đề tài “nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ chanh dây lên men”

Cũng vì mục đích đón đầu thị trường, tạo ra một dòng sản phẩm mới làm đa dạng hóa sản phẩm từ chanh dây nên chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ c

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU



Trái cây là một loại thực phẩm không thể thiếu cho con người từ xưa tới nay

Nó cung cấp cho cơ thể rất nhiều chất dinh dưỡng đặc biệt là vitamin Với đặc tính

là dễ hư hỏng và có theo mùa vụ nên trái cây đã được chế biến thành nhiều dạngkhác nhau như làm mứt, phơi khô, sấy…để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùngtrong mọi hoàn cảnh

Cũng như các loại trái cây khác, sản phẩm từ chanh dây hiện nay chủ yếu lànước chanh dây và bột chanh dây Nhưng ít ai biết rằng chanh dây cũng có thể lênmen thành một loại nước giải khát lên men bổ dưỡng và thơm ngon rất có lợi chosức khỏe người tiêu dùng nếu sử dụng thường xuyên Mặt khác, nước giải khát từchanh dây lên men là một loại thức uống hoàn toàn tự nhiên không dùng chất màucũng như hóa chất bảo quản

Vì vậy nước giải khát lên men từ chanh dây cũng là một sản phẩm đầy tiềmnăng cho thị trường trong và ngoài nước Cũng vì mục đích đón đầu thị trường, tạo

ra một dòng sản phẩm mới làm đa dạng hóa sản phẩm từ chanh dây nên chúng tôi

đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ chanh dây

 Xác định lượng enzyme petinase bổ sung trong quá trình thu dịch chanh dây

 Xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho quá trình lên men

 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

 Xác định lượng nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên men

 Xác định thời gian lên men thích hợp

 Xác định tỷ lệ syrup bổ sung thích hợp cho quá trình điều vị sau lên men

1.1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.1 Tình hình sản xuất nước giải khát ở trong nước và trên thế giới

Nước giải khát là một loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đờisống của con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể nócòn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng,cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tấtyếu không thể thiếu được đối với cuộc sống con người

1.1.1.1 Tình hình sản xuất nước giải khát trên thế giới

Theo dự đoán của các nhà chiến lược trong các loại nước giải khát được sảnxuất từ trái cây thì loại nước giải khát lên men được đánh giá là mặt hàng mạnhtrong tương lai và rất phù hợp với thế hệ trẻ vì đây là sản phẩm được đánh giá cógiá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật Một số sản phẩm cóhàm lượng cồn thấp (6% độ cồn) mang nhãn hiệu Arbor Mist (Mỹ) được sản xuất từrượu vang: nho, dâu, đào… có hàm lượng đường từ 12-15% và nhiều loại vitamin,muối khoáng khác đã và đang được bán trên thị trường Việt Nam, đươc người tiêudùng đánh giá cao nhất [6]

1.1.1.2 Tình hình sản xuất nước giải khát trong nước

Nước giải khát lên men từ dịch trái cây không qua chưng cất, có độ cồn thấpđược xem là loại nước uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì có chứa nhiều chất dinhdưỡng Hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều loại nước giải khát với rất nhiềuloại hương vị khác nhau (nho, mận, …) Tuy nhiên, trên thực tế thì có rất ít sảnphẩm có hương liệu tự nhiên mà chỉ là hương liệu tổng hợp Những loại nước uốngnày hoàn toàn không có chất dinh dưỡng mà chỉ có một ít năng lượng là đường, vànếu sử dụng đường hóa học còn có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng Nước giảikhát lên men chứa một lượng cồn thấp, nhiều người có thể uống được kể cả phụ nữ

và người già, cồn etylic trong nước giải khát lên men tự nhiên rất tinh khiết khônggây hại cho người sử dụng [6]

1.1.2 Giới thiệu về nguyên liệu chanh dây

1.1.2.1 Nguồn gốc và đặc điểm

a Nguồn gốc

Chanh dây còn được gọi là chanh leo, mát mát, lạc tiên hoa tía,… Tên khoa

học là Passiflora edulis, Sims, là một loài trong chi Lạc tiên (Passiflora), thuộc họ

Passifloraceae (họ Chùm bao), bộ Violales Chi Passiflora hiện có hơn 400 loài,

trong đó có khoảng 60 loài cho trái ăn được Tên tiếng Anh là Passion fruit [8].

Loài cây này có nguồn gốc ở Brazil, được nhập vào Việt Nam khoảng đầuthế kỷ 20, được trồng ở Lâm Đồng, Kontum, Gia Lai, Đắk Lắk… để lấy quả làmnước giải khát, làm cảnh và che bóng mát Đến nay, một số tỉnh đồng bằng sôngCửu Long như: Hậu Giang, Cần Thơ, An Giang, Kiên Giang…cũng bắt đầu pháttriển trồng chanh dây để lấy quả cung ứng cho nhu cầu thị trường [8]

b Đặc điểm

Chanh dây là một loại dây

đa niên, nửa gỗ, dài đến 15 m

Thân tròn cạnh, xanh, mang tua

dài và lá ở mỗi đốt Lá mọc xen,

mang lá kèm ở mỗi đốt Cuống lá

dài 2-5 cm, mang phiến lá có 3

thùy dài, kích thước lá 10-15 x

12-25 cm, bìa phiến có răng cưa

nhỏ, tròn đầu [11]

Hoa đơn tính, mọc từ nách

lá, đẹp, thơm, đường kính 7,5-10 cm với cuống dài 2-5 cm Mỗi hoa gồm 5 cánhhoa với 5 đài hoa trắng mọc xen nhau, bên trên là 2 lớp tràng (corona) với các sợitrắng dài 2-3 cm, ửng tím ở gốc rất đẹp Mỗi hoa mang 5 nhị đực với 5 chỉ dínhnhau thành ống ở đáy và tách rời ở phần mang bao phấn Do hoa đẹp nên cũng đượcnhiều nơi trồng làm kiểng [11]

(a) (b) Hình 1.1 Cây và hoa chanh dây (a) Cây chanh dây (b) Hoa chanh dây

Trái hình cầu đến bầu

dục, kích thước 4-12 x 4-7

cm, màu tím sậm hay vàng

chanh, tự rụng khi chín Vỏ

trái: ngoại quả bì mỏng, cứng;

trung quả bì màu xanh; nội

quả bì màu trắng Trái mang

rất nhiều hột có cơm mềm,

mùi thơm quyến rũ, có thể

thêm đường, cô đặc và chế biến làm nước giải khát, rượu hay mứt Quả chanh dây

có hai dạng: quả vàng và quả tím

Trong 1kg chanh dây chúng thu được 380-390g cơm và hạt, 245-260ml dịchchiết chanh dây Chanh dây có hàm lượng đường khoảng 8.5g glucid/100g, thấphơn so với một số loại trái cây khác, nhưng thành phần đường trong chủ yếu trongchanh dây là đường frucose, do đó chanh dây vẫn có vị ngọt Mặc dù nó còn chứanhiều acid hữu cơ như acid citric, …[8]

Ngoài ra chanh dây còn là một nguồn giàu vitamin C – là một chất chống oxyhóa, chống viêm nhiễm,… Bên cạnh đó, chanh dây còn chứa nhiều cacbonhydrat,sắt, kali,… là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể [8]

1.1.2.2 Công dụng của chanh dây

Cây chanh dây có tác dụng chữa bệnh rất tốt, kể cả hoa, quả, lá, thân

Hoa chanh dây có tác dụng an thần nhẹ, có khả năng ru ngủ Do đó, ở một sốnước hoa chanh dây đang được sử dụng như là một liều thuốc an thần cho các bệnhnhân có các bệnh về thần kinh, mất ngủ, các bệnh hen suyễn,…

Hiện nay, cành và lá chanh dây cũng đang được xem là một bài thuốc quý.Cành, lá chanh dây có chứa chất alkaloid có tác dụng an thần, gây ngủ, hạ huyết áp,giảm đau,…

Ở nhiều nước, người ta dùng trái chanh leo để chế biến thành nhiều thứ bánhngọt khác nhau, kết hợp hoặc không kết hợp với các loại trái cây khác để làm kem,

Hình 1.2 Quả chanh dây (a) Quả tím (b) Quả vàng

yaourt Còn ở nước ta, cách dùng phổ biến nhất là nấu với nước đường và pha với

đá để làm nước uống giải khát [6]

Trong dịch của quả chanh dây chứa rất nhiều thành phần quan trọng như:vitamin A, vitamin C, chất xơ – là một chất tốt cho hệ tiêu hóa,… Ngoài ra, trongchanh dây còn có một tỷ lệ nhất định protein, lipid, các chất khoáng và chất vilượng như sắt, photpho, kẽm, magie,… Về cung cấp năng lượng, chanh dây có thểtương đương với xoài, chuối,…

1.1.2.3 Thành phần hóa học của chanh dây

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần cơm hột của trái chanh dây [9]

1.1.3 Tổng quan về quá trình lên men

1.1.3.1 Khái quát về quá trình lên men rượu

Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tươngứng gọi là chất xúc tác sinh học Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men

mà người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên có hai hình thức lênmen chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí [4]

Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng

sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO2

Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính:

 Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấmmen phát triển sinh khối

 Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm menhấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thựchiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạothành rượu và CO2 [4]

1.1.3.2 Tác nhân lên men

Tác nhân lên men của quá trình lên men nước giải khát chính là nấm men

Saccharomyces cerevisiae

Đặc điểm của nấm men Saccharomyces cerevisiae là phát triển tốt ở pH từ 5 –

5.2, nhiệt độ tối ưu từ 30 – 330C, nhiệt độ có thế phát triển từ 5 – 350C, tốc độ pháttriển của chúng sẽ giảm nếu nhiệt độ nhỏ hơn 250C

Nấm men Saccharomyces cerevisiae có những ưu điểm sau:

 Lên men nhanh và sâu các loại đường

 Kết lắng tốt do đó dễ tách sinh khối nấm men ra khỏi dịch lên men

 Tạo mùi thơm đặc trung cho rượu

 Bền vững với rượu, acid và chất sát trùng

Dựa vào đặc tính của quá trình lên men mà ta chia ra:

 Nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ từ 7 – 150C Khi kết thúcquá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị

 Nấm men nổi thực hiện ở điều kiện nhiệt độ từ 18 – 220C, cuối quátrình lên men các tế bào nấm men kết thành chùm và bị hấp thụ vàocác bọt khí CO2 rồi nổi lên trên bề mặt dịch lên men [4]

1 1.3.3 Cơ chế của quá trình lên men

Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào là khác nhau.Thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bàotrong một ml dịch lên men Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men lớn nên khảnăng hấp thụ các chất dinh dưỡng mạnh Đường lên men và các chất dinh dưỡngkhác trong môi trường lên men đầu tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó

được khuếch tán vào trong tế bào nấm men Rượu và CO2 được tạo thành theo phảnứng tổng quát sau:

C6H12O6 + 2ADP + 3H3PO4  2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + H2O

Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường ngoài qua 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 sự hòa tan không lớn Ở áp suất 800mmHg, nhiệt độ 25 – 300C thu đựơc khoảng 0.837 – 0.856 lít CO2 / lít nước Vì thế

CO2 sinh ra trong quá trình lên men khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạttrạng thái bão hòa Khi bão hòa CO2 sẽ bám vào tế bào nấm men hình thành nhữngbọt khí Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều

và lớn dần lên tạo thành túi khí lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch giữa khốilượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt Khi đến bềmặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO2

phóng thích ra ngoài Lúc này do khối lượng tế bào nấm men đủ lớn nên chúng sẽ bịnhấn chìm trở lại Quá trình cứ diễn ra liên tục làm cho nấm men chuyển từ trạngthái tĩnh sang trạng thái động, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men vàmôi trường làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh hơn, như thế sẽlàm gia tăng quá trình lên men Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quátrình thoát khí CO2 làm tăng khả năng lên men của nấm men [4]

1 1.3.4 Động học của quá trình lên men

Tốc độ của quá trình lên men có thể theo dõi được bằng cách theo dõi sự thayđổi của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thayđổi hàm lượng rượu và CO2 tạo thành cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịchlên men Quá trình lên men chia làm ba thời kì:

- Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ đầu kể từ lúc cho tế bào nấm men tiếp xúc vớidịch lên men Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể

- Thời kỳ hai: đây là thời kỳ lên men chính, chiếm khoảng 60 – 120 giờ sauthời kỳ đầu Sự phát triển của tế bào nấm men và sự lên men sau mỗi giờ lên mentăng nhanh đáng kể và đạt trị số cực đại

- Thời kỳ cuối: Đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời

kỳ ổn định tạo mùi vị cho sản phẩm Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm

mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được

Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịchlên men Chúng ảnh hưởng tới kết quả của quá trình lên men Trong giai đoạn này,trong điều kiện bình thường, sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men giảm đikhoảng một độ (Brix) tùy loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất [4]

1.1.3.5 Các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu

a Sự tạo thành acid

Trong quá trình lên men rượu luôn tạo ra các acid hữu cơ bao gồm: acetic,lactic, citric, pyrovic, và succinic nhưng nhiều hơn cả là acetic và lactic Tuy nhiênlượng sản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, mức độsục khí, cũng như chủng nấm men và cả nguồn nguyên liệu

- Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hóa khử giữa hai aldehytactic – một phân tử bị oxy hóa, phân tử thứ hai sẽ bị khử:

CH3CHO + CH3CHO + H2O  CH3COOH + C2H5OH

- Acid lactic được tạo bởi pyrovat dehydronase theo phản ứng:

CH3COCHO + NADH2  CH3CHOHCOOH + NAD

b Sự tạo thành alcol cao phân tử

Một trong những sản phẩm phụ tạo thành quan trọng trong quá trình lên menrượu là các rượu có số nguyên tử cacbon lớn hơn hai (gọi chung là alcol cao phân

tử) Các alcol này tuy ít nhưng lẫn vào rượu etylic cũng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới

chất lượng sản phẩm Đó là các alcol propyolic, izoamylic, amylic,… Hàm lượngcủa chúng chỉ vào từ khoảng 0.4 – 0.5% so với rượu etylic nhưng gây cho sản phẩmmùi hôi khó chịu [4]

c Sự tạo thành este

Cùng với sự tạo thành acid, alcol, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấmmen, các alcol và acid sẽ tác động lẫn nhau để tạo thành este tương ứng, phươngtrình tổng quát như sau:

R1CH2OH + R2COOH R2COO-CH2R1 + H2O

1.1.3.6 Các vi khuẩn có hại cho quá trình lên men

Dịch lên men không chỉ là môi trường dinh dưỡng cho nấm men mà còn chonhiều vi sinh vật khác Trong nước, không khí, cũng như các nguồn nguyện liệutham gia vào thành phần môi trường luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho quátrình lên men rượu Các vi sinh vật nếu lẫn vào dịch lên men chúng sẽ biến đườngthành các sản phẩm khác và do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

Trong quá trình lên men rượu thường gặp các loại vi sinh vật sau:

- Vi khuẩn lactic: là loại vi khuẩn yếm khí, chúng gồm hai loại: Lactic điểnhình và lactic không điển hình

Lactic điển hình sẽ biến rượu thành sản phẩm duy nhất là acid lactic:

C6H12O6  2CH3CHOHCOOH + 18 kcal

Vi khuẩn lactic không điển hình sẽ sử dụng đường và tạo ra một lượng đáng

kể các chất khác như alcol, acid acetic, cacbonic, diacetyl và aceton Các sản phẩmphụ này thường không ổn định

Lactic điển hình có nhiệt độ tối ưu khoảng 49 – 510C, còn lactic không điển

hình có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 37 – 380C

- Vi khuẩn acetic: là loại vi khuẩn hiếu khí không tạo bào tử, nhiệt độ tối ưucủa chúng trong khoảng 20 – 350C, tối đa là 420C, chúng phát triển tốt trong môitrường có alcol thấp, oxy hóa alcol thành acid acitic

C2H5OH + OH  CH3COOH + H2O + 16 kcalTrong môi trường không có alcol, vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa đường thành acidgluconic Các vi khuẩn acetic không chỉ oxy hóa alcol acetylic mà còn oxy hóa cácalcol khác như alcol butylic và propylic Trong điều kiện lên men rượu chúng ít cókhả năng phát triển vì vi khuẩn này rất hiếu khí

- Vi khuẩn butilic và các vi sinh vật khác

Không phát triển trong môi trường lên men vì pH không thích hợp với chúng.

Vì thế nhiễm khuẩn chủ yếu trong quá trình lên men là acid lactic [4]

1.1.3.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men

Trong quá trình lên men nước giải khát có độ cồn thấp, để cho ra những sảnphẩm tốt nhất, ngoài việc phải lựa chọn nguyên liệu đầu vào và tác nhân lên menphù hợp chúng ta cần phải lưu ý tới các điều kiện sau:

a Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sống của nấm men Nhiệt

độ tối ưu cho quá trình phát triển của nấm men Saccharomyces cerevisiae là từ 28 –

320C Nhưng nấm men nuôi cấy ở nhiệt độ thấp từ 17 – 220C lại có khả năng lênmen cao.Ở nhiệt độ này không những nâng cao hoạt lực của men giống , mà cònhạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Nếu nhiệt độ lớn hơn 500C thì nấm men

pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát Nồng độ ion

H+ có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của nấm men Chúng có khả năng làm thay đổidiện tích các chất keo của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của chấtdinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men

Trong lên men nước giải khát có độ cồn, pH tối ưu cho hoạt động của nấmmen là 4.5 – 5.0 Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm, glycerin sẽ nhiều, làm giảm hiệu suấtlên men Khi giảm pH xuống ≤ 4.5 nấm men phát triển tuy chậm nhưng sẽ hạn chếđược sự phát triển của tạp khuẩn Do đó trong quá trình lên men ta có thể dùng acid(acid nitric) để điều chỉnh pH tới 4.0 – 4.5 nhằm không cho tạp khuẩn phát triển [4]

c Nồng độ đường trong dịch lên men

Nấm men chỉ có khả năng lên men một số loại đường đơn giản như maltose,saccharose Do đó nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn tới làm tăng áp suất thẩmthấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả sẽ tạo ra nhiềurựơu không những ức chế quá trình hoạt động của tạp khuẩn mà cả của nấm men.Ngược lại nồng độ đường quá thấp quá trình lên men sẽ không xảy ra Nồng độđường thích hợp cho quá trình lên men nước giải khát từ 16 – 18% [4]

d Nồng độ rượu

Lượng ethanol tạo thành vừa ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng của nấmmen, đồng thời ảnh hưởng tới khả năng lên men của tế bào Sinh trưởng của nấmmen chậm dần ở nồng độ rượu 2% và ngừng chỉ ở 5% Lên men chỉ giảm dần ởnồng độ 4% và chỉ ngừng ở 12 – 16% (tùy chủng men) [4]

e Nồng độ oxy

Oxy là thành phần quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát, nhưng

nó cũng là nguyên nhân gây hư hỏng cho sản phẩm nếu chúng ta không điều chỉnh

ở những giai đoạn tiếp theo

Lên men nước giải khát là quá trình lên men kỵ khí Tuy nhiên trong giai đoạnphát triển sinh khối của nấm men cần sự có mặt của oxy để tế bào nấm men pháttriển và tăng sinh khối, nhưng với một lượng oxy rất là nhỏ Trong thời kì lên menchuyển đường thành rượu và CO2, không nên để dịch lên men tiếp xúc với oxy, vìgiai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn cócủa mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống,tạo thành rượu và CO2

f Số lượng tế bào nấm men

Là một yếu tố quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát Nếu sốlượng tế bào nấm men cho cho vào phù hợp thì quá trình lên men sẽ diễn ra thuậnlợi, hiệu suất thu hồi cao, sản phẩm đầu ra sẽ đạt chất lượng tốt Nếu số lượng nấm

men quá ít, quá trình lên men sẽ diễn ra chậm Ngược lại sinh khối nấm nem quánhiều, lượng dịch lên men không đủ sẽ làm cho nấm nem chết, sinh mùi vị khóchịu, gây hư hỏng sản phẩm.

g Thời gian lên men

Thời gian lên men có tính chất quyết định tới chất lượng nước giải khát lênmen có độ cồn thấp Nếu thời gian lên men quá ngắn, sản phẩm chưa đạt được độrượu như mong muốn, chất lượng cảm quan của sản phẩm kém Ngược lại thời gianlên men kéo dài, cơ chất cho sinh khối sử dụng không còn sẽ làm cho sản phẩm có

độ rượu cao, mùi vị không tốt

1.2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học – khoa Côngnghệ Sinh học – Môi trường – trường Đại học Lạc Hồng

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nấm men sử dụng là chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc chủng

men nổi Nấm men được trữ ở dạng khô do DNTN SX và TM Cát Tường phânphối Trước khi sử dụng, nấm men được cân và pha loãng với tỷ lệ thích hợp, sau

đó được xác định số lượng tế bào sống bằng kính hiển vi và được cho vào lên men ở

tỷ lệ mong muốn

1.2.1.2 Nguyên liệu phụ

a Đường

Dùng để điều chỉnh độ Brix cho quá trình lên men, và điều vị sản phẩm saulên men Sử dụng đường saccharose tinh luyện được sản xuất tại công ty cổ phầnđường Biên Hòa - khu công nghiệp I - Đồng Nai.

Đường được sử dụng phải đạt những yêu cầu sau: hàm lượng saccharose ≥99.8%, độ ẩm ≤ 0.05%, đường khử ≤ 0.03%, hàm lượng tro ≤ 0.03%, hạt màu trắngóng ánh, kích thước tương đối đồng đều, không vón cục, không có mùi lạ, khi phavào nước sẽ tạo ra dung dịch trong suốt

b Enzyme pectinase

Sử dụng enzyme pectinase nhằm mục đích thu dịch chanh dây dễ dàng hơn vàlàm dịch ép được trong hơn Enzyme pectinase được cung cấp bởi trường Đại họcKhoa học Tự nhiên - Thành phố Hồ Chí Minh

c Acid citric

Sử dụng để làm giảm độ pH cho dịch lên men Acid citric được sử dụng ởdạng tinh thể, màu trắng, tan vô hạn trong nước và tạo ra một dung dịch trong suốt.Yêu cầu: không lẫn tạp chất, hàm lượng acid citric > 99%, độ ẩm <0.3%

 Máy đo độ pH HANNA với độ chính xác 0.01

 Máy đo độ Brix ATAGO (0 - 53%)

 Máy UV-vis Beckman coulter DU® 720

 Cân phân tích OHAUS với độ chính xác 0.001g

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu

1.2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu

Phương pháp xác định độ cồn: phương pháp Cordebard

Phương pháp xác định đường tổng: phương pháp Phenol

Phương pháp thanh trùng Pastuer

Xác định pH bằng máy đo pH

1.2.2.5 Phương pháp phân tích cảm quan

Phương pháp đánh giá cảm quan của sản phẩm được thực hiện theo Tiêuchuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 Đây là tiêu chuẩn sử dụng hệ điểm 20 xây dựngtrên một thang thống 6 bậc 5 điểm (từ 0 đến 5) trong đó điểm 0 ứng với chất lượngsản phẩm “bị hỏng”, còn từ điểm 1 đến điểm 5 ứng vói mức khuyết tật giảm dần Ởđiểm 5 sản phẩm coi như không có sai lỗi và khuyết tật nào, trong tính chất đangxét, sản phẩm có tính tốt đặc trưng và rõ rệt cho chỉ tiêu đó [7].

Đối với nước giải khát có ga các chỉ tiêu cần phải đánh giá cảm quan bao gồm

độ trong, màu sắc, mùi, vị Sau đây là bảng đánh giá các chỉ tiêu (dựa theo sáu bậcđánh giá TCVN 3215-79 ở phụ lục 3):

Bảng 1.2 Bảng điểm về màu và độ trong của sản phẩm nước giải khát chanh dây

3 3 Sản phẩm trong, tương đối nhiều vật thể lạ, màu vàng

4 2 Sản phẩm hơi đục, có nhiều vật thể lạ, không có màu vàng

đặc trưng của chanh dây

5 1 Sản phẩm có màu đục, còn nhiều vật thể lạ, thô, không có

màu vàng đặc trưng của chanh dây

6 0 Sản phẩm bị hỏng, vẩn đục, màu nâu đen

Bảng 1.3 Bảng điểm về mùi của sản phẩm nước giải khát chanh dây lên men

Cơ sở đánh giá

1 5 1.2 Sản phẩm có mùi thơm dịu nhẹ của chanh dây, thoảng mùi

rượu, hài hòa, thơm dịu, đậm đà, đặc trưng cho sản phẩm

2 4 Sản phẩm có mùi thơm nhẹ của chanh dây, mùi rượu hơi

nồng, nhưng tương đối hài hòa

3 3 Có mùi chanh dây, mùi rượu cao, không hài hòa

4 2 Thoảng mùi chanh dây, mùi rượu cao rõ rệt, thoảng mùi lạ

5 1 Sản phẩm mất mùi chanh dây đặc trưng, nồng, mùi lạ rõ rệt

6 0 Sản phẩm bị hỏng, có mùi lạ gây khó chịu

Bảng 1.4 Bảng điểm về vị của sản phẩm nước giải khát chanh dây lên men

2 4 Sản phẩm có có vị hài hòa, dễ chịu, hậu vị vừa phải, đặc

5 1 Sản phẩm có vị đắng, sốc, loãng hoặc vị gắt, rõ vị lạ, không

đặc trưng cho vị chanh dây lên men

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU



2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung

2.1.1.1 Xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung trong quá trình thu dịch

Sau khi thu được cơm và hạt chanh dây, để tăng hiệu suất thu dịch ta cần bổsung thêm enzyme pectinase Làm 4 mẫu thí nghiệm với 100ml thịt quả/mẫu, sơ đồ

bố trí thí nghiệm được tiến hành như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung

thích hợp

2.1.1.2 Xác định thời gian ủ thích hợp

Với cùng một lượng enzyme petinase bổ sung như nhau nhưng thời gian ủdịch khác nhau sẽ cho hiệu suất thu dịch khác nhau, do đó cần phải xác định thờigian ủ thích hợp để thu được hiệu suất cao nhất Bố trí thí nghiệm xác định thời gian

ủ thích hợp được tiến hành như sau: Lấy 4 mẫu, với 100ml thịt quả/ mẫu, bổ sungenzyme với cùng một tỷ lệ và tiến hành ủ ở thời gian khác nhau, sơ đồ bố trí thínghiệm như dưới đây

Bổ sung enzyme pectinase

Đánh giá chất lượng dịch lọc Dịch quả và hạt

Lượng enzyme pectinase bổ sung thích hợp

0.15ml 0.2ml 0ml 0.1ml

Ép thu dịch

Ủ ( t = 1h, T 0 = 25 - 27 0 C)

Ủ

Đánh giá chất lượng dịch lọc và hiệu

suất thu dịch

Dịch quả và hạt + Lượng enzyme petinase bổ sung

thích hợp

Thời gian ủ thích hợp

1.5h 2h 0.5h 1h

Ép thu dịch

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ với lượng enzyme pectinase

bổ sung thích hợp

2.1.2 Xác định hàm lượng nước pha loãng

Dịch chanh dây sau khi ép xong được tiến hành bổ sung thêm nước với các tỷ

lệ như sau: 40%, 50%, và 60% so với lượng dịch ép để làm giảm giá thành sảnphẩm nhưng không làm giảm chất lượng Thí nghiệm được tiến hành với 100mldịch mỗi mẫu

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng nước pha loãng

2.1.3 Xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho quá trình lên men

Dịch quả chanh dây sau khi không thể đạt được nồng độ chất khô như mongmuốn để quá trình lên men diễn ra tốt nhất Do đó trước khi lên men ta cần bổ sungthêm đường để đưa nồng độ chất khô về tỷ lệ mong muốn, thí nghiệm được tiếnhành như sau:

Bổ sung đường

Đánh giá cảm quan Đo: hàm lượng đường còn lại, pH, độ rượu

Dịch ép đã pha loãng (pH = 4)

Hàm lượng đường bổ sung thích hợp (ĐTH)

16 0 Brix 17 0 Brix 18 0 Brix 19 0 Brix 20 0 Brix

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

Lên men (t = 60h)

Bổ sung nấm men (1%)

Làm trong

Thanh trùng (75 0 C, 30 phút)

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho

quá trình lên men

2.1.4 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

pH là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình lên men vàchất lượng sản phẩm Nấm men chỉ hoạt động tốt ở pH nhất định, vì vậy ta cần điềuchỉnh pH cho dịch lên men Quy trình lựa chọn pH thích hợp cho quá trình lên menđược tiến hành như sơ đồ hình 2.6

pH lên men thích hợp (pH TH)

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

pH = 3.5

Đánh giá cảm quan Đo: hàm lượng đường còn lại, pH, độ rượu

Dịch ép đã pha loãng (ĐTH)

Lên men (t = 60h)

Bổ sung nấm men (1%)

pH = 4 pH = 4.5 pH = 5

Làm trong Thanh trùng (75 0 C, 30 phút)

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

2.1.5 Xác định hàm lượng nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên men

Nấm men là một thành phần quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình lênmen và tạo ra sản phẩm tốt Nếu lượng nấm men cho vào ít thì số lượng tế bào nấmmen không đủ để lên men, ngược lại lượng tế bào quá nhiều sẽ không đủ cơ chấtcho nấm men hoạt động, tế bào nấm men chết nhiều gây mùi vị lạ cho sản phẩm

Do đó chúng ta cần tiền hành thí nghiệm bổ sung mấn men như sau:

Tỷ lệ nấm men bổ sung thích hợp (TLNMTH)

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

Đánh giá cảm quan Đo: hàm lượng đường còn lại, pH, độ rượu

Dịch ép đã pha loãng (ĐTH, pH TH)

Lên men (t = 60h)

Tỷ lệ nấm men bổ sung

Làm trong Thanh trùng (75 0 C, 30 phút)

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng nấm men bổ sung thích hợp

cho quá trình lên men

2.1.6 Xác định thời gian lên men thích hợp

Thời gian lên men là yếu tố quyết định sự thành công của sản phẩm Do đócần phải dừng quá trình lên men đúng lúc để có được sản phẩm đạt yêu cầu Vì vậychúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men như sau:

Thời gian lên men thích hợp (TGLMTH)

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

Đánh giá cảm quan Đo: hàm lượng đường còn lại, pH, độ rượu

Dịch ép đã pha loãng (ĐTH, pH TH)

Lên men

Bổ sung nấm men với tỷ lệ thích hợp

Làm trong

Thanh trùng (75 0 C, 30 phút)

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men thích hợp

2.1.7 Thí nghiệm điều vị sau lên men

Sau khi lên men sản phẩm tuy đã đạt được những yêu cầu đề ra nhưng chưa cóđược sự hài hòa về mặt cảm quan do đó cần tiến hành điều vị Quá trình điều vịđược tiến hành như sơ đồ hình 3.9 với mỗi mẫu là 100ml sản phẩm, đường dùngcho quá trình điều vị được nấu dưới dạng syrup 650Brix

Điều vị

Tỷ lệ syrup

bổ sung thích hợp

Thanh trùng (75 0 C, 15 phút)

Đánh giá cảm quan

Dịch ép đã pha loãng (ĐTH, pH TH)

Lên men

Bổ sung nấm men với tỷ lệ thích hợp

Làm trong

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều vị

2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

2.2.1 Kết quả xác định lượng enzyme pectinase bổ sung thích hợp

2.2.1.1 Kết quả xác định lượng dịch thu được trung bình

Lượng dịch quả thu được có sự thay đổi khác nhau khi ta bổ sung emzymepectinase với tỷ lệ khác nhau