ca cao [22] Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Ca cao, có nguồn gốc từ miền Nam Châu Phi Hình 1.1 Cây ca cao Ca cao là cây công nghiệp dài ngày, trồng thích hợp ở vùng nhiệt đới, thân gỗ, cao 5 – 7 m (thường phát triển dưới tán) Sau khi trồng... quá trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men Thông thường nấm men lên men đến nồng độ rượu 10 – 14% Rượu tạo thành sẽ ức chế hoạt động và kìm hãm nấm men, mỗi chủng nấm men có khả năng chịu được độ rượu khác nhau Khả năng sống sót trong môi trường có độ cồn cao là yêu cầu cần có của nấm men dùng trong sản xuất rượu vang Những chủng men dại chỉ chịu được độ cồn thấp, do vậy chúng chỉ sống sót trong... nhất là nấm men Nấm men tham gia chủ yếu vào quá trình chuyển hóa đường thành cồn Như vậy, yêu cầu của quá trình lên men trước tiên là phải tạo được cồn từ đường, kế đó là tạo hương và lắng trong Sản phẩm rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, do đó yêu cầu về độ trong rất quan trọng Về lý thuyết, vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men rượu vang giống như trong quá trình lên men bia... dại Phương pháp sản xuất rượu vang từ chủng thuần khiết có rất nhiều triển vọng: thời gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng ở giữa chừng, nồng độ cồn thu được trong vang cao hơn lên men tự nhiên là 0,1 – 10, vang sáng màu nhanh hơn, có thể cho hương vị thanh khiết hơn Các chủng nấm men thuần khiết thường sử dụng trong sản xuất rượu vang: Saccharomyces cerevisiae 17 Nấm men này khá phổ... sinh trưởng và chủ yếu là lên men Trong quá trình lên men giai đoạn đầu yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc hoặc sục khí 1.4.2 Nhiệt độ Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến đời sống của nấm men, đến quá trình lên men và chất lượng của sản phẩm Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác... đầu, nên tùy theo mùa vụ, theo năm sản xuất nếu nguyên liệu không tốt thì nhà sản xuất phải có các biện pháp công nghệ can thiệp kịp thời, nếu hàm lượng acid malic quá cao thì phải tiến hành lên men malolactic để giảm độ chua cho rượu vang thành phẩm 1.3 Vi sinh vật lên men rượu vang 1.3.1 Nấm men c Đặc điểm nấm men [4, 8] Hình dạng và kích thước Hình dạng tế bào nấm men Nấm men thường có hình dạng... khi rượu đạt tới 14% cồn thì nấm men sẽ ngưng phát triển và chết Vì thế rượu vang có nồng độ trên 15% hầu hết là có pha thêm cồn Quá trình lên men luôn sinh nhiệt vì vậy nên kiểm soát quá trình lên men trong nhiệt độ mát để giữ những hương vị của trái cây Mặc dù, quá trình lên men luôn diễn ra tự nhiên nhờ vào nấm men sẵn có trong nguyên liệu nhưng một số nhà làm rượu thích dùng men thuần để tạo ra sản. .. tạo quả ca cao [22] 3 1.1.2 Các giống ca cao [22] Có 3 giống ca cao chủ yếu là giống Forastero, Criollo và Trinitario Giống Forastero: Xuất xứ từ Tây Phi, Brazil, Indonesia, Malaysia Đặc tính thực vật: quả khi chín màu vàng, hình dài, nhọn, ít khía, mặt trơn, hạt hơi lép, lúc tươi có vị chát đắng, 60 – 80 hạt /quả Chất lượng trung bình, năng suất cao và kháng sâu bệnh tốt, chiếm 80% thị phần ca cao