Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu quá trình lên men rượu bưởi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ XUÂN LỘC

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU BƯỞI

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực PhẩmMã số:60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2019

Công trình được hoàn thành tại:Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Ngọc YênCán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Hoài HươngCán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Ngọc Liễu

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG, Tp Hồ ChíMinh ngày 10 tháng 07 năm 2019

Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 Chủ tịch Hội đồng GS TS Đống Thị Anh Đào2 TS Nguyễn Hoài Hương

Chủ tịch Hội đồngTrưởng khoa Công Nghệ Hóa học

GS TS Đống Thị Anh ĐàoGS.TS Phan Thanh Sơn Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Xuân Lộc MSHV: 1570889Ngày, tháng, năm sinh: 31/08/1990 Nơi sinh: Hồ Chí MinhChuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm Mã số:60540101

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình lên men rượu bưởiNHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Chọn được nguyên liệu phù hợp cho sản phẩm rượu vang bưởi: Bưởi và nấm men

Saccharomyces cerevisiae thương mại.

- Xác định các thông số công nghệ quá trình lên men chính của rượu bưởi như nhiệt độlên men, hàm lượng chất khô, pH, tỷ lệ nấm men, hàm lượng ((NH4)2HPO4), Na2S2O5.

I NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019

II NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019III CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Yên

Tp HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪNCHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS Trần Thị Ngọc YênGS.TS Lê Văn Việt MẫnTRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Bách Khoa nóichung, các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng đã dạy dỗ cho tôikiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp tôi có được cơsở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.

Tôi xin chân thành cám ơn lãnh đạo trường Đại học Nguyễn Tất Thành cùng sự giúpđỡ nhiệt tình của các Thầy Cô và anh chị đồng nghiệp của khoa Công nghệ ThựcPhẩm – Hóa Học đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu tạiphòng thí nghiệm của trường.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quantâm, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốtnghiệp này.

TpHCM, ngày 02 tháng 07 năm 2019Học viên

Nguyễn Thị Xuân Lộc

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Bưởi là loại trái cây phổ biến ở Việt Nam với hương vị thơm ngon và giàu vitamin C,các chất chống oxy hóa, giúp giảm cholesterol… tốt cho sức khỏe người tiêu dùng Vìvậy, nước ép bưởi không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn được ứng dụng làm nhiềusản phẩm khác nhau như nước ép bưởi đóng chai, siro dịch bưởi, rượu bưởi… Nghiêncứu khảo sát lựa chọn nguyên liệu bưởi Năm Roi dạng trái nhỏ còn gọi là bưởi đạn và

nấm men Saccharomyces cerevisiae RV100 để sử dụng cho nghiên cứu lên men rượu

bưởi từ dịch bưởi Kết quả xác định điều kiện cho quá trình lên men như sau: tỷ lệ nấmmen 0.3g/l, thời gian hoạt hóa 30 phút, hàm lượng các chất cần bổ sung cho dịch lênmen: Nitơ ((NH4)2HPO4) là 100ppm, SO2 (Na2S2O5) là 150ppm, hàm lượng chất khôban đầu 20 Bx, pH = 4 Thực hiện lên men chính trong 7 ngày ở nhiệt độ 25oC và lênmen phụ trong 56 ngày Sản phẩm rượu bưởi tạo thành có độ cồn là 10.76%(v/v).

Grapefruit is a popular fruit in Vietnam, good for the consumers’s health, with goodtaste, rich in vitamin C and antioxidants, help lower cholesterol Therefore, grapefruitjuice is not only nutritional value but also applied to various products such as beverage,syrup of grapefruit, grapefruit wine This study was selected “Nam Roi” pomelos and

Saccharomyces cerevisiae RV100 to use to study fermentation of grapefruit wine The

results of determining the conditions for fermentation process are as follows: Ratio ofyeasts is 0.3g/l time 30 minutes, the content of additional substances for fermentation:Nitrogen ((NH4)2HPO4) is 100ppm, SO2 (Na2S2O5) is 150ppm, initial dry mattercontent of 20 Bx, pH = 4 The main fermentation was carry out for 7 days at 25°C andsub-fermentation for 56 days The percentage of alcohol values in grapefruit wineproduct is 10.76% (v/v) Sensory evaluation about this grapefruit wine’s aroma/ flavorand taste is accepted.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực vàchưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiệnluận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõnguồn gốc rõ ràng và được pháp công bố.

TpHCM, ngày 02 tháng 07 năm 2019Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Xuân Lộc

1.2 Mục tiêu nghiên cứu··· 1

1.3 Nội dung nghiên cứu···2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu···2

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài···2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN2.1 Tổng quan rượu trái cây··· 3

2.2 Tổng quan quá trình lên men rượu···3

2.2.1 Khái niệm··· 3

2.2.2 Các giai đoạn của quá trình lên men rượu··· 4

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu···5

2.3 Tổng quan nguyên liệu··· 7

2.3.1 Nguyên liệu bưởi···7

2.3.2 Nấm men Sacharomyces cerevisiae···14

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu··· 21

3.2.1 Thời gian nghiên cứu···21

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu··· 21

3.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm··· 22

3.3 Nội dung nghiên cứu···23

3.4 Bố trí thí nghiệm···24

3.5.1 TN1: Thí nghiệm lựa chọn nguyên liệu bưởi··· 24

3.5.2 TN2: Thí nghiệm lựa chọn phương pháp thu dịch ép bưởi··· 25

3.5.3 Thí nghiệm lựa chọn nấm men Saccharomyces cerevisiae thương mại··· 27

3.5.4 TN11: Thí nghiệm theo dõi thời gian lên men phụ··· 37

3.6 Các phương pháp phân tích···37

3.6.1 Các phương pháp xác định hàm lượng chất dinh dưỡng trong dịch bưởi··· 37

3.6.2 Phương pháp DPPH (2,2-Diphenyl -1-picrylhydrazyl) ···38

3.6.3 Phương pháp xác định hàm lượng chất đắng naringin bằng phương pháp sắc kýlỏng hiệu năng cao (High performanceliquid chromatography -HPLC) ···38

3.6.4 Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm rượu bưởi theo phép thử cho điểm thịhiếu của người tiêu dùng (TCVN 3215 – 79) ···38

3.6.5 Phần mềm xử lý số liệu Statgraphics Centuiron version 15.1.02··· 39

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

4.1 Kết quả lựa chọn nguyên liệu bưởi···40

4.2 Kết quả lựa chọn phương pháp thu dịch bưởi···42

4.3 Kết quả khảo sát lựa chọn nấm men Saccharomyces cerevisiae thương mại··· 44

4.3.1 Kết quả thí nghiệm xác định khả năng lên men của các chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae thương mại··· 44

4.3.2 Thí nghiệm xác định thời gian hoạt hóa chủng nấm men Saccharomycescerevisiae thương mại đã chọn··· 47

4.4 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men của sản phẩm···50

4.4.1 Kết quả khảo sát hàm lượng chất khô ban đầu của dịch bưởi··· 50

4.4.2 Kết quả khảo sát pH ban đầu của dịch bưởi ···54

4.4.3 Kết quả khảo sát nồng độ SO2bổ sung vào dịch bưởi··· 58

4.4.4 Kết quả khảo sát nồng độ Nitơ bổ sung vào dịch bưởi···61

4.4.5 Kết quả thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống cấy vào dịch bưởi···65

4.4.6 Kết quả thí nghiệm khảo sát nhiệt độ lên men···70

4.5 Kết quả thí nghiệm khảo sát thời gian lên men phụ của rượu bưởi···73

4.5.1 Mục đích đánh giá··· 73

4.5.2 Phương pháp đánh giá··· 73

4.5.4 Kết quả và bàn luận đánh gía cảm quan rượu bưởi··· 74

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ5.1 Kết luận···79

5.2 Khuyến nghị··· 79TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong 100g bưởi ruột trắng··· 10

Bảng 2.2 Hàm lượng các flavonoid trong bưởi··· 11

Bảng 2.3 Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men được lạnh đông khô··15

Bảng 2.4 Thành phần hóa học trong nấm men đông khô··· 15

Bảng 3.1 Các loại bưởi sử dụng nghiên cứu···19

Bảng 3.2 Các chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thương mại được sử dụngtrong nghiên cứu···20

Bảng 3.3 Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu··· 22

Bảng 3.4 Các nội dung, thông số khảo sát trong nghiên cứu···23

Bảng 3.5 Hình dạng, kích thước các mẫu bưởi trong thí nghiệm···25

Bảng 3.6 Các phương pháp thu dịch ép bưởi···26

Bảng 3.7 Dịch bưởi chuẩn bị cho thí nghiệm lựa chọn men giống···27

Bảng 3.8 Các mẫu thí nghiệm thời gian hoạt hóa nấm men Saccharomyces cerevisiaethương mại đã chọn··· 28

Bảng 3.9 Các mẫu thí nghiệm khảo sát nồng độ chất khô ban đầu của dịch bưởi··· 30

Bảng 3.10 Các mẫu thí nghiệm khảo sát pH ban đầu của dịch ép bưởi··· 31

Bảng 3.11 Các mẫu thí nghiệm khảo sát hàm lượng SO2bổ sung vào dịch bưởi··· 32

Bảng 3.12 Các mẫu thí nghiệm khảo sát hàm lượng Nitơ bổ sung vào dịch bưởi··· 33

Bảng 3.13 Các mẫu thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống cấy cần sử dụng··· 34

Bảng 3.14 Các mẫu thí nghiệm khảo sát hoạt tính nấm men Saccharomyces CerevisiaeRV100···35

Bảng 3.15 Các mẫu thí nghiệm khảo sát nhiệt độ lên men khác nhau··· 36

Bảng 4.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu bưởi··· 40

Bảng 4.2 Kết quả khảo sát thành phần hóa học của nguyên liệu bưởi trên 100g dịchbưởi đạn···42

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm xác định khả năng lên men của các chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae thương mại··· 44Bảng 4.5 Kết quả đánh giá cảm quan các mẫu rượu bưởi được lên men từ các chủngSaccharomyces cerevisiae thương mại khác nhau··· 45Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian hoạt hóa chủng nấm men···47Bảng 4.7 Các thông số thể hiện kết quả của quá trình lên men ở mỗi thời gian hoạthóa nấm men··· 47Bảng 4.8 Kết quả đánh giá cảm quan thí nghiệm khảo sát thời gia hoạt hóa nấm menSaccharomyces cerevisiae RV100··· 49Bảng 4.9 Kết quả thí nghiệm khảo sát các nồng độ chất khô ban đầu··· 50Bảng 4.10 Các thông số thí nghiệm khảo sát các nồng độ chất khô ban đầu của dịchbưởi···50Bảng 4.11 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men từ dịch bưởi có hàm lượng chất khô ban đầu khác nhau···52Bảng 4.12 Kết quả khảo sát pH ban đầu của dịch bưởi··· 54Bảng 4.13 Các thông số thể hiện kết quả khảo sát pH ban đầu của dịch bưởi···54Bảng 4.14 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men từ dịch bưởi có pH ban đầu khác nhau··· 56Bảng 4.15 Kết quả thí nghiệm khảo sát các mẫu dịch bưởi bổ sung SO2 (Na2S2O5) ởcác nồng độ khác nhau···57Bảng 4.16 Các thông số thể hiện kết quả khảo sát các mẫu dịch bưởi bổ sung SO2

(Na2S2O5) ở các nồng độ khác nhau··· 58Bảng 4.17 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men từ dịch bưởi có bổ sung nồng độ SO2khác nhau···60Bảng 4.18 Kết quả thí nghiệm khảo sát các mẫu dịch bưởi bổ sung Nitơ ((NH4)2HPO4)ở các nồng độ khác nhau··· 62Bảng 4.19 Các thông số thể hiện kết quả thí nghiệm khảo sát các mẫu dịch bưởi bổ

sung Nitơ ((NH4)2HPO4) ở các nồng độ khác nhau···62Bảng 4.20 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men từ dịch bưởi có bổ sung nồng độ Nitơ khác nhau··· 64Bảng 4.21 Kết quả thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống cấy khác nhau vào dịch bưởi··· 66Bảng 4.22 Các thông số thể hiện kết quả thí nghiệm khảo sát tỷ lệ giống cấy khác nhauvào dịch bưởi···66Bảng 4.23 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men từ dịch bưởi có tỷ lệ giống cấy khác nhau···68Bảng 4.24 Độ cồn tạo thành của mẫu đối chứng và RV100 theo dõi trong 6 tháng··· 69Bảng 4.25 Kết quả khảo sát nhiệt độ lên men dịch bưởi khác nhau···70Bảng 4.26 Kết quả khảo sát đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối vớimẫu rượu lên men ở nhiệt độ khác nhau··· 72Bảng 4.27 Kết quả phân tích phương sai ANOVA điểm thị hiếu··· 74

Hình 2.7 Quá trình chuyển hóa glucose trong tế bào nấm men S cerevisiae ··· 16

Hình 2.8 Quá trình chuyển hóa glucose thành ethanol ··· 16

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô giữa các mẫu dịch bưởi cóthời gian hoạt hóa nấm men khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men ··· 48

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của pH giữa các mẫu dịch bưởi có thời gian hoạthóa nấm men khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 48

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của số lượng nấm men sống giữa các mẫu dịchbưởi có thời gian hoạt hóa nấm men khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên menchính···48

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ cồn giữa các mẫu dịch bưởi có thời gianhoạt hóa nấm men khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 49

Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô giữa các mẫu dịch bưởi cóhàm lượng chất khô ban đầu khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men ···51

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH giữa các mẫu dịch bưởi có hàm lượng chấtkhô ban đầu khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···51

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi số lượng tế bào nấm men sống giữa các mẫu dịchbưởi có hàm lượng chất khô ban đầu khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên menchính···51

Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn giữa các mẫu dịch bưởi có hàm lượngchất khô ban đầu khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 52Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của hàm lượng chất khô (Bx) của các mẫu trongthí nghiệm khảo sát pH ban đầu của dịch bưởi···55Hình 4.19 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH giữa các mẫu dịch bưởi có pH ban đầu khácnhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···55Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của mật độ nấm men sống trong suốt quá trìnhlên men của các mẫu dịch bưởi có pH ban đầu khác nhau··· 55Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tạo thành giữa các mẫu dịch bưởi có pHban đầu khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 56Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô giữa các mẫu dịch bưởi cóbổ sung nồng độ SO2khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···59Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH giữa các mẫu dịch bưởi có bổ sung nồng độSO2khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···59Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi số lượng tế bào nấm men sống cho đến khi kếtthúc quá trình lên men giữa các mẫu dịch bưởi có bổ sung nồng độ SO2 khác nhau··59Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tạo thành giữa các mẫu dịch bưởi có bổsung nồng độ SO2khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···60Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô giữa các mẫu dịch bưởi cóbổ sung nồng độ Nitơ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 63Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH giữa các mẫu dịch bưởi có bổ sung nồng độNitơ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 63Hình 4.19 Đồ thị biểu diễn mật độ tế bào nấm men sống cho đến khi kết thúc quá trìnhlên men giữa các mẫu dịch bưởi có bổ sung nồng độ Nitơ khác nhau···63Hình 4.20 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn giữa các mẫu dịch bưởi có bổ sung nồngđộ Nitơ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 64Hình 4.21 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô của các mẫu dịch bưởi có

Hình 4.22 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của các mẫu dịch bưởi có tỷ lệ giống cấy

khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính··· 67

Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật độ nấm men sống cho đến khi kết thúc quátrình lên men của các mẫu dịch bưởi có tỷ lệ giống cấy khác nhau··· 67

Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tạo thành của các mẫu dịch bưởi cótỷ lệ giống cấy khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···67

Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô của các mẫu dịch bưởi lênmen ở các nhiệt độ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···71

Hình 4.26 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của các mẫu dịch bưởi lên men ở các nhiệtđộ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···71

Hình 4.27 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật độ nấm men sống cho đến khi kết thúc quátrình lên men của các mẫu dịch bưởi lên men ở các nhiệt độ khác nhau··· 71

Hình 4.28 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tạo thành của các mẫu dịch bưởi lên menở các nhiệt độ khác nhau cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính···71

Hình 4.29 Kết quả thí nghiệm lựa chọn thời gian lên men phụ của rượu bưởi··· 74

Hình 4.30 Kết quả đánh giá cảm quan mẫu rượu lên men phụ trong 1 tuần··· 76

Hình 4.31 Kết quả đánh giá cảm quan mẫu rượu lên men phụ trong 8 tuần··· 77

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU1.1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

Hiện nay, các loại thức uống từ trái cây đang càng được nhiều người tiêu dùng lựachọn do chứa nhiều vitamin, muối khoáng, các dạng đường đơn dễ tiêu hóa, cóhương vị thơm ngon tự nhiên, hấp dẫn vừa có giá trị dinh dưỡng cao.

Từ các loại trái cây khác nhau, có thể chế biến thành các dạng thức uống khác nhaunhư: sinh tố, nước ép, nước quả ngâm đường, Trong đó, rượu trái cây là một trongnhững loại thức uống rất được ưa chuộng với hương vị thơm ngon và có tính giảikhát.

Khi nhắc đến rượu trái cây thì không thể không nói về rượu nho Tuy nhiên, nhokhông phải là loại trái cây duy nhất mới có thể sử dụng để lên men rượu mà cònnhiều loại trái cây khác cũng có thể dùng để lên men rượu (L Rebordinos et al,2011) Nước ta là nước nhiệt đới gió mùa với nhiều loại trái cây phong phú cóhương vị, chất lượng và giá trị dinh dưỡng cao có lợi cho sức khỏe con người Nêncó thể tận dụng từ nguồn nguyên liệu sẵn có này để đưa vào sản xuất rượu trái cây.Trong số các loại trái cây, bưởi là loại trái cây được rất nhiều người ưa chuộngngoài hương thơm và mùi vị đặc trưng thì còn chứa nhiều loại vitamin, kali, sắt vàcác nguyên tố vi lượng rất có ích cho sức khỏe cho con ngưởi Ở nước ta bưởi cósản lượng lớn với nhiều loại khác nhau trong đó nổi tiếng có bưởi Năm Roi, bưởiDa Xanh, bưởi Đoan Hùng,… Ngoài các giống bưởi có giá trị kinh tế kể trên thìnguồn bưởi quả nhỏ không có giá trị thương mại cao cũng chiếm sản lượng đáng kể.Loại bưởi này chủ yếu được dùng để ép lấy dịch.

Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu này giúp tận dụng nguồn dịch ép từ loại bưởi tráinhỏ không có giá trị thương mại cao vào sản xuất đồ uống thực phẩm và làm đadạng thêm các dòng sản phẩm làm từ quả bưởi.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định các thông số công nghệ của qui trình lên men chính trong chế biến rượubưởi có độ cồn hơn 10 - 11% (v/v).

Sản phẩm rượu bưởi tạo thành có mùi hương đặc trưng của bưởi, ngọt thanh và hậu

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Chọn được nguyên liệu phù hợp cho sản phẩm rượu vang bưởi: Bưởi và nấm

men Saccharomyces cerevisiae thương mại.

- Xác định các thông số công nghệ quá trình lên men chính của rượu bưởi nhưnhiệt độ lên men, hàm lượng chất khô, pH, tỷ lệ nấm men, hàm lượng((NH4)2HPO4), Na2S2O5bổ sung.

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: rượu bưởi được lên men từ dịch ép bưởi Năm Roi (bưởi đạn),

nấm men Saccharomyces cerevisiae RV100 thương mại.

Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu xác định các thông số tốt nhất ảnh hưởng quá trìnhlên men rượu bưởi theo mô hình thiết bị phòng thí nghiệm.

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

- Ứng dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae RV100 thương mại trong

quá trình lên men rượu bưởi.

- Xây dựng đường cong sinh trưởng của nấm men.

- Theo dõi sự thay đổi các yếu tố như hàm lượng chất khô, pH, nhiệt độ,không khí, tỷ lệ nấm men… đối với quá trình lên men rượu bưởi

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN2.1 Tổng quan rượu trái cây

Rượu trái cây là một đồ uống được tạo ra bằng cách lên men tự nhiên dịch ép củacác loại trái cây khác nhau Các loại rượu trái cây thường có hương vị và được địnhdanh bởi chủng loại nguyên liệu trái cây Nguyên liệu được chọn làm rượu trái câythường đa dạng, phong phú Ở Việt Nam, người tiêu dễ dàng tìm thấy các loại rượutrái cây phổ biến như rượu nho Đà Lạt, rượu dừa Bến Tre,

Trong quá trình làm rượu trái cây, người ta có thể thêm các chủng men giống khácnhau để kích thích lên quá trình lên men Tuy nhiên, trên thị trường có nhiều dòngrượu trái cây được sản xuất không phải bằng cách lên men tự nhiên mà bằng cáchphối trộn dịch ép trái cây với rượu nếp Có thể kể đến như rượu bưởi Tân Triều,rượu dừa Bến Tre…

Rượu vang cũng là một loại rượu trái cây lên men gồm khoảng 85% là nước, 12%là cồn ethyl, rượu, vài loại acid khác Trong rượu vang còn có cả nhiều loại đường,carbohydrate, aldehyde thơm, ketone, phenlic, enzyme, chất tạo màu, nhiều loạivitamin, vài loại muối khoáng và một số các chất khác.

Được biết cho đến nay trong hỗn hợp rượu vang có trên 300 thành phần các chấtkhác nhau, hơn phân nửa đã được phát hiện từ năm 1956, khi mà các phương pháphóa học đã bắt đầu phát triển Hầu hết các yếu tố tạo thêm giá trị và sự đa dạng củarượu chính là mùi vị Mùi vị hầu như không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, mặtkhác nếu dùng không quá nhiều thì rượu còn có tác dụng tốt cho sức khỏe, hỗ trợtiêu hóa tốt, đặc biệt các loại rượu đỏ còn có thể phòng bệnh tim mạch Trong rượukhông có chất béo hay cholesterol và có nhiều calories (G J Soleas et al, 1997).

2.2 Tổng quan quá trình lên men rượu2.2.1 Khái niệm

Lên men rượu là quá trình lên men được thực hiện nhờ nấm men trong điều kiệnyếm khí, cơ chất chủ yếu là đường được chuyển thành rượu etylic và CO2, đồngthời giải phóng năng lượng.

Phương trình phản ứng:

2C2H5OH + 2CO2 + Q

2.2.2 Các giai đoạn của quá trình lên men rượu

Trong công nghệ sản xuất rượu, lên men là quá trình quan trọng nhất Nó quyết địnhchất lượng của sản phẩm Nhìn chung, quá trình lên men rượu trải qua hai giai đoạn:giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ.

2.2.2.1 Quá trình lên men chính

Quá trình lên men rượu có thể tiến hành ở trong các bồn gỗ sồi hoặc thùng kim loạivới nhiều kích thước và hình dạng khác nhau Thông thường, sau khi tiếp nhậngiống men thuần vào bồn lên men khoảng vài giờ sẽ xuất hiện những dấu hiện đầutiên của quá trình lên men đó là những bọt khí CO2xuất hiện bám xung quanh thànhbồn lên men và từ từ hình thành các ốc đảo bởi bề mặt nước nhỏ lớn dần lên và baophủ toàn bề mặt.

Quá trình này sẽ mạnh dần ở các giờ tiếp theo Thông qua việc theo dõi biến độngcủa nhiệt độ, lượng CO2thoát ra, màu sắc của lớp bọt và nhất là tốc độ giảm dần củahàm lượng đường thì sẽ xác định được thời điểm cực đại của quá trình lên men rượu.Sau đó quá trình lên men rượu vang sẽ yếu dần đi đến khi kết thúc quá trình lênmen chính Một chu trình lên men chính có thể kéo dài từ 5 – 18 ngày.

Quá trình lên men chính là giai đoạn tạo độ cồn cho rượu [1].

2.2.2.2 Quá trình lên men phụ

Khi kết thúc quá trình lên men chính sẽ tiếp tục tiến hành quá trình lên phụ.

Ở thời kì lên men phụ, lượng đường sót lại tiếp tục hóa thành CO2và C2H5OH dùrất yếu và chậm chạp.Quá trình lên men phụ kéo dài từ 2 – 3 tuần, có khi dài hơntùy thuộc vào hàm lượng đường có trong dịch lên men và hoạt động của nấm menmạnh hay yếu.

Ở quá trình lên men phụ được tiến hành bởi vi khuẩn lactic như: Lactobacillus,

Pediococcus,…Trong quá trình lên men phụ các acid hữu cơ có trong quả cũng như

được tạo ra trong giai đoạn lên men chính sẽ được chuyển hóa tiếp tục để làm cho vịcủa rượu trở nên chua dịu Còn acid citric và đường quả cũng như đường bổ sungđược chuyển hóa thành dyaxetyl, axeton, 2-3 bultylenglicol là những tiền thân trong

việc tạo hương thơm đặc trưng cho rượu đồng thời quá trình này còn tạo ra acidacetic và acid lactic Cuối giai đoạn này, rượu được hình thành, CO2được bão hòa,các hạt lơ lửng trong vang.

Việc kéo dài thời gian lên men phụ của rượu không phải bao giờ cũng cho kết quảtốt hơn, ngược lại đôi khi lượng đường sót lại là nguồn thức ăn tốt cho vi sinh vậtgây hại Một số sản phẩm được coi là đã lên men hoàn toàn khỏe mạnh nếu hàmlượng còn sót lại ít hơn 1 – 2 g/l (L Rebordinos et al, 2011).

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phát triển và lên men của nấm men Nhiệtđộ tối ưu cho quá trình lên men nằm trong khoảng 25 - 28°C (T Homma et al,2003) Nếu lên men ở nhiệt độ thấp (t° < 16°C) thì nấm men hoạt động chậm và yếuhơn, lên men ở nhiệt độ cao ( t° > 36°C) thì nấm men bị ức chế và lên cao hơn thìnấm men chết dần, thuận lợi cho vi khuẩn sinh acid acetic, tạo nhiều ester, aldehydevà tổn thất rượu.

Trong giới hạn nhiệt độ nấm men hoạt động được, lên men ở nhiệt độ thấp (18 22°C) thường cho kết quả tốt hơn lên men ở nhiệt độ cao vì nhiệt độ lên men thấpsẽ ức chế được sự phát triển của vi khuẩn và nấm men dại, thời gian kéo dài, hiệusuất chuyển đường thành rượu cao hơn và quá trình tạo hương cho sản phẩm cũngtốt hơn, do hương thơm tạo thành khuếch tán sâu vào trong dung dịch (T Homma etal, 2003).

-2.2.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường

Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong một môi trường pH nhất định Đối vớicác loại nấm men để sản xuất rượu, pH trong khoảng 4 – 6 là thích hợp nhất để nấmmen hoạt động Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH= 4.8 – 5.2, nhằm giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thànhđường lên men được Tăng pH sẽ dễ bị nhiễm khuẩn, glycerin tạo nhiều hơn vàgiảm hiệu suất lên men Ở pH ≤ 4.2 nấm men tuy phát triển chậm hơn so với pH 4 –6 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển Tới lúc nào đó nấm men phát triển

điều kiện cũng tốt cho các tạp khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và đủ mạnh để lấnát nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men.

Vì vậy, khi tạo men giống trong điều kiện sản xuất, cần điều chỉnh pH tới 3.8 – 4 đểhạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men có hại.

2.2.3.3 Ảnh hưởng của oxy

Nấm men Saccharomyces lên men rượu vang là loại vi sinh vật kỵ khí tùy nghi Khitrong môi trường đủ lượng oxy, nấm men phân hủy đường tạo năng lượng và tăngsinh khối.Khi thiếu oxy nấm men sẽ lên men chuyển đường thành rượu và CO2 tạonăng lượng để duy trì hoạt động sống.

Việc cung cấp oxy cần thiết cho nấm men trong giai đoạn tăng sinh khối Tuy nhiên,độ thoáng khí của môi trường rất bất lợi cho quá trình lên men rượu Khi chuyểnsang giai đoạn lên men, môi trường phải yếm khí hoàn toàn, sự phát triển của nấmmen hầu như không có, sự lên men tạo cồn mạnh mẽ Nếu môi trường đang lên menđược cung cấp oxy thì quá trình lên men sẽ bị ức chế, nấm men sẽ chuyển sang giaiđoạn hô hấp hiếu khí Đây là hiệu ứng Pastuer kìm hãm sự lên men rượu dưới ảnhhưởng vủa oxy.

Do vậy trong sản xuất rượu giai đoạn đầu cần tạo điều kiện hiếu khí để nấm mensinh sản và phát triển đầy đủ số lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men rượu,sau đó phải tạo môi trường yếm khí tuyệt đối để nấm men thực hiện vai trò lên menchuyển hóa đường thành rượu etylic.

2.2.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ đường

Môi trường thuận lợi cho lên men rượu vang có nồng độ đường trong khoảng 18 25% Khi nồng độ đường lớn hơn 25% thì quá trình lên men vẫn xảy ra nhưng tốcđộ chậm, và tốc độ lên men dường như ngừng lại khi nồng độ đường vượt quá 30%.Lý do là nếu nồng độ đường của dịch lên men quá cao sẽ gây ra áp suất thẩm thấulớn, khi đó nó sẽ phá hủy trạng thái bình thường của nấm men, hậu quả là nấm menbị ức chế, cồn etylic sản xuất ra được ít, rượu nhạt Còn nếu ít đường quá cao thì độrượu thu được sẽ thấp và rượu vang dễ bị hỏng do nhiễm vi sinh vật (T K Pham etal, 2006).

-2.2.3.5 Ảnh hưởng của nguồn N

N cũng là chất cần thiết cho sự lên men của nấm men Tùy nguồn nguyên liệu banđầu có thể bổ sung hay không bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men Nấm

men Saccharomyces cerevisase có thể sử dụng N dưới dạng một số hợp chất hữu cơ

và vô cơ như: các acid amin, peptic, muối amôn ((NH4)2SO4, NH4H2PO4,NH4NO3…) chúng không sử dụng được nitơ dưới dạng muối nitrate, nitrite[31],[33], [42].

2.2.3.6 Ảnh hưởng của SO2

Trong lên men rượu vang, SO2 được sử dụng xử lý môi trường trước khi lên men vìcó tác dụng nhiều mặt: chống oxy hóa, làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều loài vi khuẩncó hại trong đó chủ yếu là ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn acetic và lactic.Lượng SO2 thường dùng là 30 – 120mg/l Nguồn SO2 dùng phổ biến trong ủ rượuvang là Na2SO3.

2.2.3.7 Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành

Cồn etylic là sản phẩm chính được tạo thành của quá trình lên men rượu từ đườngnhưng đồng thời có thể ức chế sự sinh trưởng của nấm men, khi nồng độ cồn tănglên 5% thể tích thì sự sinh sản bắt đầu ngưng trệ, nếu nồng độ rượu tiếp tục tăng lênđến 7 - 8% thể tích thì bắt đầu giảm lên men và chuyển sang giai đoạn lên men yếu.Ảnh hưởng nồng độ cồn etylic vào các loại nấm men không giống nhau Đa số loạinấm men ở nhiệt độ tối ưu chịu được độ cồn khoảng 14 - 16% thể tích [34].

2.2.3.8 Ảnh hưởng của CO2tạo thành

Hàm lượng CO2tạo thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sảncủa nấm men rượu

Theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến0.25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men đình trệ, hàm lượng CO2 trongrượu đạt đến 1.5% thì nấm men không còn sinh sản được nữa.

2.3 Tổng quan nguyên liệu2.3.1 Nguyên liệu bưởi

2.3.1.1 Tổng quan về bưởi

Ở nước ta và các nước vùng Đông Nam Á chủ yếu trồng các loại bưởi thuộc loàiGrandis Đây là loài rất đa dạng do có sự lai tạo giữa chúng với các loài khác trongchi Citrus Sự khác nhau giữa các giống không chỉ ở đặc điểm về hình thái, kíchthước quả mà còn ở cả chất lượng và màu sắc thịt quả.

2.3.1.2 Phân loại

Hiện nay tại Việt Nam có các loại bưởi ngon, mang lại hiệu quả kinh tế cao như:bưởi Năm Roi, bưởi da xanh, bưởi Phúc Trạch, bưởi Đoan Hùng, bưởi Diễn, bưởiThanh Trà… Sau đây là những nét khái quát chung về một số loại bưởi.

Bưởi Năm Roi

Là giống bưởi ngon nổi tiếng của Đồng Bằng sông Cửu Long Bưởi Năm Roi loại 1có hình quả lê, trọng lượng trung bình từ 1 - 1.4kg, khi chín vỏ có màu vàng xanhđến vàng sáng, dày trung bình từ 15 - 18mm, thịt quả màu xanh vàng, mịn, đồngnhất Múi và vách múi rất dễ tách, ăn dòn, ngọt hơi dôn dốt chua, nước nhiều, đặcbiệt là không có hạt mẩy, chỉ có hạt lép nhỏ li ti Tỷ lệ phần ăn được trên 55%, độBrix từ 9 - 12%, có giá trị thương mại cao.

Hình 2.1 Bưởi Năm Roi

Tuy nhiên, người nông dân không chỉ thu hoạch được các quả bưởi loại 1 mà còn cónhững trái bưởi có kích thước nhỏ hơn, chỉ đạt khối lượng từ 300 - 500 gram vàthường được gọi là bưởi đạn (bưởi bi) Những quả bưởi đạn này thường khó táchmúi, vị chua ngọt hài hòa, nhiều nước nên thường được sử dụng làm nước ép bưởi.

Hình 2.2 Bưởi đạn

Bưởi Diễn

Hình 2.3 Bưởi Diễn

Trồng nhiều ở xã Phú Diễn, Phú Minh huyện Từ Liêm Hà Nội Bưởi Diễn quả tròn,vỏ quả nhẵn, khi chín màu vàng cam, trọng lượng trung bình từ 0.8 - 1kg, tỷ lệ phầnăn được từ 60 - 65%, số hạt trung bình khoảng 50 hạt, múi và vách múi dễ tách rờinhau Thịt quả màu vàng xanh, ăn dòn, ngọt, độ Brix từ 12 - 14.

Bưởi Da Xanh

Đây là đặc sản của xứ dừa Bến Tre, trồng nhiều ở xã Mỹ Thanh An (thị xã Bến Tre),xã Tân Phú Tây (huyện Mỏ Cày) Bưởi da xanh ở Bến Tre có lợi thế về chất lượngcao hơn bưởi da xanh ở các tỉnh khác như tép bưởi màu hồng đỏ, bó chặt, dễ tách rakhỏi trái, nhiều nước nhưng không dính tay, vị ngọt hầu như không chua, mùi thơm,ít hạt, tỷ lệ thịt quả trên 55%.

Hình 2.4 Bưởi Da Xanh

2.3.1.2 Thành phần hóa học

Bưởi được ưa chuộng bởi giá trị dinh dưỡng và tính chất dược lý Nước bưởi chứanhiều thành phần tốt cho cơ thể như protein, glucid, các chất khoáng phospho, calci,kẽm, kali, magie,… cũng như các vitamin (B1, B2, B6, PP).

Trong quả bưởi tươi, cùi tươi chiếm 10 - 40%, hạt tươi chiếm 3-6%, vỏ ngoài 10%(có quả hạt lép hết chỉ còn vài hạt mẩy).

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong 100g bưởi ruột trắng

Thành phần Đơn vị Hàm lượng Thành phầnĐơn vị Hàm lượng

Năng lượngNăng lượngNướcProteinGlucidCelllulozaTro

Sodium (Na)Potassium(K)Calcium (Ca)Phospho (P)

Magie (Mg)Mangan (Mn)Kẽm (Zn)Sắt (Fe)Đồng (Cu)Vitamin B1Vitamin B2Vitamin B6Vitamin PPVitamin C

Nguồn theo FDA (U.S Food and Drug Administration)

Các flavonoid glycoside thường tạo vị đắng nên làm hạn chế khả năng phát triểncác sản phẩm từ trái cây có múi Thông thường, nồng độ của các flavonoids giảmkhi trái đạt trạng thái thuần thục, khoảng 5% ở quả thuần thục và 30% ở quả chưathuần thục (tính theo trọng lượng khô)[21] Flavonoid glycoside chứa nhiều trongtrái cây có múi, chủ yếu là hespiridin, naringin và neohespiridin Thành phần vàhàm lượng các flavonoid trong bưởi được Peterson và các cộng sự nghiên cứu vàtrình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 2.2 Hàm lượng các flavonoid trong bưởi[21]

Tên hợp chấtHàm lượng (mg%)

2.3.1.4 Tình hình về sản lượng bưởi tại Việt Nam

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, đến năm 2013 diện tích bưởi lên tới 45,2nghìn ha với sản lượng lên tới 125,190 tạ/ha tăng đáng kể so với năm 2005 với100,123 tạ/ha mặc dù là diện tích bưởi gần như là không tăng.

Có thể thấy được bưởi được trồng ở hầu hết khắp các tỉnh trong cả nước, và cónhiều vùng sản xuất tập trung lớn tới hàng trăm hecta bưởi như: bưởi Đoan Hùng,bưởi Diễn, bưởi Da Xanh,… và đặc biệt là bưởi Năm Roi tại vùng Đồng bằng sôngCửu Long với diện tích lên tới 10 nghìn ha, sản lượng đạt 60000 tấn/năm, phân bốchính ở tỉnh Vĩnh Long với diện tích 4,5 nghìn ha cho sản lượng 31,3 nghìn tấn,chiếm 48,6% về diện tích là 54,3% về sản lượng bưởi Năm Roi của cả nước Tiếpđó là bưởi Da Xanh với diện tích trồng tại Bến Tre là 1.544 ha.

Sự bài tiết virut viêm gan siêu vi C phụ thuộc vào Apolipoprotein B được ức chếbởi flavonoid naringenin có trong bưởi [44].

Làm giảm cholesterol: trong bưởi có pectin, chất sợi hòa tan có tác dụng làm giảmcholesterol trong máu, giảm chất béo thâm nhập vào cơ thể [27] Theo nghiên cứutrong những người có hàm lượng cholesterol trong máu cao, việc ăn thường xuyên15g pectin trong bưởi trong thời gian 4 tháng giúp giảm cholesterol trong máu trungbình 8%, trong trường hợp đặc biệt có thể giảm tới 20% [2].

Giảm lượng glucose có trong gan: Hesperidin và naringin đóng vai trò quan trọngtrong việc ngăn ngừa sự tiến triển của tăng đường huyết, một phần là do tăngglycolysis gan và nồng độ glycogen hoặc bằng cách làm giảm gluconeogenesis ởgan [43].

2.3.1.6 Sản phẩm ứng dụng từ bưởi

Bưởi là loài cây to, cao trung bình khoảng 3 – 4 m ở tuổi trưởng thành.Vỏ thân cómàu vàng nhạt, quả hình cầu to, vỏ dày, màu sắc tùy theo giống Cây bưởi có rấtnhiều công dụng và mang lại hiệu quả kinh tế cao.

- Sản phẩm ứng dụng từ vỏ bưởi như mứt bưởi, kẹo bưởi, tinh dầu bưởi…

- Sản phẩm ứng dụng từ hoa bưởi như trà hoa bưởi, sữa tắm hoa bưởi…

- Sản phẩm ứng dụng từ thịt bưởi như nước bưởi cô đặc, nước ép bưởi, rượubưởi…

Trong đó, các sản phẩm rượu bưởi trên thị trường được đánh giá cao do được phốitrộn từ dịch bưởi ép tự nhiên với rượu nếp nên vẫn giữa được các thành phần dinhdưỡng của bưởi Tuy nhiên, ngày này người tiêu dùng có nhiều lo ngại về vấn đề vệsinh an toàn thực phẩm khi sản xuất rượu nếp Vì vậy, sức hút của sản phẩm rượubưởi truyền thống cũng bị ảnh hưởng khá nhiều Trước yêu cầu thực tế đó, đề tàinghiên cứu này sẽ đem lại sản phẩm rượu bưởi được lên men tự nhiên từ dịch bưởi

ép và nguồn nấm men Saccharomyces cerevisiae thương mại góp phần làm phong

phú các sản phẩm từ bưởi và đáp ứng được các yêu cầu của người tiêu dùng

2.3.1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về rượu bưởi

Bưởi là loại trái cây được trồng nhiều nước trên thế giới với nhiều chủng loại vàkích thước khác nhau như bưởi Năm Roi ruột trắng, bưởi da xanh ruột hồng, bưởichùm quả nhỏ, vỏ vàng, ruột đỏ… Vì vậy, các nhà khoa học trong và ngoài nước đãcó nhiều nghiên cứu ứng dụng về dịch ép bưởi lên men.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học ngoài nước đã có nhiều nghiên cứuứng ứng dụng về dịch ép bưởi lên men Điển hình như nghiên cứu phân lập 16chủng nấm men từ bưởi, cam, dứa của Đại học Buea, Cameroom (N.Ndip, 2001).

Trong nghiên cứu này, họ đã chỉ ra rằng nấm men S cerevisiae thích hợp để lên

men rượu vang bưởi với nồng độ cồn cao nhất (10,47% [v/v]) và thấp nhất (7,68%[v/v]) với nồng độ đường dư tương ứng là 1,88% (w/v) và 7,7% (w/v) Hay nghiêncứu từ Korean Society of Food and Cookery Science (Kim MI Lim, 2005) đã lênmen dịch bưởi trong 8 ngày ở nhiệt độ 28oC và sử dụng nấm men S cerevisiae CV1,

độ cồn tạo thành 10% (v/v) Bên cạnh đó, các trường đại học trong nước cũng đã cónhiều đề tài nghiên cứu về rượu bưởi như đề tài “Nghiên cứu sản xuất rượu bưởi daxanh” của Đại học Công Nghiệp (Mai Thị Tươi, 2007) hay đề tài “Nghiên cứu quátrình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên vỏ bưởi và ứng dụng tronglên men rượu vang bưởi” (Hồ Thị Ngân, 2015) cấp trường của Đại học An Giang.Từ đó, các nhà khoa học nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng sản xuất

thành công rượu bưởi từ nấm men Saccharomyces cerevisiae từ nhiều năm trước.

Trong khi đó, nguyên liệu bưởi ở Việt Nam khá phổ biến nhưng lại chưa được khai

đại học và chưa ứng dụng công nghệ sản xuất rộng rãi mà chỉ mang tính chất nghiêncứu học thuật trong phòng thí nghiệm và tự phát của người nông dân Vì vậy, sảnphẩm rượu bưởi chưa được phổ biến sâu rộng, chất lượng không đồng nhất và khóđáp ứng nhu cầu xuất khẩu Thế nên, đề tải nghiên cứu này hy vọng sẽ góp phần lựachọn các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men dịch bưởi của nấm men

Saccharomyces cerevisiae thương mại nhằm có thể ứng dụng sản xuất công nghiệp

thay vì phải tốn thời gian, kỹ thuật công nghệ để phân lập nấm men Saccharomyces

cerevisiae từ môi trường.

2.3.2 Nấm men Sacharomyces cerevisiae

2.3.2.1 Đặc điểm sinh thái của nấm men

Nấm men trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomyces Men thuộc ngànhnấm, lớp nấm túi, nó nằm trong giới nấm (Kingdom Fungi), thuộc nấm thật(Eumycophyta).

Lớp Ascomycetes

Họ Endomycetaceae

Bộ Endomycetales

Giống Saccharomyces

Giống Sacharomyces có tới 18 loài và Sacharomyces cerevisiaelà loài được dùng

phổ biến trong quá trình lên men rượu vang từ nước quả, chiếm 80% trong tổng số

Sacharomycescó trong nước quả khi lên men.

Hình 2.5 Tế bào nấm men

Hình 2.6 Tế bào nấm men cố định dưới kính hiển vi điện tử (độ phóng đại: A:500X,B:1000X, C: 2000X).

Bảng 2.3 Thành phần các chất có trong cấu trúc của nấm men được lạnh đông khô[26]

Thành phần trong cấu trúcKhối lượng khô (%)

Độ ẩmProteinCarbohydrateAcidnucleicLipid

Chất khoáng

2 - 542 – 4630 – 376 – 84 – 57 – 8

Bảng 2.4 Thành phần hóa học trong nấm men đông khô [26]

2.1

2.3.2.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu của nấm men [10]

Quá trình lên men là quá trình phức tạp trong đó có sự biến đổi quan trọng tronghoạt động trao đổi chất của nấm men.Quá trình chuyển hóa nguồn nguyên liệuthành sản phẩm chính trong lên men rượu là ethanol và CO2, ngoài ra trong quátrình lên men còn tạo ra nhiều sản phẩm hữu cơ khác có khả năng ảnh hưởng tớichất lượng của rượu vang Do đó hiểu rõ những cơ sở khoa học trong quá trình lênmen sẽ giúp cho việc điều khiển quá trình lên men xảy ra theo chiều hướng có lợi.

Hình 2.7 Quá trình chuyển hóa glucose trong tế bào nấm men S cerevisiae [27]

Quá trình lên men rượu thực chất là một quá trình chuyển hóa đường thành rượuetylic, CO2 và các sản phẩm phụ khác Quá trình chuyển hóa từ đường hexose đếnrượu etylic và CO2 có thể biểu diễn theo phương trình tổng quát của Gay-Lussac.

Hình 2.8 Quá trình chuyển hóa glucose thành ethanol [27]

Theo phương trình thì khi lên men sẽ tạo ra 2 phân tử rượu etylic và 2 phân tử CO2.

Năm 1857, Louis Pasteur đã công bố kết quả nghiên cứu của mình và kết luận: Sựphân giải đường thành rượu và CO2 trong điều kiện yếm khí, cứ 100% glucose sẽtạo thành 51,1% C2H5OH và 49.4% CO2, 3.2 acid succinic và khoảng 1% các sảnphẩm khác.

Quá trình lên men được thực hiện qua một chuỗi phản ứng rất phức tạp và liên quanđến quá trình phosphoryl hóa các hợp chất hữu cơ Toàn bộ quá trình này đượcthông qua chu trình Embden-Meyerhof Trong đó, đáng chú ý là sự tham gia củaATP trong quá trình chuyển hóa glucose thành rượu etylic:

C6H12O6+ 2ATP + 2H3PO4+ 4ADP → 2C2H5OH + 2CO2+ 2ADP + 4ATP

Năng lượng tích lũy trong liên kết ATP chính là nguồn năng lượng cung cấp chohoạt động của nấm men Và đây cũng là nguồn năng lượng làm tăng nhiệt độ củadịch lên men trong quá trình lên men Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu có thểchia thành 2 thời kì: thời kì cảm ứng và thời kì tĩnh.

Thời kì cảm ứng:

Ở giai đoạn này, chất nhận H của enzyme alcohol-dehydrgenase là acetaldehydeđược tạo chưa đầy đủ Do đó, enzyme sẽ chuyển H đến cho andehydephophateglycerinic Dưới tác dụng của enzyme phosphatase, phosphateglycerin bịthủy phân để tạo thành glycerin.Như vậy trong môi trường sẽ hình thành glycerin vàCO2.

C6H12O6 CH2O PCHOHCH = O

CH2O PCHOHCH2OH

phosphataza CH2OHCHOHCH2OHNAD.H2 NAD+

phosphatglixerin glixerin

Thời kì tĩnh:

Đến lúc này, lượng acetaldehit là cơ chất bình thường của enzymealcohol-dehydrogenase được tạo thành đã có nhiều, nên enzyme sẽ chuyển H đếncho cơ chất của nó, rượu etylic và CO2được hình thành từ đây.

C6H12O6 CH2O PCHOHCH = O

CH3CH = O

Trong môi trường acid, glycerin là sản phẩm phụ chỉ được tạo ra trong thời kì cảmứng Thực tế cho thấy rằng, sự lên men chỉ xảy ra một cách bình thường cho sảnphẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glycerin, acid hữu cơ, chỉtrong điều kiện pH của môi trường từ 4 - 5 và môi trường yếm khí, sự lên men xảyra mới mạnh mẽ nhưng khi đó sự phát triển của nấm men có thể bị kìm hãm, dođiều kiện yếm khí nên lượng oxy không cung cấp đủ cho quá trình gia tăng sinhkhối Khi có không khí thì sự lên men sẽ yếu dần đi và nấm men thu nhận nănglượng của cần thiết để phát triển theo con đường hô hấp hiếu khí bằng cách oxy hóaglucose để chuyển thành CO2 và H2O Hiện tượng kìm hãm sự lên men rượu dướiảnh hưởng của oxy được gọi là hiệu ứng pasteur.

Con đường chuyển hóa từ đường glucose đến sản phẩm ethanol theo chuỗi phảnứng của chu trình EMP (Embden-Meyerhof pathway) và chi phối bởi các enzymepyruvate decarboylase và enzyme alcohol dehydrogenase.

2.3.3 Nguyên liệu phụ (phụ lục 1)

Đường Saccarose tinhluyện (RE)

Giúp làm tăng hàm lượng chất khô trong dịch, tạo điều kiệnmôi trường thuận lợi cho nấm men phát triển

Natri metabisunfit(Na2S2O5)

- Hợp chất vô cơ được dùng làm chất chống oxy hóa và chất

bảo quản trong sản xuất rượu.

- Giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn acetic và lactic.Diammonium phosphate

Nguồn cung cấp nguồn nitơ chính, cần thiết đối với sự pháttriển của nấm men.

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNGPHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nguyên liệu3.1.1 Bưởi

Nguyên liệu bưởi sử dụng trong nguyên cứu này gồm có 3 loại: bưởi da xanh, bưởiTân Triều, bưởi Năm Roi loại trái nhỏ còn gọi là bưởi đạn Nguyên liệu bưởi đượcthu mua tại chợ đầu mối Thủ Đức.

Bảng 3.1 Các loại bưởi sử dụng nghiên cứu

Loại bưởi Bưởi da xanh Bưởi Tân Triều

Bưởi Năm Roi (loạiquả nhỏ còn được

gọi là bưởi đạn)Hình dáng

Quả tròn, da xanh, khichin chuyển hơi vàng,vỏ mỏng

Quả có hình dánggiống quả lê, thântròn, vỏ mỏng

Quả tròn nhỏ, dahơi vàng

Trọng lượng 1.2 – 2.5 kg/trái 1.3kg/trái 0.3 - 0.5 kg/trái

Vùng chuyên

Các tỉnh đồng bằngsông Cửu LongSản lượng 48000 tấn/năm 40000 tấn/ năm 50000 tấn/nămChất lượng

Vị thanh, không hạt,nước nhiều, múi màuhồng, dễ lột

Thịt dày, ít hạt, vịchua ngọt

Thịt ít, không hạt,vị chua ngọt

Sau thu hoạch Sử dụng sau 15 ngày hái Sử dụng sau 10 - 20ngày hái

Sử dụng sau 10ngày hái

3.1.2Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Bảng 3.2 Các chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thương mại được sử dụngtrong nghiên cứu

Nấm men Thông số kỹ thuật

Saccharomycescerevisiae thuần

- Nơi cung cấp: Đại học Công Nghiệp TpHCM- Nhiệt độ lên men 20 – 30oC, pH tối thích 3.4 – 3.7- Hàm lượng đường tối ưu 22 -24oBrix

- Sản sinh acid bay hơi, glycerol thấp

- Nhà sản xuất: Icfood Việt Nam- Nhiệt độ lên men 10 – 35oC

- pH tối thích 3.5 – 4.5, pH = 3.2 bị ức chế- Kháng cồn ≥ 18% (v/v)

- Hàm lượng sử dụng: 100 – 300ppm- Sản sinh acid bay hơi thấp

- Không sản sinh CO2, H2S trong quá trình lên men

- Nhà sản xuất: Men rượu vang Sài Gòn- Nhiệt độ lên men 20 – 30oC

- pH tối thích 3.4 – 3.7

- Hàm lượng đường tối ưu 22 - 24oBrix- Sản sinh acid bay hơi, glycerol thấp- Hàm lượng sử dụng: 200ppm

Saccharomycescerevisiae Active Dry

Wine Yeast

- Nhà sản xuất: Yantai Dibosh Yeast Trung Quốc- Nhiệt độ lên men 20 – 35oC

- pH tối thích 3.0 – 3.5- Kháng cồn: 13.5% (v/v)

- Hàm lượng sử dụng: 200 – 300ppm

- Có sản sinh CO2, H2S, acid bay hơi trong quá trìnhlên men

Xuất sứ: Trung Quốc

3.1.5 Phụ gia Diammonium phosphate

Sử dụng Diammonium phosphate ((NH4)2HPO4)Độ tinh khiết: 99.5%

Xuất sứ: Trung Quốc

3.1.6 Phụ gia điều chỉnh pH

Acid citric: độ tinh khiết 99.5%

Muối Na2CO3NaOH: độ tinh khiết 99.5%

3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu3.2.1 Thời gian nghiên cứu

Từ 02/2019 đến 07/2019

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu

Phòng thí nghiệm Công nghệ chế biến thực phẩm, phòng Phát triển sản phẩm vàphòng Phân tích sản phẩm trường Đại học Nguyễn Tất Thành.

Địa chỉ: 331 quốc lộ 1A An Phú Đông quận 12

3.3 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

Bảng 3.3 Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu

Thiết bị Nguồn gốc xuất sứ

Thiết bị lên men

- Lắp ráp tại Việt Nam- Thể tích bồn: 3 lít

- Có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ lênmen từ 10 – 30oC

Thiết bị lọc - Lắp ráp tại Việt Nam- Thể tích cột lọc: 3 lítThiết bị vắt/ép

dịch bưởi

- Sản xuất và lắp ráp: Việt Nam- Kích thước: 24*19*46cm- Chất liệu: inox

Thiết bị xayPhilip

- Xuất xứ: Trung Quốc- Công suất: 1400W- Dung tích: 2 lít

- Chất liệu cối xay: thủy tinh- Model: HR3652

Thiết bị épPhilip

- Xuất xứ: Trung Quốc- Công suất: 700W- Dung tích: 2 lít

- Chất liệu lưỡi xay: thép không rỉ- Model: HR1863

Thiết bị đo UV

- Sản xuất và lắp ráp: Labomed – USA- Model: UV - 2602

- Phạm vi bước sóng: 190 – 1100 nm- Độ phân giải: 0.3nm

- Độ chính xác bước sóng: ± 0.5nmDụng cụ Cân, kính hiểm vi, buồng đếm, ống thủy

tinh,…

3.4 Nội dung nghiên cứu

Bảng 3.4 Các nội dung, thông số khảo sát trong nghiên cứu

Nội dung

nghiên cứu Thông số khảo sát Phương pháp phân tích

Hàm mụctiêu

Lựa chọnnguyên liệu

Xác định nguyênliệu bưởi sử dụng

- Định lượng hàm lượng chấtđắng naringin trong dịch ép bưởi(HPLC) (phụ lục 3.2).

- Xác định hoạt tính chống oxyhóa của dịch ép bưởi (phụ lục3.1).

- Khảo sát thành phần hóa học củaloại bưởi được chọn (phụ lục 2).

Hàmlượng chất

Lựa chọnphương pháp

thu dịch épbưởi

Xác định phươngpháp thu dịch bưởi

- Định lượng hàm lượng chấtđắng naringin trong dịch ép bưởi(HPLC) (phụ lục 3.2).

- Xác định hoạt tính chống oxyhóa của dịch ép bưởi (phụ lục3.1).

Hàmlượng chất

Lựa chọn chủngnấm men

- Xác định khảnăng lên men củanấm men

- Xác định thờigian hoạt hóa vàxây dựng đườngcong sinh trưởngcủa nấm men đượcchọn.

- Xác định hàm lượng cồn tạothành bằng phương pháp đo bìnhtỷ trọng (phụ lục 5.2)

- Xác định số tế bào nấm mensống/chết bằng cách đếm trực tiếpbằng buồng đếm (phụ lục 5.1).- Đánh giá cảm quan sản phẩmrượu tạo thành bằng phương phápcho điểm thị hiếu của người thử(phụ lục 4.1)

Hàmlượng cồntạo thành.

Khảo sát cácyếu tố ảnhhưởng quá trình

lên men chính

- Hàm lượng chấtkhô ban đầu (oBx).- Giá trị pH banđầu

- Hàm lượngNa2S2O5

- Hàm lượng(NH4)2HPO4

- Tỷ lệ giống cấy- Nhiệt độ lên men

- Xác định hàm lượng cồn tạothành bằng phương pháp đo bìnhtỷ trọng (phụ lục 5.2)

- Xác định số tế bào nấm mensống/chết bằng cách đếm trực tiếpbằng buồng đếm (phụ lục 5.1).- Đánh giá cảm quan sản phẩmrượu tạo thành bằng phương phápcho điểm thị hiếu của người thử(phụ lục 4.1)

Hàmlượng cồntạo thành.

Đánh giá cảm quan rượu bưởitrong quá trình lên men phụ theocác khung thời gian khác nhaubằng phương pháp cảm quan trìnhbày tại phụ lục 4.2

Điểmđánh giácảm quansản phẩmrượu bưởi

- Mỗi loại bưởi trên chọn 5 quả có kích thước và hình dạng tương tự theo bảng 3.5.Sau đó mỗi quả bưởi này được đem đi gọt vỏ, vắt lấy nước bằng thiết bị inox và tiếnhành lọc qua rây inox kích thước lỗ 1mm.

- Dịch ép bưởi ngay sau khi thu nhận sẽ được xác định hàm lượng chất đắngnaringin bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (High performance liquid

chromatography - HPLC) và hoạt tính chống oxy hóa theo phương pháp DPPH

(2,2-Diphenyl -1-picrylhydrazyl).