Bài viết Nghiên cứu quy trình chế biến nước ép lên men từ trái thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên men (10 - 250C), mật số nấm men Saccharomyces cereviseae (5 - 25 triệu CFU/ml), độ pH (3,8 - 4,7) và hàm lượng chất khô hòa tan (16 - 24 oBrix) của dịch lên men ban đầu đến chất lượng nước thanh long lên men được khảo sát.
No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University Nghiên cứu quy trình chế biến nước ép lên men từ trái long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) Research processing process of fermented juice from red dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) Phạm Thành Lễ 1,* Trường Đại học Tiền Giang, 119 Ấp Bắc, Phường 5, Mỹ Tho, Tiền Giang, Việt Nam Thông tin chung Tóm tắt Ngày nhận bài: 16/06/2020 Ngày nhận kết phản biện: 05/07/2020 Ngày chấp nhận đăng: 13/07/2020 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men (10 - 250C), mật số nấm men Saccharomyces cereviseae (5 - 25 triệu CFU/ml), độ pH (3,8 - 4,7) hàm lượng chất khơ hịa tan (16 - 24 oBrix) dịch lên men ban đầu đến chất lượng nước long lên men khảo sát Kết nghiên cứu cho thấy nước long lên men đạt chất lượng cao (hàm lượng ethanol 5,01 %V, nồng độ chất khơ cịn lại 14,8 ºBrix pH 4,05 sau ngày lên men) dịch lên men điều chỉnh ban đầu với mật số nấm men 20 triệu CFU/ml, pH 4,2 hàm lượng chất khơ hồ tan 22 oBrix, nhiệt độ lên men 150C Từ khóa: Lên men, nấm men Saccharomyces cerevisiae, nước ép long, long ruột đỏ Keywords: Fermentation, Saccharomyces cerevisiae yeast cells, dragon fruit juice, red dragon fruit Abstract This research investigates the effects of fermented temperature (10 - 25ºC), Saccharomyces cereviseae yeast cell numbers (5 - 25 x 109 CFU/ml), pH values (3.8 - 4.7) and soluble solids content (16 24 oBrix) of the initial fermented solution on the quality of the surveyed fermented red dragon fruit juice The research results showed that the fermented red dragon fruit juice achieves the high quality (ethanol content of 5,01 %V, remaining soluble solid content of 14.8 ºBrix and pH of 4.05 after days of fermentation) when the fermented solution is initially adjusted with the yeast cell number of 20x109 CFU/ml, pH of 4.2, soluble solids content of 22 ºBrix, and fermented temperature of 15ºC GIỚI THIỆU Việt Nam nước có diện tích sản lượng long lớn Châu Á nước xuất long hàng đầu giới Thanh long xếp vào nhóm 12 ăn quan trọng Việt Nam trồng chủ lực có lợi cạnh tranh trường quốc tế Thanh long trồng rộng rãi nhiều tỉnh thành toàn quốc tập trung chủ yếu tỉnh Bình Thuận, Long An Tiền Giang Với diện * tích trồng khoảng 53.000 ha, Bình Thuận tỉnh có diện tích long lớn khoảng 27.000 (Cục trồng trọt, 2019) Diện tích long Tiền Giang khoảng 4.494 ha, dự kiến năm 2020 mở rộng diện tích lên đến 6.500 - 7.000 ha, xuất 21 tấn/ha, sản lượng hàng năm đạt 94.009 tấn/năm Trong đó, vùng chuyên canh long tập trung chủ yếu huyện Chợ Gạo xã: Quơn Long, Đăng Hưng Phước, Tân Bình Thạnh, Mỹ tác giả liên hệ, email: phamthanhle@tgu.edu.vn, 091 867 6234 -20- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang Tịnh An, Thanh Bình, Tân Thuận Bình, Long Bình Điền, Lương Hịa Lạc,… Ngồi ra, long trồng số xã thuộc huyện Tân Phước như: Tân Lập 1, Tân Lập 2, Thạnh Tân,… Tại Tiền Giang long cấp Giấy chứng nhận sản xuất an toàn theo tiêu chuẩn VietGAP va GlobalGAP Bên cạnh đó, Cục Sở hữu trí tuệ cấp văn bảo hộ Nhãn hiệu tập thể số 75670 cho sản phẩm Thanh long Chợ Gạo (Cổng thông tin điện tử tỉnh Tiền Giang, 2019) Với đặc điểm khí hậu, thổ nhưỡng thuận lợi, Chợ Gạo - Tiền Giang xem địa phương có nhiều lợi lớn việc phát triển long Thanh long ăn trái tham gia xuất chủ lực tỉnh bên cạnh xồi cát Hịa Lộc, nhãn vú sữa lò rèn Tuy nhiên, việc sản xuất tiêu thụ long Tiền Giang nhiều khó khăn, thách thức chủ yếu xuất trái tươi phụ thuộc lớn vào thị trường Trung Quốc, chưa có nhiều sản phẩm chế biến từ loại nên thiếu tính ổn định bền vững Bên cạnh đó, trái long có thời gian tồn trữ ngắn khả cần tiêu thụ số lượng trái không đạt chuẩn xuất vấn đề quan tâm Nước trái lên men loại thức uống có độ cồn thấp từ - 6% xem thức uống bổ dưỡng (Cagno, R D et al., 2016), người tiêu dùng nhiều nước giới ưa chuộng mẽ thị trường Việt Nam Do đó, giải pháp đặt sử dụng trái long ruột đỏ để làm nước trái lên men vừa tận dụng nguồn nguyên liệu long ruột đỏ dồi vừa góp phần đa dạng hóa sản phẩm tạo sản phẩm có lợi cho sức khỏe NỘI DUNG NHIÊN CỨU Số 09/2020 2.1 Nghiên vật liệu Nguyên liệu chính: Quả long ruột đỏ chín có màu đỏ đều, đạt độ chín tồn phần, khối lượng trung bình từ 300 - 500 g/quả thu mua xã Đăng Hưng Phước, huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang Quả long tươi sau vận chuyển đến phòng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm - Trường Đại học Tiền Giang rửa sạch, tách vỏ, cắt nghiền nhỏ Hỗn hợp thủy phân chế phẩm enzyme pectinase (Pectinex Ultra SP-L, Thụy Sĩ) nồng độ 0,01% (v/v) sau thời gian 30 phút (Nguyễn Thị Thanh Quế, 2017) Dịch sau thủy phân lọc khử trùng NaHSO3 nồng độ 140 mg/l vòng 30 phút (Nguyễn Văn Thành ctv., 2013) Khối lượng nguyên liệu dịch long ruột đỏ/mẫu thí nghiệm lít Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên với nhân tố thay đổi, nhân tố lại cố định suốt q trình thí nghiệm Kết tối ưu thí nghiệm trước dùng làm sở cho thí nghiệm sau Giống nấm nem: Dịng nấm men Saccharomyces cerevisiae sử dụng có nguồn gốc từ phịng thí nghiệm Vi sinh thực phẩm thuộc Bộ mơn Công nghệ thực phẩm - Sau thu hoạch - Trường Đại học Tiền Giang Giống giữ môi trường thạch Sabouraud ống thạch nghiêng, bảo quản - 100C Định kỳ cấy chuyền tháng/1 lần Trước sử dụng nấm men cho trình lên men, nấm men nhân giống môi trường dinh dưỡng (khoai tây 20%, glucose 2%, (NH4)2SO4 0,2% KH2PO4 0,2% nước vừa đủ 100%) Dung dịch phân phối vào bình tam giác đậy nút gịn, khử trùng 1210C 15 phút, cấy men giống ủ 300C máy lắc 140 vòng/phút (Lương Đức Phẩm, 2006) 2.2 Bố trí thí nghiệm -21- No 09/2020 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến chất lượng sản phẩm Dịch sau điều chỉnh độ Brix 20% đường glucose với pH tự nhiên 4,7; lượng giống cấy bổ sung ban đầu 15 triệu CFU/ml dịch lên men, nhiệt độ lên men thay đổi từ 10 250C Tiến hành khảo sát khả sinh tổng hợp ethanol theo thời gian đến độ cồn dịch lên men đạt khoảng %V kết thúc lên men Chỉ tiêu theo dõi: Khảo sát thay đổi mật số nấm men, nồng độ cồn, đánh giá cảm quan dịch lên men Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy ban đầu bổ sung vào dịch lên men đến chất lượng sản phẩm Dịch sau điều chỉnh độ Brix 20% đường glucose, pH tự nhiên dịch ép 4,7; nhiệt độ lên men thí nghiệm 1, bổ sung tỷ lệ giống cấy vào dịch lên men thay đổi từ - 25 triệu CFU/ml dịch lên men Tiến hành khảo sát khả sinh tổng hợp ethanol theo thời gian đến độ cồn dịch lên men đạt khoảng %V dịch lên men kết thúc lên men Chỉ tiêu theo dõi: Khảo sát thay đổi mật số nấm men, nồng độ cồn, đánh giá cảm quan dịch lên men Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng pH ban đầu bổ sung vào dịch lên men đến chất lượng sản phẩm Dịch sau điều chỉnh độ Brix 20% đường glucose, nhiệt độ lên men thí nghiệm 1, tỷ lệ giống cấy thí nghiệm 2, pH dịch lên men thay đổi từ 3,8 - 4,7 điều chỉnh acid citric Tiến hành khảo sát khả sinh tổng hợp ethanol theo thời gian đến độ cồn dịch lên men đạt khoảng %V kết thúc lên men Journal of Science, Tien Giang University Chỉ tiêu theo dõi: Khảo sát thay đổi mật số nấm men, nồng độ cồn, đánh giá cảm quan dịch lên men Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng hàm lượng chất khô ban đầu bổ sung vào dịch lên men đến chất lượng sản phẩm Nhiệt độ lên men theo thí nghiệm 1, tỷ lệ giống cấy thí nghiệm 2, pH dịch lên theo thí nghiệm 3, điều chỉnh độ Brix dịch lên men đường glucose thay đổi từ 16 - 24 oBrix Tiến hành khảo sát khả sinh tổng hợp ethanol theo thời gian đến độ cồn dịch lên men đạt khoảng %V kết thúc lên men Chỉ tiêu theo dõi: Khảo sát thay đổi mật số nấm men, nồng độ cồn, đánh giá cảm quan dịch lên men 2.3 Phương pháp phân tích - Xác định hàm lượng ethanol phương pháp chưng cất (Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng, 2007) - Hàm lượng đường (%) theo phương pháp Lane-Eynone (Lane and Eynon, 1923) - Xác định mật số nấm men trực tiếp buồng đếm hồng cầu - Đánh giá cảm quan sản phẩm theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 (Hà Duyên Tư, 1991) Số liệu xử lý thống kê (độ tương quan, so sánh giá trị trung bình nghiệm thức) phần mềm thống kê STATGAPHICS KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích thành phần nguyên liệu Quả long ruột đỏ chín có hàm lượng đường tổng tương đối cao 10,43%, hàm lượng chất khơ hịa tan 12,8% ứng với pH 4,7 Trong trình khảo sát nguyên liệu nhận thấy dịch -22- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang long có màu tím đẹp, hương vị tự nhiên, điều cho thấy trái long loại nguyên liệu phù hợp chế biến nước trái lên men Bảng Thành phần hóa học nguyên liệu long ruột đỏ Thành phần Hàm lượng Độ ẩm (%) 80,95 Hàm lượng chất khơ 12,8 o hịa tan ( Brix) pH 4,7 Đường khử (g/100 ml) 3,53 Đường tổng (g/100ml) 10,43 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến chất lượng sản phẩm 3.2.1 Sự thay đổi mật số tế bào nấm men/ml dịch lên men Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động trao đổi chất nấm men hoạt lực phức hệ enzyme nấm men phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ lên men Số 09/2020 Dựa vào Hình nhận thấy, tổng số tế bào nấm men dịch lên men mẫu tăng Ở mẫu A1 (nhiệt độ phịng) có mật số tế bào nấm men tăng nhanh đạt cực đại ngày thứ với 89 triệu CFU/ml dịch lên men, mẫu A2 (100C) A3 (150C) tăng chậm đạt cực đại ngày thứ thứ 10 Điều giải thích nấm men phát triển nhiệt độ tối ưu 25 280C, nên lên men nhiệt độ thấp trình lên men diễn chậm thời gian lên men kéo dài Hình Đồ thị biểu diễn thay đổi mật số tế bào nấm men lên men tỷ lệ giống cấy khác 3.2.2 Sự thay đổi hàm lượng ethanol dịch lên men Kết Bảng cho thấy: Hàm lượng ethanol mẫu thí nghiệm tăng theo thời gian lên men, nhiệt độ lên men khác tốc độ hàm lượng ethanol sinh khác Hình Đồ thị biểu diễn thay đổi mật số tế bào nấm men lên men nhiệt độ khác Bảng Sự thay đổi hàm lượng ethanol lên men nhiệt độ khác Thời gian (ngày) Nhiệt độ A1 (nhiệt độ phòng) b c 1,95 a 3,24 5,11 -23- 10 12 No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University A2 (100C) 0,92a 2,12b 3,34c 4,02d 4,24e A3 (150C) 1,79a 3,29b 4,17c 4,77d 5,09e Ghi chú: Các giá trị hàng có chữ thường (a,b,c,d ) khác thể khác có ý nghĩa thống kê (p