Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu sản xuất sản phẩm rượu vang dừa

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨHọ và tên: NGUYEN VĂN SĨ Phái: namNgày, tháng, năm sinh: 10/05/1978 Nơi sinh: Bình ĐịnhChuyên ngành: Khoa học và Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 2.11.00 Khảo sát động

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS HOANG KIM ANH

Chữ ký:Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS LE VĂN VIỆT MAN

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨHọ và tên: NGUYEN VĂN SĨ Phái: namNgày, tháng, năm sinh: 10/05/1978 Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Khoa học và Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 2.11.00

Khảo sát động học quá trình lên men: xác định tốc độ sinh trưởng của nấm men, tốcđộ sử dụng cơ chất và tốc độ tạo sản phẩm

Kiểm tra chất lượng sản phẩm và dé xuất qui trình san xuất rượu vang đừa

II NGÀY GIAO NHIEM VU: 2/2006IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/2007

V HO VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HOANG KIM ANH

Cán bộ hướng dẫn Chủ nhiệm ngành Bộ môn quản lý ngành

Nội dung và để cương Thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm

PHONG ĐÀO TẠO SDH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Soi xin chain thanh cam on Chi Sboang Kim

Anh da tan tinh hlut&ng dan va giúp đỡ tôi hoan

thanh lận vdu nay

đôi xin gửi lời cam ou dén cae thay cô trong bộ

mon da giúp dé tôi trong suốt qua teinh thực tiệntrận pin

Cam oun gia dinh, ban bè va người than da giúp

đỡ vé vat chat eing tíur động vién, khich lệ tinh

oan.

Rượu vang là sản phẩm được ưa thích và sử dụng phổ biếntrên thế giới Rượu vang truyền thống được lên men từ nhọ,không qua chưng cất Gần đây, nhiều sản phẩm rượu vang tráicây khác như dâu, táo, mơ, dứa cũng được san xuất và tiêu thu

rộng rai.

Nước dừa là một môi trường tốt để lên men rượu, chúngtôi đã sử dụng nguyên liệu này để lên men tạo sản phẩm rượuvang dừa Qua khảo sát, nước dừa non 7+8 tháng tuổi phù hợpcho quá trình lên men rượu, giống sử dụng là loài S cerevisiae vàchọn đường saccharose để điều chỉnh nồng độ chất khô của dich

lên men.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men nhưnồng độ chất khô, nhiệt độ, pH, giống Qua các thí nghiệm tối ưuhoá, chúng tôi đã tìm được diéu kiện lên men rượu vang dừa

thích hợp là néng độ chất khô 19,1°Bx, nhiệt độ lên men 29°C,

pH 4,0 và lượng giống gieo cấy ban đầu là 6,2 triệu tế bao/ml

Chúng tôi cũng đã xây dựng được qui trình sản xuất rượuvang dừa với sản phẩm đạt các chỉ tiêu chất lượng theo TCVN

the world Traditional wine is fermented from grape and notdistilled Recently, many fruit wines as apple, strawberry, apricot,pineapple, etc have been produced and commonly used.

Coconut water is a good medium for alcoholicfermentation It was utilized to make coconut wine In thisinvestigation, nuts of about 7+8 months old was suitable foralcoholic fermentation S.cerevisiae was chosen to ferment andsaccharose was used for adjusting Brix levels in the media.

Many factors such as temperature, Bx, pH and initial cellconcentration influence the fermentation From experimentaldesign results, the optimal fermentation conditions werefollowing:

Concentration of sugar: 19,1°BxTemperature: 29°C

pH: 4,0Initial cell concentration: 6,2 millions per 1ml medium.We also have introduced a manufacturing process ofcoconut wine with properties met the quality standard of wine.

971000180910) I000)00/.907002 9LL CAY DUA I 9

1.1.1 Thành phan cấu tạo của cây dừa -c + cscx ch nh Hye 9

1.1.3 Thanh phan của cơm dừa và nước đừa - - ¿+ +s + x+s£sx££skczeeersed 151.1.4 Tình hình trồng dừa ở Việt Nam và thế giới - 5 + 5s +s+s£+ecsea 18

1.1.5 Ứng dụng của cây đừỪAa - «sư ch cv E1 E111 5E 1 TT greg 21

1.1.6 Các sản phẩm rượu diva i.ceccecccceccsscscscesescscsscssscsscscscsscevscescevseseesseesees 22

1.2 CÔNG NGHỆ SAN XUẤT RƯỢU VANG -2cccccccccrrrrrrreeerre 24

1.2.1 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu -«=+++<<<s++<<<2 24

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu - 5+ 291.2.3 Tình hình san xuất và tiêu thụ rượu vang - 5 + << ccsccecsecsered 35

CHƯƠNG 2 NGUYEN LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 392.1 NGUYÊN LIỆU 2-552 2122 2 2 2212212112111 392.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ¿52 ©52©5+25+22+czverxerxerxerrrrred 40

2.2.1 Sơ đồ nghiên CỨU - G- - -< + SE E111 1T 1T HT HT HT ng 40

2.2.2 Phương pháp lÊn men - 5 2222333929111 xx5 412.2.3 Phương pháp qui hoạch thực nghiỆm - 5555552 +++++++++*SSSs+2 43

2.2.4 Xử lý số liệu -G- G C1111 1 11 1 1 11 1T T1 HT TH HT TH HT HH 44

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH 552222222 2Et2Eerterxerxerrerrrrred 44

2.3.1 Các phương pháp phân tích hoá lý 5-5555 **+++++++++sssssssssss2 442.3.2 Các phương pháp Vi sinh - s5 3311163612111 1111111111111 888823355 111 xe 45

2.3.3 Phương pháp đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm - 46

CHƯƠNG 3 KẾT QUA VÀ BAN LUẬN cccs ccccccceessserrrrrrrveessed 483.1 KHẢO SÁT NGUYEN LIEU VÀ CHỌN GIỐNG NAM MEN 48

3.1.1 Thành phan nguyên liệu diac cece -< + E SE E S3 SE xEk xxx ra 483.1.2 Chọn giống nấm Imei - ¿<< E2 E3 E2 E3 E E3 1E E 3 E1 1 3 E1 E1 1E cọ 49

3.1.3 Khao sát chọn nguyên liệu dừa thích hợp cho quá trình lên men 51

cú 54

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến quá trình lên men 54

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô (Bx) đến quá trình lên men

3.3.1 Kết quả tối ưu hod -¿- ¿<< k SE EE3 E1 1 3 E1 11 1 1 H1 1T HH HT ng 62

3.3.2 Anh hưởng của các YOU tỐ ¿ ¿+-t+EE+EE+EE+EESEEEEEEEEESEEEEESEEEEErrkrrrerrees 643.3.3 Anh hưởng tương hỗ giữa các yếu tẾ -¿©-++++Et2EE2EESEEtEEtrtrrrerrees 65

3.3.4 Kết quả giải phương trình hồi QU1 - 5< 5< E22 E+E£zE+E£zE£E£sErersees 683.4 KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN THEO CÁC THÔNGSO TOL UU HOA 1 ÔÔÔ.Ô 683.5 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SAN PHẨM VA DE XUẤT QUY TRÌNH

SAN XUAT RUGU VANG DUA 00077 73

3.5.1 Kiểm tra chất lượng sản pham G-G- Ek S31 cv vn ưu 733.5.2 Qui trình san xuất rượu vang đừa c 11k S S1 SH ng 75

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ, -ccccccssscccccvvvesssed 774.1 KET LU AN ccoccccsccssccosccssesssesssesssesssesssecssecssecssecssecesecssecssesssecssecssecasecasecasecavecen 774.2, KIẾN NGHI cescccsccssccssecosesssesssscssesssecssecssscssecssecesecssecssecesecssecssecssecasecasecasecavecen 77

TÀI LIEU THAM KHAO - << se < ° * sES£ €ES£ E8 ESe SE se veEseEsEeese seesesess 79

Bảng 1.1: Trọng lượng của các thành phần trái dừa ở các giai đoạn phát triển 12Bang 1.2 Thành phần (%) acid béo trong một số dầu thực vật - - 16Bảng 1.3: Thành phần acid amin trong nước dừa - -¿- + < +s+s£+x+z£+eezezersed 16Bảng 1.4: Thanh phan hoá học của difa cccccceccesscescscsscscescscescscescscessscessscsssseessasees 17Bang 1.5: Diện tích, sản lượng và năng suất đừa trên thế giới - -5- 5: 18Bảng 1.6: Năng suất (tấn/ha) tai 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới 18Bảng 1.7: Diện tích trồng dừa (ha) tại 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới 19Bảng 1.8: Sản lượng dừa (tấn) của 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới 20Bảng 1.9: Một số thông tin về cây dừa ở Việt Nam - ¿+ Sscx Sex erkrsed 21Bang 1.10: Thanh phần hoá hoc của nấm men Š cer€Vi$iđe o.ceecececcsccscsssseesessseseeeees 25Bảng 1.11: Một số đặc tính mong muốn của giống nấm men S cerevisiae 26Bảng 1.12: Một số thành phần của rượu vang khi lên men tại các nhiệt độ khác nhau

¬— 29

Bang 1.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên số lượng nấm men và tốc độ lên men 30Bang 1.14: Ảnh hưởng của áp suất và pH đến quá trình lên men -:-¿ 30Bảng 1.15: Lượng ethanol tạo thành (%v/v) phụ thuộc theo nồng độ đường và nhiệt

độ lÊn men - << << CC 311216111330 19181105 191911 vớ 31

Bang 1.16: Ảnh hưởng của áp suất và nỗng độ ethanol lên sự phát triển của tế bào¡"81 0 5a 34Bảng 1.17: Mười nước san xuất rượu vang nhiều nhất thế giới năm 2001 35Bảng 1.18: Tình hình xuất khẩu rượu vang trên thế giới năm 2001 - 36Bảng 1.19: Mười nước tiêu thụ rượu vang nhiều nhất thế giới năm 2001 37Bang 2.1: Các mức và khoảng biến thiên của các biến 5-2 +2 +s£s£+z£z<z 44Bảng 2.2: Yêu cầu về cảm quan của rượu Vang - se xxx rzerkreed 46Bảng 2.3: Bảng điểm thể hiện mức chất lượng của rượu vang s -s-scsc¿ 46

Bang 2.4: Chỉ tiêu cảm quan của rượu vang đừỪa - << s+++<ss+csseeesseeeeeses 47

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của nước dừa và dich ép nho . 5-2 48Bảng 3.2: Kết quả nhân giống từ 3 loài nấm men SœccháarOiyCeS 555552 49Bang 3.3: Số lượng tế bào nấm men nuôi cấy sau 48h trong các môi trường 50

Bang 3.6: Kết quả lên men trên môi trường nước dừa non bổ sung glucose và

>+;Ie0i i97 a -.4 52

Bang 3.7: Kết quả lên men tại các pH khác nhau 5 2 2s 2£ +2 £+s£+s£z££z£z<z 54Bảng 3.8: Kết quả lên men tại các nồng độ chất khô khác nhau - 56Bảng 3.9: Kết quả lên men với lượng giống ban đầu khác nhau - 5-5 58Bang 3.10: Kết qua lên men tai các nhiệt độ khác nhau . 5 5 25s <2 60Bảng 3.11: Kết quả thực nghiệm tối ưu hoá theo qui hoạch Box-Hunter quá trình lên

00084/901:9)1515)).20Ẽ000008757 62

Bảng 3.12: Bảng phân tích hồi Qui + ¿+ <2 E3 E2 EEEE*EEEE+E£E+E£ErkeErkrserkrsed 64Bảng 3.13: Kết quả thí nghiệm ở điều kiện tỐI WU - ¿5< s+s£+x+z£+x£z£zeesed 69Bang 3.14: Chỉ tiêu chất lượng hoá lý của sản phẩm rượu vang đừa 73Bang 3.15: Phiếu kết quả đánh giá cảm quan rượu vang đừa 5<: 74Bảng 3.16: Phiếu kết quả đánh giá cảm quan rượu vang dừa bổ sung hương 75

Hinh 1.1: Trad 8 —~ 1]

Hình 1.2: Diện tích trồng dừa (%) của các nước NAM 2005 ¿- 2-2 << £+s£sc+ 19

Hình 1.3: Sản lượng dừa (%) của các nước năm 2O05 - 2555 5+2 20

Hình 1.4: Một số loai rượu đừỪAa c cv 91 91 3 931 91 g1 91 ng ng kg 23Hình 1.5: Nấm men S C€r€ViSIA€- - (G1121 1 11131 1111 11 3 E1 H1 TY HH HH trệt 24Hình 1.6: Sơ đồ chu trình đường phân (EMP) - ¿+ < + ESsE+E£E*E£EkeErkrzerkred 28Hình 1.7: Hàm lượng ethanol tạo thành theo lý thuyết và thực tế ở các nhiệt độ khác

¡i10 Ố.Ố.Ố.ốỐốỐố.ố 31

Hình 1.8: San lượng rượu vang của 10 nước sản xuất hàng đầu trên thế giới 36Hình 1.9: Thị phan rượu vang xuất khẩu của các nước năm 20O1 - 37Hình 1.10: Lượng rượu vang tiêu thụ (%) của các nước trên thế giới năm 2001 38Hình 2.1: Sơ đổ nghiên CỨU ¿E2 2E SE E1 E5 5E 1E 98 5 5 51 1 315115 5 E111 1 1x cxe 40Hình 2.2: Sơ đồ qui trình san xuất rượu vang đừa - 52 5+ se vs ccsereeersea 41Hình 3.1: Néng độ ethanol tạo thành theo thời gian khi lên men trên môi trường bổ

sung glucose, XI-rô QIUCOSE VA sacChafTOS€ -c cc c c0 1111111111111 1 111111 re 53

Hình 3.2: Nồng độ ethanol tao thành khi lên men trên môi trường có pH khác nhau.—G 55Hình 3.3: Sự biến đổi pH trong quá trình lên men - + 5s 2 se £sE+E££sEeeeersed 55Hình 3.4: Nồng độ ethanol tao thành khi lên men trên các môi trường có nồng độchất khô khác nhau G56 E 22% SE 9% E2 E5 E1 5E 1 5 E1 5E 1 1 1 5121 513 11 11 xe 57Hình 3.5: Sự phát triển của tế bào nấm men phụ thuộc lượng giống gieo cấy ban0 58Hình 3.6: Nồng độ ethanol tao thành phụ thuộc lượng giống ban đầu 59Hình 3.7: Nồng độ ethanol tạo thành khi lên men ở những nhiệt độ khác nhau 60Hình 3.8: Sự phát triển của nấm men tại những nhiệt độ khác nhau 61Hình 3.9: Sự tương tác giữa nhiệt độ và giếng đến nồng độ ethanol tạo thành trong

90080810108L9/8//15: 00002727577 66

Hình 3.10: Sự tương tác giữa nồng độ đường và nhiệt độ đến néng độ ethanol tao

thành trong quá trình lÊn meN - - << << c5 E33 363333333139993311 11 1111111111118 51x55 67

Hình 3.11: Sự phát triển của nấm men trong quá trình lên men 5s s2 70

Hình 3.13: Tốc độ sinh trưởng của nấm men - + 2 2+2 E2 £+s£E+zE£z£zE£zezz£zxz 71Hình 3.14: Tốc độ sử dụng đường và tao ethanolL ¿+ 2 +s£+s£+k+s£+z£zs£zezzerxe 72Hình 3.15: Qui trình san xuất rượu vang đừa -¿- < +k SE ret 76

LỜI NÓI ĐẦU

Rượu vang là sản phẩm thu được bằng con đường lên men ethanol từ dịch quả,không qua chưng cất Rượu vang là loại rượu nhẹ, có giá trị dinh dưỡng, có tác dụngtốt cho người sử dụng

Ngày nay rượu vang được san xuất trên qui mô công nghiệp, chủng loại đadạng Ngoài sản phẩm truyền thống từ nguyên liệu trái nho, các sản phẩm mới đãđược nghiên cứu và sản xuất với nhiều loại trái cây khác như: táo, dâu, mận, mơ,

dứa, sori

Cây dừa phát triển tốt ở những vùng khí hậu nhiệt đới Các thành phần của câydừa đều có ứng dụng trong đời sống cũng như trong công nghiệp thực phẩm, mỹphẩm

Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực Đườngtrong nước dừa chủ yếu dưới dạng đường dễ tiêu hóa như: glucose, fructose vàsaccharose, còn pro(ein ở dạng acid amin Ngoài ra, nước đừa còn chứa một số

vitamin như niacin, acid pantothenic, biotin, riboflavin, axit folic, thiamin va

pyridoxin tim thấy ở dạng vết Nước dừa đặc biệt chứa nhiều chất khoáng như natri,kali, canxi, magié, sắt, đồng, phốtpho, lưu huỳnh và clorua

Cơm đừa giàu dinh dưỡng, chứa nhiều chất béo cần thiết cho cơ thể và nhiềuloại enzym Hàm lượng protein nhiều và chứa day đủ các loại acid amin Com dita

giàu kali, natri, magié và lưu huỳnh.Ở nước ta, dừa được trồng nhiều ở các tỉnh miễn Tây và Nam Trung Bộ Trái

dừa là loại trái cây khá phổ biến, được sử dụng trong đời sống hàng ngày làm nướcuống giải khát hoặc sử dụng chế biến các món ăn Ngoài ra, giá trị kinh tế của tráidừa cũng rất lớn, nó được sử dụng để sản xuất dầu dừa, sữa dừa, bột sữa dừa, sảnxuất than hoạt tính

Nước dừa cũng được sử dụng trong sản xuất thạch dừa, làm môi trường nuôicấy vi sinh vật, sản xuất rượu vang Việc sử dụng nước dừa dé san xuất rượu vangđã được đề cập trong một số tài liệu nước ngoài [15, 35] Tuy nhiên, ở nước ta cácnghiên cứu về vấn để này chưa sâu và sản phẩm rượu vang dừa chưa thấy xuất hiện.Vì thé, chúng tôi chọn hướng nghiên cứu san xuất rượu vang đừa nhằm tạo ra mộtsản phẩm mới, đồng thời tận dụng được giá trị đinh dưỡng và hương vi tự nhiên của

dừa.

Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm những vấn đề chính sau đây:

> Khao sát thành phần nguyên liệu, phối hợp phụ liệu cho quá trình lên men.> Lên men sản phẩm từ nguyên liệu đã chọn: tối ưu hoá thực nghiệm quátrình lên men với các thông số pH, nhiệt độ, nồng độ chất khô (nồng độ đường),lượng giống gieo cấy

> Khảo sát động học quá trình lên men: xác định tốc độ sinh trưởng của nấmmen, tốc độ sử dụng cơ chất và tốc độ tạo sản phẩm

> Kiém tra chất lượng sản phẩm và để xuất qui trình san xuất rượu vang dừa

TỔNG QUAN

11 CAYDUA1.1.1 Thành phần cấu tạo của cây dừa

Cây dừa có tên khoa học Cocos nucifera, bộ Spacidiflorales, họ Palmae, chi

Cocos, loài Nucifera Dừa phát triển trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm: nhiệt độbình quân hàng năm thích hợp nhất từ 27+29°C, độ ẩm 60+90%, ánh nắng chiếu

sáng trong năm hơn 2.000 giờ, lượng mưa bình quân hang năm từ 1.300+2.300mm.

Dừa ít kén chọn đất, thường mọc trên các loại đất cát, đất sét nặng ven biển, đất phùsa ven sông, đất gidng cát

> RéNhiệm vu: giúp cây bám vào đất hấp thụ nước va dưỡng chat Ré dừa có cơcấu điển hình của Đơn tử diệp, không có rễ trụ, hệ thống rễ chằng chịt Bầu rễ phía

trên phình to.

Ré chính không hấp thụ dưỡng chất nhiều cho cây Nó tạo ra những rễ cấp 2và rễ này lại phân nhánh cho ra rễ cấp 3 (rễ con) Rễ con mới thật sự là cơ quan hấpthụ, có một đoạn được cấu tao từ các tế bào có vách mềm có thể cho nước và dưỡngchất đi qua, đây chính là nơi hấp thụ của rễ dừa, vì vậy rễ dừa không có lông hút

Ở bể mặt rễ chính và rễ cấp hai có những nốt nhỏ gọi là phế căn Nó là cơ

quan trao đổi khí, giúp cây có thể sống được ở những vùng đầm lầy Nhưng nếu bịngập lâu ngày, rễ con có thể bị thối và không còn khả năng hấp thụ nước và dưỡngchất

Nhiệm vụ: quang hợp và thoát hơi nước, có thể diéu chỉnh lượng hơi nướcthoát phần nào nhờ sự đóng mở của khí khổng.

Cây dừa có khoảng 30 tau lá, tàu lá dài 5+6 m, nặng 10+15 kg Khi tàu lá còn

nhỏ, lá bẹ (yếm dừa) là một màng sợi bao quanh cây nhưng sau đó nó khô và rụng

di.

Tau lá gồm cuống hay sống lá và nhiều lá con Cuống bám vào thân, không

n 4 ` ` ` ° ` xchi để mang lá mà còn làm vai trò đỡ buéng qua.

Cây dừa là loại cây đòi hỏi ánh sáng và phải nhận được nhiều ánh nắng mặttrời Vì vậy lá được sắp xếp theo hình xoắn ốc đến 5 vòng từ phải sang trái hoặc từtrái sang phải để nhận được ánh sáng một cách tối đa

> Hoa

° ^ 4 x K: , nw , z ^ z NnKhi cây bắt dau ra hoa, ở môi nách của cuống lá có một cum hoa, có thé nở

hoa và kết quả hay không còn tùy theo điều kiện chăm sóc và khí hậu

Cụm hoa có dạng bông lúa, được bọc kin trong một cái lá bắc dai, toàn bộcụm được gọi là bông mo Khi bông mo đã hết thời kỳ phát triển, chiều dài xấp xỉ1,2m, đường kính 15+16cm, thì lá bắc nứt ra ở phần dưới, giải phóng cho cụm hoa nở

ro.

Mỗi năm có từ 12+15 buồng hoa/1 cây (hoa tự) Trên mdi cụm hoa đều cóhoa đực và hoa cái Số hoa cái thường không nhiều Hoa cái hình cầu, đường kính25mm, chúng thường ở phía dưới cuống lá, dưới các hoa đực Hoa đực bé hơn và sốlượng nhiều hơn

Sự thụ phan và hình thành qua

Dừa có các kiểu thụ phấn khác nhau: tự thụ phấn, thụ phấn chéo Từ lúc thụphấn đến khi hình thành trái là lúc bắt đầu tính tuổi cho trái dừa (dừa chín khoảng 11tháng tuổi trở lên)

Hoa cái không thụ tính hay vì một lý do nào đó không phát triển bình thườngsẽ rụng khỏi cụm hoa trong vòng 10+12 tuần sau khi lá bắc nứt ra Trong điều kiệnthuận lợi, những hoa còn lại sẽ kết thành quả hình trứng

Thời gian từ khi lá bắc nứt ra cho đến khi quả trưởng thành dài ngắn tùy theogiống dừa, trung bình từ 11+13 tháng

Sự phát triển của trái dừaSau khi hoa cái thụ phấn, túi phôi lớn dan và trở thành khoang trung tâm(lòng gáo) Trong những tháng đầu, vỏ và gáo chủ yếu phát triển về kích thước,không phát triển bể dày và chứa nhiều nước.

Tháng thứ tư thì vỏ gáo phát triển bể dày, thể tích trái vẫn tăng cho tới khi

cơm đừa hình thành thì ngưng (thường vào tháng thứ sáu hay thứ bay).

Tháng thứ sáu cơm dừa hình thành ở vùng cực đối diện với cuống và lan dầnra cả mặt trong của gáo (tới phần cuống có 3 lỗ mam là cuối cùng)

Tháng thứ 7, § nước dừa có lượng đường cao nhất Sau đó, giảm dần đến khitrái chín còn khoảng 2¢/100ml, cơm dita mềm, thời điểm nay dùng làm nước giảikhát là tốt nhất

Từ tháng thứ chín trổ đi trái dừa chín dần, lượng nước trong cơm dừa giảm,hàm lượng dau tăng dan Cơm dừa lúc đầu còn mềm, sau đó cứng dần do hiện tượngcellulose tăng cao ở vách tế bào Hiện tượng này bắt đầu từ vùng đối diện với cuốngvà lan dần ra cả thể tích gáo.Trái dừa chín, vỏ có màu nâu và lắc có tiếng róc rách

do lượng nước đừa giảm.> Qua

Dừa là loại qua hạch một hạt, nghĩa là chỉ có một hạt được bao trong nội qua

bì cứng (vỏ quả trong gọi là gáo) và trung quả bì mềm (vỏ quả giữa gọi là xơ).Mau sắc, hình dang và độ lớn qua của mỗi giống có khác nhau Đối với giốngdừa phổ biến thi quả hình trứng, khi già chín hơi nổi gờ, nặng 1+1,5 kg, dung tích

trung bình 0,4+0,5 lít.

Laguna Tall (1982) đã nghiên cứu sự phát triển của trái dừa qua các giai đoạn

như trong bảng 1.1.

Bang 1.1: Trọng lượng của các thành phan trái dừa ở các giai đoạn phát triển

Giai đoạn | Trọng lượng xơ | Trọng lượng | Trọng lượng | Chiều | Thể tíchphát triển đừa (g) gáo dừa (g) | cơm dừa (gø) | dày cơm |_ˆ nước

(tháng dừa dừa

tuổi) Tươi khô | Tươi | khô | Tươi | Khô (mm) ml)

1 10,2 3,4 2 26,3 6,6 - - - -3 161,0 27,4 3,9 1,3 - - - 24 324,5 49,5 13,7 1,7 - - - 355 611,1 96,6 | 33,9 | 4,5 - - - 856 1.147,7 | 134,3 | 108,0 | 57,1 - - - 3257 1.190,0 | 175,5 | 140,6 | 92,5 | 20,3 | 1,0 - 4258 1.174,2 | 201,6 | 159,3 | 96,4 | 165,2 | 34,9 4,0 2709 740,4 | 105,3 | 189,1 | 144,2 | 180,5 | 63,0 8,0 25510 659,9 | 175,7 | 144,7 | 103,5 | 220,8 | 90,8 8,0 220

-lãi 596,2 | 196,6 | 153,2 | 118,2 | 232,3 | 102,2 10,0 195

12 513,5 | 182,0 | 156,6 | 124,2 | 244,5 | 129,8 10,0 16513 377.4 | 219,1 | 159,5 | 115,8 | 184,8 | 112,9 9,0 16014 301,8 | 206,9 | 142,7 | 120,9 | 197,1 | 124,6 9,0 S015 269,0 | 223,7 | 134,3 | 115,2 | 160,1 | 98,3 8,0 35

Ngoại qua bì (vỏ ngoài)

Trung quả bì (vỏ giữa, xơ dừa)

Được hình thành từ các mô nạc ở trong hoa cái và trái non Xơ đừa được cấutạo chủ yếu từ cellulose, hemicellulose, lignin, chất keo và các thành phần hòa tanđược trong nước Trong xo diva chứa hàm lượng lignin cao nên xơ có màu trắng khiquả còn non, khi quả chín khô thì xơ bị mất nước và chuyển sang màu nâu và dai.Ngoài ra trong xơ dừa còn chứa tanin làm cho vỏ quả bị biến màu khi got ảnh hưởngđến giá trị cảm quan của dừa

Nội quả bì (vỏ trong, gáo)

Thành phan chủ yếu là cellulose va lignin Khi qua còn non thi gio mém vàcó màu trắng Từ tháng thứ 6 tính từ lúc ra hoa thì gáo sẽ bắt đầu khô và trở nêncứng Vào tháng thứ 12 thì gáo có màu đen, rất cứng và có 3 cạnh dọc nổi gờ Trêngáo về phía cuống quả có 3 mắt mam che 3 lỗ mam của qua, 1 trong 3 lỗ mầm cóchứa phôi mầm

Phan hat

Vo hat

Là lớp màng mỏng bao boc phần thịt quả (cơm dừa) va dính chat vào gáodừa Khi quả chín khô thì lớp vỏ hạt có màu nâu và trở nên rất mỏng

Nội nhũ đặc (phôi nhũ, cui, com dita)

Là sản phẩm của sự kết hợp của một trong hai nhân cực trong tiểu noãn vớimột nhân cực của hat phấn Com đừa có màu trắng bóng Com đừa già dày khoảng

1+2cm, được sử dung để chế biến các món ăn, sản xuất dau dừa, sữa dừa

Nội nhũ lỏng (nước dừa)

Là sản phẩm của sự kết hợp của một nhân cực còn lại trong tiểu noãn với mộtnhân cực của hạt phấn Nước dừa màu trắng đục, tùy theo độ tuổi mà lượng nướcchiếm từ 3⁄4 đến day trái Thành phan nước dừa thay đổi theo độ tuổi

Phôi mâm

Chỉ có một phôi thang nằm trong phôi nhũ dưới một trong 3 lỗ mầm của qua.Phôi luôn nằm cạnh điểm cuống gắn quả vào Phôi mầm khi gặp điều kiện thuận lợisẽ phát triển thành cây con ở bên ngoài gáo dừa, nó hút chất dinh dưỡng và làm

giảm lượng nước đừa.w x 2 2

Sự ndy mdm của qua

Khi quả chín tự rụng xuống đất, gặp điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp sẽnay mầm Lúc nay mầm, phan chính giữa của phôi dài ra, đưa chồi mâm 16 ra khỏiquả và phần bên trong phát triển một khối xốp gọi là mộng (haustorium) Mộng lớnrất nhanh, có nhiệm vụ hút chất dinh dưỡng trong cơm để nuôi cây con.

Mộng choán đây gáo sau 6 tuần, bể mặt mộng được cấu tạo bởi các tế bào cóchứa enzym giúp chuyển hóa lipid, protein, glucid có trong cơm dừa để nuôi mầm va

cay con.

Cây con được hình thành khi mầm bắt đầu phát triển lá và rễ Thời kỳ này quảkhông còn đủ dưỡng chất để nuôi cây, do đó cây cần bổ sung thêm dưỡng chất từbên ngoài để tăng trưởng, rễ hút nước và chất dinh dưỡng từ đất, lá quang hợp

1.1.2 Các nhóm dừa

Nhóm dừa cao: được trồng phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long Thân cao18+20m, phan gốc cách mặt đất 50cm có phần phình ra Tan lá nhiều (38+40 lá), ládài, cho trái muộn, sống lâu Trái to, phẩm chất cơm, xơ, dầu dừa tốt Cây thườngthụ phấn chéo Sức chống chịu với điều kiện tự nhiên tốt

Dừa ta: trái trung bình, cơm dày 1,0 +1,2cm, sau khi trồng 5 năm thì cho trái,khoảng 4.000 + 4.500 trái cho một tấn cơm dừa khô Dừa ta chống chịu tốt với điềukiện khắc nghiệt của khí hậu và đất đai Tuỳ theo màu sắc của vỏ trái, chúng ta có

dừa ta xanh và dừa ta vàng.

Dừa lửa: cỡ trái trung bình đến to, dạng tròn San lượng cơm dừa tương đươngvới giống dừa ta

Dừa ẻo: cỡ trái nhỏ nhất trong các giống hiện nay Mỗi buồng từ 30 + 5O trái.Dừa có nước rất ngọt, dùng để uống nước tươi

Dừa bị: trái diva to nhất trong các loại dừa, nhưng có xơ dày, gáo nhỏ và tỉ lệđậu trái thấp 2+3 trái/buồng

Nhóm dừa lùn: thân nhỏ, cao không quá 5m, tán lá ít (20 +22 lá) Cây cho trái

sớm, trái nhỏ nhưng nhiều trái Cơm, dầu, xơ dừa không tốt bằng giống dừa cao

Dừa xiêm: mỗi năm cho từ 16+18 buồng, trung bình 20 trái/buồng Trái nhỏ,nước rất ngọt dùng để uống nước tươi Tuỳ theo màu vỏ ta có dừa xiêm xanh và

xiêm đỏ.

Dừa Tam quan: Trái có màu vàng ngà, nước rất ngọt nên trồng để uống nước

như dừa xiêm.

Dừa sáp (dừa đặc ruột: cơm dừa chiếm hầu hết phần gáo, dừa không cónước Trong một buồng chỉ có một vài trái là đặc ruột, các trái khác có nước bìnhthường như các giống khác.

Nhóm dừa lai: là nhóm lai giữa dừa cao và dừa lùn, thân cao trung bình Thời

gian cho trái xấp xỉ nhóm dừa lùn Cơm, dau tốt như nhóm dừa cao Số trái va sảnlượng cơm cao hơn nhóm đừa cao Dừa lai rất mẫn cảm với sự thay đối không bìnhthường của độ ẩm đất và chỉ thể hiện hết tiểm năng năng suất khi được thâm canhtốt

Dừa dâu: trái hơi nhỏ, dạng tròn, ba khía không rõ rệt, xơ mong Hàm lượng

dầu cao nhất trong các giống dừa hiện nay (66%) Dừa dâu trồng tốt mỗi năm cho14+16 buồng, mỗi buồng 10+15 trái Màu sắc trái diva có: xanh, đỏ, vàng

1.1.3 Thành phần của cơm dừa và nước dừaCơm dừa và nước dừa có giá trị dinh dưỡng cũng như kinh tế Dừa được trồngđể thu hoạch quả, từ đó sử dụng chúng theo mục đích của mình

Khi trái diva đạt 10+12 tháng tuổi, cơm dừa có độ dày đạt yêu cầu trong sảnxuất dau dừa Dừa được thu hoạch ở thời điểm 12 tháng tuổi dùng để san xuất copralà tốt nhất Tuỳ theo điều kiện bảo quản, sau khi thu hoạch, trái dừa tiếp tục biếnđổi theo thời gian Lượng cơm diva tiếp tục tăng lên tuỳ tháng tuổi của trái Trái dừathu hoạch sớm hơn 12 tháng tuổi có tỷ lệ hư thối đáng kể khi bảo quản Mặc khác,trái đừa quá già (lớn hơn 12 tháng tuổi) có nguy cơ hư hỏng khác là mọc mầm

Thành phần có giá trị nhất của quả dừa là dầu dừa, nó được sử dụng nhiềutrong thực phẩm, mỹ phẩm Dầu dừa có thành phần acid béo no rất cao và mạchcacbon ngắn (bảng 1.2) Tuy vào điều kiện xử lý copra ban đầu mà bột dừa (phanbánh sau khi ép lấy dầu) thu được trong quá trình sản xuất dầu dừa, sẽ được sử dụngtrong thực phẩm hoặc làm thức ăn chăn nuôi

Nước dừa trong mỗi trái đừa già có khoảng 200ml, trong đừa non khoảng450ml Tuy thuộc giống và tháng tuổi thu hoạch, nước dừa được sử dụng làm thứcuống dạng nước đừa tươi hoặc phối chế đóng chai ở qui mô sản xuất công nghiệp.Ngoài ra, nước đừa còn được dùng làm môi trường nuôi cấy nấm men, san xuấtethanol, sản xuất giấm ăn, sản xuất rượu vang, làm thạch đừa [15]

Bảng 1.2 Thành phần (%) acid béo trong một số dầu thực vật [15]

Loại dầu Ce Cs Cio Cr Cr Cw Cis gi Cis:2 Cis3Dừa 0,7 90 6,2 482 190 88 45 3,1 06 -Oliu - - - - 12 16,0 4,0 61,6 15,0 -Đậu phong - - - 8,3 3,1 56,0 260 -Me - - - 7,8 4,7 49,4 3/7 -Ngô - - - 110 2,9 488 346 0,5Đậu nành - - - - 01 9,8 2,4 28,9 50,7 6,5

Bang 1.3: Thanh phần acid amin trong nước dừa [35]Thành phần acid amin trong nước dừa (% tổng protein)

Phenylalanine 1,23

Serine 0,59 + 0,91Tyrosine 2,83 + 3,00

Bảng 1.4: Thành phần hoá học của dừa (USDA)[40]Thành phần Đơn vị Cơm dừa tươi | Cơm đừa khô | Nuc dừaNước % 46,99 3,00 94,99

Nang lượng Kcal 354 660 19

Protein g 3,33 6,88 0,2Chất béo g 33,49 64,53 0,20Glucid g 15,23 23,65 3,71Tro g 0,97 1,94 0,39Canxi (Ca) mg 14 26 24Sắt (Fe) mg 2,43 3,32 0,29Magié (Mg) mg 32 90 25

Phốtpho (P) mg 113 206 20

Kali (K) mg 356 543 250Natri (Na) mg 20 37 105Kém (Zn) mg 1,10 2,01 0,10Đồng (Cu) mg 0,435 0,796 0,040Mangan (Mn) mg 1,500 2,745 0,142

Selen (Se) mcg 10,1 18,5 1,0

Vitamin C mg 3,3 1,5 24Thiamnn (B1) mg 0,066 0,060 0,030Riboflavin(B2) mg 0,020 0,100 0,057Niacin (B3) mg 0,540 0,603 0,080Vitamin B6 mg 0,054 0,300 0,032Folate mcg 26 9 3Vitamin B12 mcg 0 0 0Vitamin A IU 0 0 0Vitamin E mg 0,24 0,44 0

1.1.4 Tình hình trồng dừa ở Việt Nam và thế giới

Dừa được trồng ở nhiều nước châu Á như Philippines, Ấn Độ, Indonesia,

Malaysia, Sri Lanka, Thái Lan, Việt Nam và một số nước ở châu Phi và châu Mỹ

la tinh.Ở nước ta, cây dừa được trồng nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long như Bến Tre,

Trà Vinh, Tiền Giang, Cà Mau và các tỉnh ven biển miền trung: Bình Định, PhúYên, Khánh Hoà Giống dừa Ta được trồng nhiều nhất, chiếm khoảng 70% diện

ch.

Bảng 1.5: Diện tích, sản lượng và năng suất đừa trên thế giới (FAO, 2005)

Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005Diện tích (ha) 10.580.368] 10.8562.963110.660.402110.8685.959{10.787.683110.8525.856

Tổng sản lượng (tấn) 51.672.323151.998.971152.755.8545154.043.589154.707.4857155.014.524

Năng suất (tan/ha) 4.884 4.787 4.949 4972 5,071 5,082

Diện tích va sản lượng dừa trên thế giới khá ổn định Trên thé giới có hơn 90nước trồng dừa nhưng 10 nước trồng dừa nhiều nhất chiếm gần 90% diện tích và hơn90% sản lượng đừa trên toàn thế giới

Bảng 1.6: Năng suất (tấn/ha) tại 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới (FAO, 2005)

Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005Brazil 7,386 7,796 | 10,457 | 10,623 10,739 | 10,802Ấn Độ 5,176 5,042 4,782 4,644 5,000 5,108Indonesia 5,881 5,575 5,881 6,035 6,122 6,105

Malaysia 3,865 3,808 3,850 3,240 3,967 3,967Mexico 6,560 6,509 7,466 6,858 6,480 6,480

Papua New Guinea| 3,969 2,836 3,452 3,182 3,611 3,611Philippines 4,167 4,175 4,422 4,447 4,409 4,394Sri Lanka 5,300 4,740 4,095 4,356 4,362 4,362Thai Lan 4,302 4,283 4,338 4,362 4,374 4,373Viét Nam 5,485 5,725 6,519 6,886 7,008 6,395

Bảng 1.7: Diện tích trồng dừa (ha) tại 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới (FAO,

2005).Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Brazil 264.311 | 273.338 | 276.598 | 280.382 | 274.008 | 280.859

An DO 1.820.000 | 1.890.000 | 1.870.000 | 2.000.000 | 1.900.000 | 1.860.000

Indonesia 2.591.530 | 2.836.995 | 2.634.725 | 2.675.059 | 2.660.000 | 2.670.000Malaysia 190.000 | 182.000 | 180.000 | 179.000 | 179.000 | 179.000Mexico 170.282 | 169.000 | 148.000 | 148.000 | 148.000 | 148.000

Papua New Guinea} 260.000 | 195.000 | 197.000 | 198.000 | 180.000 | 180.000

Philippines 3.118.800 | 3.148.700 | 3.181.700 | 3.214.200 | 3.253.927 | 3.300.000

Sri Lanka 443.952 | 443.952 | 443.952 | 446.952 | 447.000 | 447.000Thai Lan 325.440 | 325.920 | 326.880 | 328.320 | 342.720 | 343.000Viét Nam 161.300 | 155.800 | 140.400 | 133.600 | 132.800 | 147.000

4,1

BraxinAn Độ

112 Indonesia

3,2

MalaysiaMexicoPapua New GuineaPhilippines

Bang 1.8: Sản lượng dừa (tấn) của 10 nước trồng dừa nhiều nhất thế giới (FAO,

2005).Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Brazil 1.952.117 | 2.130.821 | 2.892.350 | 2.978.490 | 2.942.630 | 3.033.830

An Độ 9.420.000 | 9.530.000 | 8.942.000 | 9.287.500 | 9.500.000 | 9.500.000

Indonesia 15.240.000115.815.000I 15.495.000 | 16.145.000 | 16.285.000|16.300.000Malaysia 734.400 | 693.000 693.000 580.000 710.000 | 710.000Mexico 1.117.000 | 1.100.000 | 1.105.000 | 1.015.000 | 959.000 | 959.000

Papua New Guinea} 1.032.000 | 553.000 680.000 630.000 650.000 | 650.000

Philippines 12.994.700113.146.040I 14.068.500 | 14.294.200 | 14.344.920|14.500.000

Sri Lanka 2.353.000 | 2.104.440 | 1.817.920 | 1.947.120 | 1.950.000 | 1.950.000Thai Lan 1.400.000 | 1.396.000 | 1.418.000 | 1.432.000 | 1.499.000 | 1.500.000Việt Nam 884.800 892.000 915.200 920.000 930.600 | 940.000

OO Sri LankaTháilan

1.7 1,3 M viét Nam

LÌ Cac nước khácHình 1.3: Sản lượng dừa (%) của các nước năm 2005.

Việt Nam chiếm 1,36% diện tích trồng dừa so với thế giới, nhưng thời giangần đây diện tích này thường không Ổn định và có xu hướng giảm do sâu bệnh gâyhại và do sự chuyển dịch cây trồng.

Bảng 1.9: Mot số thông tin về cây dita ở Việt Nam (FAO, 2005)

Năm 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Dừa xuất khẩu (tấn) 9.717 2.500) 39.700) 62.600) 6/071 76.432Copra xuất khẩu (tấn) 2.000 2.000 2.000 2.600 2.000 2.000Copra nhập khẩu (tấn) 0 0 0 0 35 35Dầu dừa xuất khẩu (tấn) 4.800 3.000} 20.700 15.000 4.400 9.000Dầu dừa nhập khau(tan) 2.300 2.400 13.700} 14.000 8.000 12.000Diện tích trồng dừa(ha) 163.400) 163.500} 161.300) 155.800) 140.400 133.600Năng suất (tấn/ha) 5901 6,754 5,485 5,725 6,519 6,886Tổng san lượng (tấn) 964.182) 1.104.200} 884.800 892.000) 915.200 920.000

1.1.5 Ứng dụng của cây dừaCây dừa có rất nhiều ý nghĩa trong đời sống và sản xuất Tất cả các thành phancủa cây dừa đều được con người ứng dụng trong đời sống và vì thế nó còn được gọilà “Cây của sự sống” Từ cây dừa, người ta có thể chế biến ra rất nhiều sản phẩmphục vụ cho các ngành thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, tiểu thủ công nghiệp, nông

nghiệp, sinh học và các vật dụng thông thường ở nông thôn.

Lá: làm chất đốt, lợp nhà, làm chổi, hàng thủ công Thân: làm chất đốt, cột nhà, làm các vật dụng gia đình Nước dừa: nước dừa sử dụng làm nước uống giải khát, dịch truyền; sản xuấtthạch dừa, giấm, rượu; làm môi trường dinh dưỡng nuôi cấy vi sinh vật,

Vỏ dừa: làm ván ép, dây thừng, thảm, giày dép, hàng thủ công mỹ nghệ Gáo: làm chất đốt, sản xuất than hoạt tính

Cơm dừa: sản xuất sữa dừa, dầu dừa, bột dừa, sữa bột dừa, làm bánh kẹo vànhiều món ăn hàng ngày

nước ta, tại tỉnh Bến Tre đã có một nhà máy san xuất rượu dừa (rượu pha chế) vớicông suất 15.000 chai một tháng phục vụ trong nước và xuất khẩu (VNN

06/09/2006).

Một số sản phẩm rượu dừa trên thế giới:

¢ KAHAL coconut wine: Sản phẩm sản xuất ở Malaysia, được lên men từ

nước dừa.

¢ Toddy hay tuba: là sản phẩm phổ biến của Philippines, được lên men từdịch chiết từ buồng dừa chưa nở hoa Dịch được thu nhận bằng cách cắt đầu buồng

dừa chưa nở hoa, dịch chảy ra được hứng vào các dụng cụ đặt bên dưới Lên men

dịch này ta thu được sản phẩm rượu (Toddy) có 4+6% độ rượu Sản phẩm này cóthời han sử dụng ngắn (khoảng 24 giờ) Rượu Toddy đem chưng cất, thu được sanphẩm rượu (tuba) có néng độ rượu cao, thời hạn sử dung lâu dài, ổn định và được

đóng chai lưu hành trên thị trường.

« Rượu rum đừa (coconut rum): đây là sản phẩm rượu mùi pha chế từ rượuchưng cất và tinh dầu dừa Các sản phẩm này có xuất xứ từ nhiều nước khác nhaunhư Panama, Puerto Rica, Barbados, Malaysia Các sản phẩm có xuất xứ khácnhau nhưng rượu rum đừa thường được phối chế từ rượu lên men từ đường mía quachưng cất với hương đừa và đường saccharose

Hương dừa được chiết xuất từ cơm dừa già, gần đây người ta cũng bắt dau

nghiên cứu thu nhận hương dừa từ vi sinh vat (Kalyani A, Prapulla SG, 2000; Berger

RG, Pastore GM, 2002) Thanh phần cơ bản của hương đừa là: delta-lactone

ss e

(R)-(+)-delta-octalactone và -dodecalactone

Rượu Kahal (Malaysia) Rượu tuba (Philippines) Rượu Parrot

1.2 CONG NGHỆ SAN XUẤT RƯỢU VANG

1.2.1 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượuLên men là quá trình cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế

bào vi sinh vật Quá trình lên men rượu là quá trình oxy hoá-khử sinh học Ethanol

được tạo thành do quá trình sinh trưởng của nấm men (S cerevisiae) trong dịch lênmen ở điều kiện yếm khí Đường đơn giản (hexose) được thẩm thấu vào bên trongmàng tế bào, thông qua các hoạt động sống của tế bào nấm men mà trong nguyênsinh chất của chúng liên tục xảy ra các phan ứng sinh hoá rất phức tạp để chuyển

hoá đường thành rượu.

Trong công nghệ sản xuất rượu vang, nấm men S cerevisiae là loài quan trọngnhất Các loài nấm men này có tốc độ lên men mạnh mẽ, có thể chịu được môitrường 18+20% ethanol Các loài Saccharomyces sinh san bằng cách nảy chổi Trongmột số trường hợp đặc biệt, nấm men có thể sinh sản bằng tiếp hợp [3, 6]

Hình 1.5: Nấm men S cerevisiae

Bảng 1.10: Thành phần hoá học của nấm men S cerevisiae (Schulze, 1995).

Thành phần (%) khối lượng

Protein 45,0Glycogen 8,4Trehalose 0,8Mannan 13,1Carbohydrate khác 18,4RNA 6,3DNA 0,4Acid amin tự do 1,1Lipid 2,9Tro 5,0

Nấm men S cerevisiae sinh tổng hợp ethanol liên quan chặt chẽ đến sự trao đổichất bậc một và tổng hợp năng lượng Quá trình sinh trưởng của nấm men cần nguồncacbon để cung cấp năng lượng, nấm men cũng cần nitơ và các chất khoáng cầnthiết cho cấu tạo tế bào và tham gia trong các enzyme

Thời gian gần đây, có nhiều nghiên cứu tập trung vào sự phát triển hình tháicủa các loài vi sinh vật trong quá trình lên men rượu vang nho Số lượng tế bào visinh vật trên quả nho thay đổi theo vị trí địa lý (Van der Westhuizen và cộng sự,2000; Torija at al, 2001), điều kiện thời tiết (Fleet, 1984; Parrish va Carrol, 1985;Longo, 1991), tuổi của vườn nho và giống nho (Martini, 1980; Beltran, 2002) Lượng

nấm men trong dịch nho ép khoảng 10°+10° CFU/ml (colony forming units), chủ yếu

là các loài Hanseniaspora uvarum (40+72%), S cerevisiae (0+18%), Candida (15%),

Pichia va Metschnikowia (3+22%), các loài nấm men khác (1+4%) [18] Trong giaiđoạn đầu của quá trình lên men tự nhiên (không bổ sung nấm men giống), các loàicó hoạt tính lên men thấp (Hanseniaspora, Candida, Pichia và Metschnikowia) pháttriển nhanh chóng, sau 2 ngày số lượng tế bào nấm men giảm do không chịu đượcmôi trường lên men có nồng độ ethanol cao Riêng nấm men Saccharomycescerevisiae phát triển nhanh chóng và chiếm ưu thế trong môi trường do kha năngchống chịu tốt với nồng độ ethanol trong dịch lên men Giai đoạn cuối của quá trìnhlên men, trong dịch lên men chỉ còn lại nấm men S serevisiae (Schutz và Gafner,

1993).

"` A 2 n nv ~ ` ^ nw ^ ` ^

Việc lên men rượu có bổ sung gidng cũng là một van dé dang còn tranh luận.

Nhiều ý kiến cho rằng, trong lên men tự nhiên, nhiều loài nấm men khác nhau cùng

lên men sẽ góp phần tạo ra hương vị và đặc tính riêng của rượu vang (Mateo, 1991;Querol, 1992; Fugelseng, 1996; Heard, 1999) Một số tác giả khác lại cho rằng việcbổ sung giống S cerevisiae không làm giảm mà ngược lại còn cải tiến được chấtlượng của rượu vang Bổ sung giống S cerevisiae sẽ rút ngắn thời gian lên men,

tránh được hiện tượng hư hong trong quá trình lên men, giữ hương tự nhiên của từng

giống nho Ngoài ra, việc bổ sung này làm tăng lượng glycerin mong muốn và làm

giảm lượng acid acetic, ethyl acetate, rượu bậc cao cũng như làm giảm sự hình thành

H;S, SO>, hợp chất liên kết với SO, (Lemperle và Kerner, 1990)

Việc bổ sung nấm men là cần thiết trong các trường hợp dưới đây:

* Lên men dịch có néng độ đường cao như: từ nho lạnh đông, nho quá chín hoặc

nho khô.

Y Dịch lên men bị nhiễm nhiều vi sinh vật không mong muốn.Y Dịch lên men có lẫn một số chất kìm hãm như các chất diệt nấm mốc sử dụng

trong quá trình chăm sóc nho.

* Sản xuất rượu vang từ các loại trái cây khác ngoài nho

v Dịch nho bị thanh trùng hoặc dịch nho pha loãng từ nước nho cô đặc.

Y Một số trường hợp lên men bị chậm (stuck) hoặc lên men thêm đối với rượuvang có nồng độ ethanol thấp

vw Lên men phụ trong sản xuất rượu champagne

* Lên men hỗn hợp nhão (phan xác nho còn lại sau khi loc lấy dịch để sản xuấtrượu vang trắng) để chưng cất thu nhận ethanol

Nấm men bổ sung thường ở dạng canh trường lỏng hoặc dạng khô

Bảng 1.11: Một số đặc tính mong muốn của giống nấm men S cerevisiae (Pretorius,

2000)

VV VV VY WV

Kha nang lén menLên men nhanh ngay từ dauHiệu suất lên men caoKhả năng chống chịu ethanol caoChịu áp suất thẩm thấu caoNhiệt độ tối ưu thấp

Sản xuất sinh khối vừa phải

Đặc điểm tạo hương vị

Hình thành các hợp chất sulfite, thiol

itTao ra acid bay hơi it

V WV

VV VV VV WV

Tao ra lượng rượu bậc cao it

Tạo glycerin nhiều

Sự tự phân tăng

Tính chất công nghệ

Ổn định đặc tính di truyền

Chiu đựng sulfite cao

Hoạt tính kết hợp với sulfite thấp

Ít hình thành bọt

Kết cụm và lắng nhanhChịu đựng tốt khi làm khôNhu cầu về nito thấp

Quá trình lên men ethanol được thực hiện thông qua một chuỗi các phan ứng

phức tạp Toàn bộ quá trình này được khái quát trong chu trình đường phân hay còn

gọi là chu trình Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) Chu trình EMP bắt đầu bằng phan

ứng phosphoryl hoá glucose, qua 10 phản ứng acid pyruvic được tạo thành Trong

điều kiện yếm khí pyruvic bị decarboxyl hoá nhờ enzyme pyruvate decarboxylase

xúc tác giải phóng CO; và tạo acetaldehyde Acetaldehyde bị khử thành ethanol nhờNADH, được xúc tác bởi enzyme alcohol dehydrogenase.

pyruvate

EMP decarboxylase

alcoholdehydrogenaseGlucose » pyruvic » acetaldehyde è Ethanol

CO,

Phương trình tổng quát của quá trình lên men:

NADH NAD*

ATP hexokinase) glucokinaseADP

Glucose-6-phosphate

phos phohexoseisomerase

Fructose-6-phosphate

ñTP) phospho-ADP fructokinase-1

enolase

PhosphoenolpyruvateADP

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

e Nhiệt độ

Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men Đối với nấmmen Saccharomyces nhiệt độ tối ưu gần 30°C Nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấpthì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài Mặt khác, nếu có điều kiện làm lạnh dịch

lên men xuống 20+22°C sẽ hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn đồng thời giúp cho

dịch lên men không bi tăng nhiệt độ quá cao do nhiệt lượng giải phóng ra trong bổnlên men Để giữ nhiệt độ thích hợp và ổn định cho quá trình lên men, ta có thể sửdụng hệ thống điều nhiệt thích hợp

Một số kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả Torija (2003) thể hiện trong

Tổng 100,52 100,74 97,86 97,87 87,84

CO, 89,53 88,99 86,08 85,70 76,06

Hiệu suất lên 47,51 47,23 45,68 45,48 40,36

men ethanol*

* Ethanol tạo ra (g/1)x100/lượng đường ban dau (g/l).

Theo Torija, khi nhiệt độ lên men tăng thì hiệu suất lên men giảm (hàm lượngethanol tạo ra thấp hơn), đồng thời các sản phẩm phụ như glycerin, acid acetic lạităng, tuy nhiên thời gian để nấm men đạt số lượng tế bào tối đa rút ngắn và tốc độlên men tối da (g/1.ngày) tăng (bảng 1.13)

Bảng 1.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên số lượng nấm men và tốc độ lên menNhiệt độ Thời gian số Số lượng tế Thời gian kết Tốc độ lên

°C) lượng tế bao dat | bào đạt tối đa | thúc lên men men tối đa

tối đa (ngày) (tế bao/ml) (ngày) (g/1.ngày)15 6 1,18x10° 15 9,4120 3 1,46 x10° 15 20,8725 3 1,73 x10 15 52,8730 3 1,95 x10° 20 63,2335 2 0,97 x10°® 20 69,69

e pH mdi trường

Nồng độ ion H* trong môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấmmen Chúng tác động lên thành tế bào làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu cácchất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men Mỗi vi sinh vật chỉ cóthể hoạt động tốt trong một khoảng pH tối ưu nhất định

Ralph E Kunee đã làm thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH và áp suất đếnquá trình lên men pH tăng (3,0 + 3,7) thì lượng đường sót giảm, ngược lại áp suấttăng làm giảm tốc độ lên men (đường sót tăng)

Bảng 1.14: Ảnh hưởng của áp suất và pH đến quá trình lên men

Số lượng tế bào ban pH Glucose còn lại sau 3đầu (tế bao/ml) tuần lên men (%)

0 atm”? 5 atm3x10 3,0 1,4 2,73x10° 3,3 0,5 2,53x10° 3,7 0,3 2,2

(*): áp suất trong bình lên men.

Đối với nấm men rượu vang, pH tối thích để tao ethanol là 4,0+5,0 Trongđiều kiện lên men sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,0 + 4,0 để hạn chế sự phát

triển của tạp khuẩn Trong quá trình lên men ethanol, ở môi trường kiểm (pHkhoảng 8), lượng glycerin tạo ra tăng lên rất nhiều và trở thành một trong những sanphẩm chủ yếu [3].

¢ Nồng độ đường ban đầu của dịch lên men

Nồng độ dịch lên men tạo ra áp suất thẩm thấu tác động đến nấm men Từngloài nấm men riêng biệt có khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu khác nhau Sự giatăng nồng độ đường sẽ dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu, làm mất cân bằng trạng tháisinh lý của nấm men Nấm men phát triển chậm, tổng số tế bào ít dẫn đến kéo dài

thời gian lên men và lượng đường sót tăng Với hàm lượng đường từ 10+25% quá

trình lên men diễn ra bình thường Để tạo ra lượng ethanol cao (13+18%V) và tránhảnh hưởng của nồng độ đường cao, người ta chia nhỏ lượng đường để bổ sung vàoquá trình lên men theo từng giai đoạn (quá trình lên men gián đoạn bổ sung cơ chất)

Spm

E210} “he 1 18 (độ C)

$®Ss 027 (độ C)

Nồng độ Khả năng lên Ethanol tạo ra thực tếđường (g/l) | men lý thuyết

(%v/w) báo 18°C 27C 36C

127 7,2 7,0 6,9 6,9 4,2217 12,4 11,8 11,0 9,4 4.8303 17,3 9,9 9,9 7,7 5,1

Thí nghiệm của Ribéreau-Gayon cho thấy lượng ethanol tạo ra giảm khi nhiệtđộ tăng Khi nồng độ đường tăng, theo lý thuyết thì hàm lượng ethanol tạo ra tăngnhưng thực tế nồng độ đường quá cao thì lượng ethanol tạo ra giảm

Trong dịch lên men, ngoài thành phần chính là nguồn cacbon được nấm mensử dụng cho quá trình lên men, dịch lên men còn có các thành phần protein, lipid,các chất khoáng và các chất kích thích sinh trưởng được nấm men sử dụng cho quátrình sinh trưởng, phát triển

¢ Luong nấm men gieo cấy ban đầuLượng nấm men gieo cấy ban đầu liên quan mật thiết đến tiến trình lên menqua các chỉ số sau: lượng sinh khối thu được, thời gian lên men, hàm lượng các sanphẩm phụ tạo thành và tỷ lệ tương quan giữa chúng Lượng nấm men giống thườngchiếm 5+10% thể tích bổn lên men Chất lượng nấm men giống thoả mãn các điều

« Anh hưởng của Nitơ

Nguồn nmitơ vô cơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH; và NH¿' Nấmmen có thể tổng hợp tất cả các acid amin cần thiết từ muối amôn Nấm men pháttriển nhanh và cường độ lên men mạnh trong môi trường có đầy đủ nguồn dinhdưỡng nitơ Trong dịch quả nho thường có đủ nitơ cung cấp cho nhu cầu của nấmmen Tuy nhiên một số trường hợp do giống nho, thời tiết hoặc thổ nhưỡng xấu dẫnđến quả nho thu hoạch thiếu nitơ, người ta sẽ bổ sung thêm muối amôn để tăng khảnăng lên men của nấm men [3, 20, 22, 28].

¢ Muối khoángMuối khoáng cần thiết cho quá trình tổng hợp các thành phan tế bào va làmột co-factor tham gia vào nhiều phan ứng enzyme Bình thường nguồn muốikhoáng trong quả cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng của nấm men [3]

e Khí sulfuarơ (SO;)

Trong dung dịch nước, SO, kết hợp với HO tạo ra các ion HSO3, SO3” SO;

không phân ly xâm nhập qua màng tế bao dễ dàng hơn, như thế nó tạo ra các phanứng ức chế bên trong tế bào Sự phân ly SO, phụ thuộc vào giá tri pH của dung dịch.Dung dịch có pH thấp, SO, it phân ly và tác động ức chế lên vi sinh vật mạnh hơn,do đó lượng SO, sử dụng ít hơn Nấm men chống chịu tốt với SOs, còn vi khuẩn lênmen acid lactic và acid acetic dé bị ức chế Do đó, người ta thường xông khí SO, vàothùng lên men để thanh trùng trong quá trình san xuất rượu vang Tuy nhiên, vớinồng độ quá cao, SOs có thể ức chế quá trình lên men của nấm men

Trong quá trình lên men, SO, tự do (chiếm 1+10% lượng SO, hoà tan trongdịch, phụ thuộc pH) liên kết với các chất trong quá trình trao đổi chất của nấm mennhư Acetaldehyde, Pyruvate, 2-Oxoglutarate Sự liên kết này làm giảm lượngacetaldehyde, dẫn đến giảm được mùi không mong muốn của sản phẩm Đồng thờiSO, cũng là một chất chống oxy hoá, ngăn chặn sự hoá nâu của rượu vang (Helmut

H.Dittrich, 1996).

^ aw rR nw

¢ Nong độ sản phẩm lên menEthanol là sản phẩm chính của quá trình lên men rượu Khi nồng độ rượu tănglên sẽ phần nào ức chế sự phát triển của nấm men Đa số nấm men chịu được nồngđộ rượu trong khoảng 14+16% thể tích [11, 12, 19]

Khí CO, được tạo thành song song với sự tạo thành ethanol, một phan hoà tantrong dịch, một phan tách lên trên bể mặt môi trường Nồng độ CO, cao (30g/1) sẽlàm tăng áp suất bé mặt, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm men

Bảng 1.16 là kết quả thí nghiệm của Kunee về ảnh hưởng của áp suất vànồng độ ethanol lên sự phát triển của tế bào nấm men.

Bang 1.16: Ảnh hưởng của áp suất và nồng độ ethanol lên sự phát triển của tế bào

nấm men [31]

Số tế bào đạt tối đa (tế bao/ml)”

pH z , bAp suat (atm) Nong độ ethanol (Jovilvy”

0 2,5 5 10 11 12

3,0 7x10° 7x10° 2x10° 6x10° 2x10° 1,5x10°3,3 1x10’ 4x10° 3x10° 3x10° 3x10° 3x10°3,7 11x10’ | 7x10 5x10° 3x10° 5x10° 3x10°

a: Số lượng tế bào ban đầu 4x10* tế bao/ml.b: Áp suất được duy trì ở 5 atm.

Acid hữu cơ là sản phẩm phụ của quá trình lên men, trong quá trình lên menpH thường giảm nhưng không ảnh hưởng nhiều đến nấm men Các acid hữu cơthường được tạo thành gồm lactic, acetic, citric, pyruvic va succinic Trong quá trình

lên men rượu vang từ nho thường có giai đoạn lên men malo-lactic với sự tham gia

của nhiều vi khuẩn lactic như Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc oenos đểchuyển acid malic thành acid lactic làm giảm độ chua và tao vi hài hoà cho sanphẩm rượu vang [12, 19]

« Hién tượng nhiễm vi sinh vậtNgoài các yếu tố ảnh hưởng ở trên, hiện tượng nhiễm vi sinh vật trong quátrình lên men sẽ ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang Trong đó đáng chú ý:

Vi khuẩn Acetobacter oxy hóa rượu thành acid acetic, tạo mùi khó chịu chovang.

Vị khuẩn lên men lactic: nhóm vi khuẩn này thường gây ra một số tính chấtnhư tạo cho vang có mùi chua khó chịu, gây đục, quánh dính, vị đắng

Nấm men dại: một số loài nấm men như Hanseniaspora Opuculata,Shizosaccharomyces, Saccharomyces ludiwigu, Candida mycodena phát triển trong