Nghiên cứu quy trình sản xuất nước giải khát lên men từ ổi

Cùng với thăng trầm lịch sử, cuộc sống của con người ngày càng hoàn thiện hơn. Dường như “chất lượng của cuộc sống” là vấn đề đang được cả xã hội quan tâm và bàn nhiều về nó . Để rồi làm cho cuộc đời của tất cả mọi người càng ngày càng đẹp hơn, càng ngày càng hạnh phúc hơn.

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới, cô giáo Nguyễn Lệ Hà, thầy giáo Nguyễn Trọng Cẩn, cô giáo Đỗ Minh Phụng, đã hết lòng hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm để em có thể hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa chế biến đã cho em kiến thức và nhiều lời khuyên quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Em cũng chân thành cảm ơn sự động viên giúp đỡ của gia đình và tất cả các bạn

Trong suốt thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm Trường Đại Học Nha Trang, mặc dù gặp rất nhiều khó khăn , thử thách nhưng được sự giúp đỡ của gia đình, thầy cô, bạn bè em đã hoàn thành đề tài của mình

Nha trang, tháng 6 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Phạm Ngọc Tuấn

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: 4

TỔNG QUAN 4

1.1 TÌM HIỂU VỀ ỔI 4

1.1.1 Giới thiệu về ổi .4

1.1.2 Tác dụng y học .7

1.1.3 Tình hình nghiên cứu nước giải khát lên men 10

1.2 TÌM HIỂU VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN 13

1.2.1 Các thành phần chính của nước giải khát lên men 13

1.2.2 Nguyên liệu chế biến nước giải khát lên men .16

1.2.3 Phụ gia và hóa chất 19

1.2.4 Một số sản phẩm từ ổi 20

1.2.5 Enzym trong nước giải khát lên men 22

1.2.6 Vi sinh vật sử dụng trong chế biến nước giải khát lên men .26

1.2.7 Bản chất của quá trình lên men .33

CHƯƠNG 2 37

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU: 37

2.1.2 Nguyên liệu ổi .37

2.1.3 Các thiết bị và dụng cụ trong nghiên cứu 37

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 38

2.2.1 Phương pháp vi sinh .38

2.2.2 Phương pháp hóa học .38

2.2.3.Phương pháp cảm quan .38

2.2.4 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 38 CHƯƠNG 3: 48 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48 3.1.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC, ĐÁNH GIÁ CẢM

QUAN CỦA ỔI NGUYÊN LIỆU : 48 3.2 THỰC NGHIỆM QUY TRÌNH DỰ KIẾN 48 3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐẾN SỐ

LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN CỦA DỊCH TĂNG SINH 49 3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG ENZYME PECTINASE

BỔ SUNG THÍCH HỢP 51 3.2.1 Kết quả thể tích dịch ép thu được khi bổ sung enzym pectinase .51 3.1.2.Kết quả nghiên cứu xác định lượng enzyme pectinase thích hợp bằng cách đánh giá chỉ tiêu cảm quan độ trong .53 3.1.3 Kết độ đặc của dịch ép sau khi bổ sung enzyme pectinase 55 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG CỦA

DỊCH QUẢ LÊN MEN 56 3.4.1 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng đường của dịch quả, đánh giá các chỉ tiêu hóa học, cảm quan của nước giải khát lên men thành phẩm 56 3.3.2 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng đường bổ sung bằng cách đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của nước giải khát lên men thành phẩm 58 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LƯỢNG NẤM MEN THÍCH

HỢP 62 3.4.1 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích hợp bằng cách đánh giá các chỉ tiêu hóa học,cảm quan của thành phẩm 62 3.4.1 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích hợp bằng cách đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của thành phẩm .64 3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LÊN MEN 68 3.5.1 Kết quả đánh giá hóa học, điểm cảm quan trung bình có trọng lượng của nước quả lên men ở thời gian khác nhau .68

3.5.2 Kết quả nghiên cứu xác định thời gian lên men bằng cách đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của thành phẩm .70 3.6 XÁC LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ QUẢ ỔI 74 3.7 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 78 3.8 SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH THÍ NGHIỆM SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI

KHÁT LÊN MEN TỪ ỔI 79 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 1.2 Các khoáng chất chính của men rượu 32 Bảng 3.1 Bảng điểm cảm quan sản thẩm thực nghiêm quy trình dự kiến 49 Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả ảnh hưởng của thời gian đến số lượng tế bào nấm men của dịch tăng sinh 49 Bảng 3.3 Bảng kết quả tổng hợp thí nghiệm xác định lượng enzym pectinase bổ bung thích hợp 51 Bảng 3.4 Bảng điểm cảm quan dịch quả sau khi bổ sung enzym 53 Bảng 3.5: Bảng kết quả tổng hợp thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng đường của dịch quả lên men .56 Bảng 3.6: Bảng điểm cảm quan về độ trong của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng đường bổ sung 58 Bảng 3.7: Bảng điểm cảm quan về mùi của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng đường của dịch lên men .59 Bảng 3.8: Bảng điểm cảm quan về vị của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng đường của dịch lên men .60 Bảng 3.9: Bảng kết quả tổng hợp thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích hợp 62 Bảng 3.10: Bảng điểm cảm quan về độ trong của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích hợp 64 Bảng 3.11: Bảng điểm cảm quan về mùi của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích hợp 65 Bảng 3.12: Bảng điểm cảm quan về vị của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định hàm lượng nấm men thích 66 Bảng 3.13: Bảng kết quả tổng hợp của thí nghiệm nghiên cứu xác định 68 thời gian lên men 68 Bảng 3.14: Bảng điểm cảm quan về độ trong của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định thời gian lên men .70

Bảng 3.15: Bảng điểm cảm quan về mùi của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định thời gian lên men .71 Bảng 3.16: Bảng điểm cảm quan về vị của sản phẩm của thí nghiệm nghiên cứu xác định thời gian lên men .72 Bảng 3.17: Bảng điểm cảm quan các chỉ tiêu độ trong, mìu, vị của sản phẩm .78 Bảng 3.18: Bảng chi phí giá thành cho 100 lít nước giải khát lên men ổi 79

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.2: Hình ảnh về về ổi 9

Hình 1.2: Nước ép ổi 21 Hình 1.3: Hỗn hợp nước ép dưa hấu-ổi 21

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ axit toàn phần 38

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu 39

Hinh2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng tro toàn phần của nguyên liệu 40

Hình 2.4:Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đường khử của nguyên liệu 41

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất nước giải khát lên men từ ổi 42

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định số lượng tế bào nấm men theo thời gian tăng sinh 43

Hình2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định Enzym pectinase cần bổ sung thích hợp 44

Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng đường bổ sung thích hợp cho lên men 45

Hình 2.9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng nấm men thích hợp 46

Hình 2.10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men 47

Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian đến số lượng tế bào nấm men 50

Hình 3.2: Số ml dịch ép thu được khi bổ sung enzym pectinase 52

Hình 3.3: Ảnh hưởng của lượng enzym pectinase bổ sung đến độ trong của dịch ép 54

Hình 3.4: Ảnh hưởng của hàm lượng enzym pectinase tới độ đặc của dịch ép 55

Hình 3.5: Sơ đồ biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường đến độ cồn 57

Hình 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến độ trong của sản phẩm 59

Hình 3.7: Biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường đến mùi 60

Hình 3.7: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường 61

đến vị của sản phẩm 61

Hình 3.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước cái men đến độ cồn 63

Hình 3.10: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước cái men đến độ trong 65

của sản phẩm 65

Hình 3.11: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước cái men đến mùi của sản phẩm 66

Hình 3.12: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước cái men đến vị của nước quả lên men 67 Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ cồn 69

Hình 3.14: Ảnh hưởng của thời gian đến độ trong của sản phẩm 71

Hình 3.15: Ảnh hưởng của thời gian đến mùi của sản phẩm 72

Hình 3.16: Ảnh hưởng của thời gian đến vị của sản phẩm 73

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với thăng trầm lịch sử, cuộc sống của con người ngày càng hoàn thiện hơn Dường như “chất lượng của cuộc sống” là vấn đề đang được cả xã hội quan tâm và bàn nhiều về nó Để rồi làm cho cuộc đời của tất cả mọi người càng ngày càng đẹp hơn, càng ngày càng hạnh phúc hơn

Song song với “chất lượng cuộc sống” chính là “văn hóa ẩm thực” Phải chăng 2 cụm từ đó tồn tại song song, độc lập với nhau Nhưng không, chúng tồn tại song song nhưng bao hàm lẫn nhau, để rồi nâng con người lên một tầm cao mới – tầm cao của cuộc sống ấm no, hạnh phúc, phồn vinh và thịnh vượng

Và rồi một khi việc uống một ly rượu trước bữa ăn chính hay tiệc chiêu đãi trở thành bình thường đối với mọi người Việt Nam, có nghĩa là “chất lượng cuộc sống” và “văn hóa ẩm thực” đã đạt đến giá trị đích thực của nó Điều này cũng phần nào làm cho ngành thực phẩm phát triển hơn, chất lượng hơn Và tất nhiên kết quả theo đó là sự lớn mạnh của nước giải khát: sự phong phú, đa dạng về chủng loại, chất lượng nâng cao và an toàn hơn

Một mảng nhỏ của tổng thể đó là sản phẩm “nước giải khát lên men” Đây là loại sản phẩm được sản xuất theo 2 cách:

- Sản xuất từ loại vang có chất lượng cao:

Để có được nước giải khát từ vang ngon, trước hết phải sản xuất được loại vang có chất lượng cao, sau đó tiến hành pha chế vang với một loại nguyên liệu khác và nước sạch (hoặc bổ sung thêm dịch ép trái cây đã được xử lý ) với mục đích chính là hạ thấp độ cồn, điều chỉnh lại vị, bổ sung thêm hương… sau đó đóng chai

và thanh trùng

- Lên men trực tiếp:

Sản phẩm sản xuất theo kiểu lên men trực tiếp có chất lượng cao phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng Đây là sản phẩm được lên men trực tiếp từ dịch quả và có

độ cồn nhẹ Vậy nên nó vừa mang tính giải khát, vừa mang đến sự nồng nàn, ấm áp của hơi men

Măt khác “nước giải khát lên men từ ổi” ra đời thì một phần vấn đề nan giải của ngành trái cây Việt Nam được giải quyết Bởi nước ta ổi được trồng rất nhiều ở mọi miền quê và đã tạo nên sự đa dạng về chủng loại như: Ổi Bo Thái Bình, ổi Đào,

ổi Mỡ, ổi Sá Lỵ Sản lượng rất lớn Do đó lượng trái cây cung cấp thị trường khá lớn, giá lại rẻ Vì thế, việc sản xuất “nước giải khát lên men từ ổi” là một giải pháp tốt nhất để tiêu thu nguồn trái cây này

Có thể nói thành công của đề tài sẽ góp phần giải quyết công ăn việc làm cho người lao động, đem lại hiệu quả kinh tế xã hội, có thể áp dụng sản xuất nước ổi lên men tại các vùng quê có nhiều ổi

Nhưng để tạo tạo chỗ đứng trên thị trường, để lan tỏa rộng khắp mọi miền và

để tất cả mọi người biết đến, yêu thích và sử dụng quả thực không phải là vấn đề đơn giản Vậy nên ngay từ ngày đầu xâm nhập thị trường thì buộc nó phải thể hiện

rõ đây là sản phẩm không chỉ chất lượng cao (hàm lượng quả trong sản phẩm cao

60 đến 100%), mà là còn là sản phẩm an toàn, luôn hấp dẫn khách hàng

Không chỉ dừng tại đó, nước giải khát lên men là sản phẩm có khả năng tạo cảm giác “say”, song với độ cồn chỉ khoảng 5 đến 7 độ thì cảm giác đó rất tốt cho người sử dụng và phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng hiện đại này, nhất là thế hệ trẻ, thế hệ luôn tìm kiếm cảm giác mới, cảm giác chinh phục và cảm giác muốn thể hiện

Vậy nên cùng với nhu cầu sử dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ nước giải khát pha chế truyền thồng sang sử dụng loại nước giải khát có chứa các chất dinh dưỡng như các loại: axit amin, muối khoáng, vitamin…được sản xuất từ trái cây Hi vọng rằng sản phẩm nước giải khát lên men

từ ổi sẽ sớm trở thành sản phẩm chủ chốt trên thị trường

Từ đó có thể khẳng định được rằng: Việc tìm kiếm nguyên liệu, nghiên cứu đưa ra quy trình sản xuất loại nước quả lên men có chất lượng cao không những về mặt an toàn thực phẩm mà còn có tính dược học là một vấn đề thuộc đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước giải khát lên men từ ổi”

Quá trình nghiên cứu đã lần lượt thực hiện các nội dung sau:

• Tìm hiểu về nguyên liệu ổi, phụ gia,bao bì

• Chọn quy trình dự kiến và thử nghiệm

• Tối ưu hóa một số công đoạn (xử lý sơ bộ nguyên liệu, xử lý nhiệt, công thức phối trộn)

• Đề xuất quy trình, tiêu chuẩn thành phẩm

• Giá thành sản phẩm thí nghiệm

Các nội dung trên đã được trình bày lần lượt qua 3 chương là:

- Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu

- Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN 1.1 TÌM HIỂU VỀ ỔI

1.1.1 Giới thiệu về ổi

Quả ổi không chỉ là loại trái cây được nhiều người ưa thích mà còn là loại trái cây tốt cho sức khỏe

- Ổi giúp hạ cholesterol, bảo vệ tim mạch và tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể nhờ chứa nhiều dinh dưỡng và khoáng chất

- Ổi mang lại vẻ mềm mại cho làn da nhờ chứa carotenoid, chất chống oxyhoa giúp phục hồi sức sống cho da

- Tại một số nước châu Á, người ta còn dùng phần nạc và lá ổi để chế ra loại trà bổ dưỡng sức khỏe

- Vitamin C của ổi giúp kích hoạt sự sản xuất collgen, hoạt chất cần thiết giúp củng cố độ bền cho khớp xương sụn…Vtamin C còn giúp làm khỏe các mạch máu, giảm thiểu sự ô nhiễm cho cơ thể từ môi trường xung quanh

Tên khoa học: Psidium guajava

Họ: Myrtaceae

Các tên thông thường: Guava (Anh – Mỹ),Goyave (Pháp),

Ổi được xem là có nguồn gốc tại Peru và Brazil (hiện vẫn là nơi trồng nhiều ổi nhất trên thế giới) Sau đó trở thành cây thương mại quan trọng tại Hạ Uy Di, Úc,

Ấn Độ, và các nước Đông Nam Á

Ổi đã được thuần hóa tại Peru từ hàng ngàn năm trước (có thể từ năm 800 trước công nguyên)

Người Âu châu biết đến ổi khi họ đặt chân đến Haiti và dùng ngay tên gọi của dân Haiti để chỉ trái cây ngon ngọt này

Người Việt Nam, nhất là những người sinh sống trong vùng châu thổ sông Cửu Long hoặc qua lại những bến phà Mỹ Thuận, Cần Thơ không thể nào quên một trái cây thân yêu: Đó là quả ổi nhất là ổi xá lị, mùi thơm, vị ngọt đặc biệt, rất ít hột

Họ nhà ổi đông đảo ở vườn quê, sống dễ dại, không kén đất chọn vùng Nào ổi

mỡ, ổi đào, ổi nghệ, ổi găng, ổi xá lị, rồi ổi Đông Dư tùy theo màu thịt của quả ổi hay vùng đất trồng ổi mà người ta gọi tên

Dù ở dâu, trung du, miền núi hay đồng bằng, ổi cũng đều tỏa cành, xanh ngọn

và quả dù to hay nhỏ cũng đều có chung một mùi thơm bình dị không hề lẫn lộn với trái cây khác Hoa ổi nở đúng vào mùa xuân, cho quả vào mùa hạ chớm sang thu Những gốc ổi sớm ra hoa hồi tháng giêng âm lịch, ổi muộn hoa nở vào tháng hai, tháng ba Mùa ổi chín rũ đúng vào mùa lũ tháng sáu

Hiện nay, ở nước ta giống ổi rất phong phú và có sự khác nhau rất lớn giữa các giống tự nhiên và các giống chọn lọc Ngay trong cùng một giống cũng có nhiều khác biệt Ở nước ta có một số giống ổi được nhiều người biết là:

- Ổi Bo Thái Bình: Cây cao 3 – 4m, trái to (100 – 200g), dày cùi, ruột nhỏ màu trắng, ít hạt, giòn và thơm

- Ổi Đào: Là tên chỉ chung cho các giống ổi ruột đỏ Có nhiều giống khác nhau, trái từ 30 – 40g cho tới 200 – 250g Giống ổi Đào ngon là giống trái to, hình cầu, ruột đỏ và ít hạt, cùi dày, ăn giòn ngon, để chín có mùi thơm

- Ổi Mỡ: Trái tròn, nhỏ, nặng trung bình 40 – 60g, cùi dầy, ruột nhỏ, ít hạt, khi chín vỏ và ruột có màu trắng vàng, vị thơm ngon

- Ổi Sá Lỵ: Là giống phổ biến ở phía Nam Cây không cao lắm, lá to, tán lá thưa Trái to, hình trái lê, cùi dày, ít hạt, ăn khi gần chín thì giòn nhưng để chín thì mềm ngọt mát nhưng không thơm như ổi Đào, ổi Mỡ Viện Nghiên Cứu Cây Ăn Quả Miền Nam thống kê được 12 giống ổi sá lỵ với 3 màu ruột chính là trắng, vàng nghệ và đỏ hồng Ngoài ra còn một số giống khác như: Ổi Hải Hậu (Nam Định), ổi ruột đỏ (Tiền Giang, Đồng Tháp), ổi Tàu (cây nhỏ, trồng làm cảnh và làm thuốc), ổi

sẻ (ruột trắng, vàng hoặc đỏ, vị ngọt chua)

Có nhiều giống ổi ngon ở California, Florida, New Zealand có thể nhập và trồng ở nước ta được Hiện nay có giống ổi không hạt đang được trồng khảo nghiệm tại một số huyện trong tỉnh Đồng Nai

Nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của quả ổi cho biết: Quả ổi có hàm

lượng sinh tố A,C, axit báo omega3, omega6 và nhiều chất xơ Ổi là một trong

những loại rau có tỉ lệ sinh tố C rất cao, mỗi gam có thể có đến 486 mg sinh tố C

Sinh tố C tập trung cao nhất ở phần vỏ ngoài, càng gần lớp vỏ ngoài lượng sinh tố

càng cao Do đó khi ăn ổi nên ăn sạch và ăn cả vỏ

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của quả ổi (xét với 100 g phần ăn được) [14]

Quả ổi là một nguồn thưc phẩm ít kalori nhưng giàu chất dinh dưỡng và có nhiều chất chống oxi hóa, vị chua và chát trong nhiều loại rau quả

Ngoài sinh tố A,C quả ổi còn có quercetin, một chất có tính chống oxi hóa cực mạnh có tác dụng kháng viêm nhiễm mãn tính như suyễn, dị ứng, tim mạch, thấp khớp, lở loét

Ngoài các thành phần trên trong quả ổi còn có:

- Các chất hữu cơ (7%) như: fructose, glucose, galactose, sucrose

- Các tinh dầu tạo mùi thơm thuộc các nhóm alcohol và alcohol như ethyt acetate, butyrate, humulene, mircene, pinene,cinnamic acid

- Các axit hữu cơ

- Các sắc tố loại chlorophill,anthocyanidin, pectins, pectin-methylesterase

Ổi được sử dụng nghiên cứu trong đề tài này có nguồn gốc: Ổi Sá Lỵ: Là giống phổ biến ở phía Nam Cây không cao lắm, lá to, tán lá thưa Trái to, hình trái

lê, cùi dày, ít hạt Viện Nghiên Cứu Cây Ăn Quả Miền Nam thống kê được 12 giống ổi sá ly, với 3 màu ruột chính là trắng, vàng nghệ và đỏ hồng

Hình 1.1: Hình ảnh cây ổi

1.1.2 Tác dụng y học

Y học cổ truyền cũng như nhiều công trình nghiên cứu khoa học hiện nay đều đưa ra những kết luận dưới góc độ "y học" của các bộ phận trên cây ổi: Đọt, lá, vỏ, quả, rễ Nhưng ở đây, phạm vi nghiên cứu được đặt lên quả ổi

− Đối với y học Ayurvedic (Ấn độ) Quả ổi sau khi bỏ hạt có tác dụng nhuận trường

− Tại Trung hoa : Quả ổi được xem là có tính ấm, vị ngọt, dùng trị tiêu chảy, tiểu đường và trĩ

+ Để trị tiểu đường : Xay 90g ổi tươi, lấy nước cốt, uống một ngày 3 lần trước bữa ăn

+ Để trị trĩ : Đun 50g trái tươi với một lít nước, cô đặc, thoa và rửa búi trĩ mỗi ngày 2-3 lần Có thể phương pháp này để trị ngứa ngoài da

− Trong một nghiên cứu tại Đài Loan trên chuột, nước ép từ quả tươi trích qua màng phúc toan với liều lượng 1.0g/kg giúp làm hạ đường trong máu tạo ra bởi alloxan Hoạt tính hạ đường này không kéo dài và yếu hơn chlorpropamide, metfprmin rất nhiều nhưng ăn ổi tươi cũng có thể hữu ích cho người tiểu đường Nghiên cứu từ đại học putra, mã lai á, trên chuột về tác dụng làm hạ glucose trong máu của quả ổi : 40 chuột đực được chia thành 4 nhóm trong đó có các nhóm đối chứng không bệnh, đối chứng bị gây tiểu đường, nhóm dùng nước ổi và nhóm trị bằng glibenclamide Thử nghiệm kéo dài trong 5 tuần, 3 nhóm chuột bị gây tiểu đường bằng streptozotocin Trong thời gian thử nghiệm, các nhóm đối chứng chỉ được ăn bình thường, nhóm bệnh tiểu đường dùng ổi được cho ăn thêm mỗi ngày 0,517g ổi, nhóm tiểu đường dùng glibenclamide 5mg/kg mỗi ngày Kết quả cho thấy có sự giảm hạ nồng độ glucose trong máu nơi chuột dùng ổi từ các tuần 3 (12.3%), tuần 4 (24.79%) và tuần (7,9%) so với nhóm đối chứng so sánh với nhóm dùng thuốc glibenclamide, tác động trung bình tương đối khác biệt ở tuần 4, nồng

độ glucose trong máu thay đổi 25,88%

Tóm lại các tác giả đã kết luận: Ổi tươi, chứa lượng cao các chất xơ (hòa tan

và không hòa tan) có thể giúp hạ tiểu đường một cách an toàn

Theo y học cổ truyền quả ổi xanh được dùng chữa tiêu chảy bằng cách nhai quả, nuốt nước, nhã bã Người bình thường ăn ổi xanh sẽ bị táo bón Quả ổi xanh còn có thể giải độc bã đậu và các chất độc khác gây tiêu chảy

Hình 1.2: Hình ảnh về về ổi

1.1.3 Tình hình nghiên cứu nước giải khát lên men

Nước giải khát là một loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống của con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể để tham gia vào quá trình trao đổi chất của tê bào, nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng Các loại muối khoáng đủ để bù đắp cho những hao hụt về năng lượng và dinh dưỡng đã bị tiêu hao trong các hoạt động sống của con người

Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống của con người

1.Trên thế giới

Sản phẩm đã nhanh chóng chiếm lĩnh và được thị trường chấp nhận Trong số

đó phải kể đến các hãng sản xuất nước giải khát nổi tiếng như: Cocacola, Psocala, Netle có doanh thu đạt hàng tỉ USD / năm, với mặt hàng truyền thống là loại nước pha chế từ: Đường, hương liệu, màu, CO2 và một số loại hóa chất khác đã chiếm lĩnh được thị trường quốc tế trong suốt thế kỉ 20

Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại nước giải khát pha chế truyền thống sang sử dụng loại nước giải khát có chứa các chất dinh dưỡng như các loại: Axit amin, vitamin, muối khoáng được sản xuất từ các loại trái cây Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ 21, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Hà lan, LB Đức, Nhật, Hàn Quốc, Úc, Thái Lan, Trung Quốc đã tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái cây: Cam, dứa, xoài, sherry, ổi, táo,lê, dâu, mơ, nho, vải có chất lượng rất cao đã mau chóng chiếm lĩnh được thị trường

Theo dự đoán của các nhà chiến lược: Trong các loại nước giải khát được sản xuất từ trái cây thì loại nước giải khát lên men được đánh giá là mặt hàng “mạnh” trong tương lai vì đây là sản phẩm được đánh giá có giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật và rất phù hợp với thế hệ trẻ

2 Trong nước

Cho đến nay đã có một số sản phẩm từ trái cây như: BLUEBIRD, TREETOP là các sản phẩm không cồn của Florida (Mỹ) được sản xuất từ 100% dịch trái nho, táo mà thành phần có nhiều loại vitamin, muối khoáng, độ đường khoảng 15-18% đóng trong hộp kim loại có dung tích 160-180ml Một số sản phẩm

có cồn thấp (6%V) mang nhãn hiệu: ARBOR MIST (Mỹ) được sản xuất từ rượu vang: nho, dâu, đào có hàm lượng đường từ 12-15% và nhiều loại vitamin, muối khoáng khác đã và đang được bán trên thị trường Việt Nam, được người tiêu dùng đánh giá cao, tuy nhiên giá của sản phẩm còn quá cao so với thu nhập của phần đông người tiêu dùng Việt Nam

Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng và khô nên nhu cầu sử dụng nước giải khát rất lớn, mặc dù cho đến nay đã có một số công ty nước ngoài được cấp giấy phép đầu tư và sản xuất nước giải khát từ trái cây tại Việt Nam, song mức tiêu thụ bình quân của người Việt Nam mới chỉ đạt 0,16 lít/ người năm (là quá thấp so với nhiều quốc gia trong khu vực), trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất nước giải khát từ trái cây ở Việt Nam lại vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang có nguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp

Việc nghiên cứu để sản xuất nước giải khát lên men từ trái cây là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và khu vực

Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu để có thể mang lại một loại nước giải khát lên men chất lượng cao, giá cả lại thích hợp cho người tiêu dùng không phải là vấn đề đơn giản và nó cùng đang là vấn đề cấp thiết đối với ngành nước giải khát của Việt Nam Bởi chọn nguyên liệu phải nghiên cứu nguyên liệu có thỏa mãn về thành phần dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng hay không hoặc có phù hợp với công nghệ sản xuất hay không Dù chưa phổ biến nhưng những năm gần đây và trong tương lai nước giải khát lên men sẽ phổ biến hơn Song để đạt được điều đó đòi hỏi các nhà thực phẩm của Việt Nam phải tiếp tục nghiên cứu để tận dụng các

trái cây có sẵn tai Việt Nam sản xuất nước giải khát lên men nhằm đa dạng hóa sản phẩm

Hiện tại, một số chuyên gia thực phẩm Viện nghiên cứu Hà Nội đã nghiên cứu thành công quy trình sản suất nước giải khát lên men từ nho, dâu, dứa,

Bên cạnh nước quả lên men từ một loại quả thì hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu nước quả lên men hỗn hợp.Ví dụ hỗn hợp nước quả lên men của Nguyễn Đỗ Hồng Hạnh – Khoa CNSTH thực hiện với phương trình dự kiến như sau:[15]

Nguyên liệu 2 Nguyên liệu 1

Thanh trùng

Phối trộn

Thực sự đây là một hướng đi mới của ngành Hy vọng nó sẽ sớm tạo được dấu

ấn trên thị trường trong thời gian gần nhất

1.2 TÌM HIỂU VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN

Nước giải khát lên là sản phẩm nhờ tác nhân vi sinh vật nấm men và vi khuẩn lactic từ môi trường lên men là nước quả tự nhiên Trong quá trình lên men này, ngoài quá trình lên rượu còn quá trình lên men axit hữu cơ (mà chủ yếu là chuyển từ các axit hữu cơ thành axit lactic ) Nhờ môi trường dinh dưỡng phong phú nên sản phẩm hình thành ngoài Etanol, còn có axit hữu cơ, Glyxerin, các chất gây hương làm cho nước giải khát có hương vị đặc biệt mà các sản phẩm nước giải khát bình thường không có

1.2.1 Các thành phần chính của nước giải khát lên men

1 Cồn

Ethanol được hình thành trong quá trình lên men đường glucose, saccharose nhờ nấm men Hàm lượng ethanol lên men tự nhiên thường đạt từ 70-160cc/l ( khoảng 7-16 độ)

Ethanol là thành phần quan trọng vì chính nhờ ethanol mà làm cho nước giải khát lên men khác với nước giải khát bình thường Ethanol có mùi thơm, vị hơi ngọt Ethanol cùng với axit bay hơi, đường và nhiều thành phần khác có trong nước giải khát lên men tạo nên mùi vị hấp dẫn riêng biệt của nó Vị của nước giải khát lên men được tạo lên từ tỷ lệ cân đối của 4 vị là : Vị chua (axit hữu cơ), vị ngọt (Ethanol, glycerin, đường còn lại), vị chát (tanin, polyphenol),

vị mặn (các muối khoáng)

2 Axit hữu cơ

Nguồn gốc của các axit hữu cơ là từ quả và hình thành trong quá trình lên men Axit là một thành phần quan trọng của nước giải khát lên men Tổng axit thường được cung cấp từ quả là chính khoảng 4-5 g/l làm cho pH của nước giải khát từ 2,8

÷ 3,5 Axit hữu cơ trong nước giải khát thường chia làm 2 nhóm là: Nhóm có tác dụng tốt cho nước giải khát lên men và nhóm có tác dụng xấu

Vai trò của các axit là tham gia tạo vị (vị chua) và tạo pH thấp từ đó làm ổn định sản phẩm

Axit hữu cơ trong nước giải khát còn có một tác dụng là ngăn cản hoạt động của các khuẩn làm hỏng nước giải khát, ví dụ: Một số các axit sau : Axit tatric 1,5 –

4 g/l, axit malic 0 – 4 g/l, axit xitric 0 - 0,5 g/l, axit oxalic 0,06 g/l, các axit này thuộc loại các axit có tác dụng tích cực đến mùi vị và còn có tác dụng làm ổn định nước giải khát lên men trên phương diện chúng ngăn cản hoạt động của các vi khuẩn gây hại Tuy nhiên các axit này cũng có tỷ lệ cân đối nếu cao quá cũng làm cho nước giải khát lên men có vị không hài hòa

Ngoài ra còn có một số axit khác như : Acetic, lactic, formic, butytric nhưng hàm lượng rất nhỏ, các axit này nếu hàm lượng cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị kém Đặc biệt, đối với axit cần lưu ý là : Trong lên men tự nhiên thường tạo ra 0,4 g acetic, nếu vượt quá hàm lượng này sẽ làm cho vị chua thay đổi đáng kể

và không thể uống được

Tỷ lệ axit hữu cơ / ethanol / tanin hay sự cân đối giữa vị chua vị ngọt và vị chát là yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn tới mùi vị của nước giải khát lên men

3 Đường

Đường là thành phần còn lại sau lên men trong đó chủ yếu là Glucose, fructose và phần nhỏ galactose Ngoài ra còn có các loại đường khác đặc biệt đường nghịch đảo đã tạo nên mùi thơm dễ chịu cho nước giải khát thành phẩm Thành phần đường còn lại cũng là yếu tố tham gia tạo vị cho sản phẩm Nếu trước khi lên men bổ sung đường saccharose thì toàn bộ bị thủy phân thành đường khử,

vì vậy nếu phát hiện thấy đường saccharose trong nước giải khát thành phẩm tức

là đường pha thêm

4 Tro và các chất muối

Trong nước giải khát lên men có nguồn gốc từ nguyên liệu và một phần được

bổ sung từ ngoài vào để nâng cao hiệu quả lên men Một số chất khoáng như : P; S; K; Na; Ca; Mg; Si; Se; Mn; Br; Cl; I; Al các chất khoáng này có thể tồn tại dưới dạng tự do hoặc có thể ở các dạng muối Với mỗi quả khác nhau sẽ có hàm

lượng khoáng và muối khác nhau Hàm lượng trong nước giải khát lên men khoảng từ 1,5 - 3g/l

Vai trò của chất khoáng trong nước giải khát lên men là làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị chữa bệnh cho con người Đồng thời chất khoáng còn có vai trò quan trọng là tham gia tạo vị đậm đà cho nước giải khát và cùng với vị ngọt, vị chua, vị chát tạo nên vị hài hòa cho nước giải khát nên men

6 Polyphenol

Các polyphenol phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất hàm lượng của chúng sẽ khác nhau nếu nguyên liệu khác nhau và kỹ thuật sản xuất khác nhau Đối với nước giải khát lên men polyphenol có vai trò:

- Tạo màu cho nước giải khát : Trong đó flavonol cho màu vàng, antoxian cho màu đỏ

đi Đồng thời sẽ tạo nên hàm lượng tanin cao gây kết tủa protein của nước quả làm cho nước giải khát bị đục

1.2.2 Nguyên liệu chế biến nước giải khát lên men

1 Yêu cầu với nguyên liệu

Chất lượng của nước giải khát lên men phụ thuộc nhiều yếu tố Trong đó 60% nguyên liệu quyết định còn lại 40% là do kĩ thuật tạo nên

Việc lựa chọn nguyên liệu cho sản xuất nước giải khát lên men phải được xem xét kỹ lưỡng, phải thỏa mãn các điều kiện về dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng,

và các điều kiện khác

Tất cả các loại quả có chứa đường, protein, vitamin, khoáng, axit hữu cơ không chứa nhiều tanin đều có thể sử dụng để lên men nước giải khát Các loại quả khác nhau sẽ khác nhau ở chỗ lên men khó hay dễ, xử lý đơn giản hay phức tạp, thành phần bổ sung khác nhau thế nào

Vì thế mà các loại nước giải khát lên men là những quả có hàm lượng đường trung bình từ 15 ÷ 18 độ Bx, ví dụ như: nho, xoài, vải thiều ,dứa là nhưng quả rất thích hợp để lên men nước giải khát Trong trường hợp quả có độ đường thấp phải thêm đường cho đạt nồng độ tiêu chuẩn, điều chỉnh pH thích hợp Ngoài việc điều chỉnh thành phần thì việc xử lý quả trước khi lên men cũng đòi hỏi phải có kĩ thuật phù hợp cho từng loại nguyên liệu

Thành phần nước quả thích hợp với hoạt động của men tối thiểu các chất sau đây:

- Axit amin, vitamin, muối khoáng thực hiện vai trò xúc tác với một lượng rất nhỏ

- Polyphenol - Tanin làm cho nước giải khát có màu hấp dẫn và đóng góp vào việc ức chế khuẩn hại của enzime oxy hóa

- Chất sản sinh mùi thơm ảnh hưởng đến hương vị của nước giải khát lên men

2 Các kĩ thuật và biện pháp nâng cao chất lượng nước giải khát lên men

a Các kĩ thuật

 Kĩ thuật chống oxy nước quả

Do tiếp xúc với oxy của không khí, các enzyme trong nước quả hoạt động mạnh một cách khác thường, trong các enzyme này cần chú ý các enzyme oxy hóa khử (oxydodeductase) sinh hóa gọi tên là polyphenola oxydase làm cho nước quả bị oxy hóa nhanh chóng Quá trình oxy hóa nước quả sẽ gây ra nhiều biến đổi bất lợi làm giảm chất lượng của dịch quả trước khi lên men, ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của nước giải khát sau này như:

− Mùi thơm của nước quả giảm do các chất mùi bị phá hủy, do quá trình oxy hóa

− Tanin tăng do oxy hóa các polyphenol Lượng tanin tăng sẽ làm cho vị chát của nước giải khát lên men tăng, vị của nước giải khát sẽ không hài hòa và đặc biệt ảnh hưởng đến sự sống của nấm men

Màu sắc của nước quả bị sậm lại cũng làm cho màu sắc của nước giải khát lên men thay đổi đáng kể Có thể gây hiện tượng kết tủa enzym do muối sắt, muối đồng ở thể oxy hóa khử

Vậy nên cần lưu ý các biện pháp nhằm hạn chế sự oxy hóa nước quả như:

− Không làm dập nát quả trong suốt quá trình thu hái vận chuyển

− Sau khi làm dập hoặc ép nước cần tiến hành lên men ngay Nếu để chậm dù chỉ 1 vài giờ, chất lượng của nước quả cũng giảm đi đáng kể

Sử dụng các biện pháp hóa lý như:

+ Tiến hành ép lọc dịch quả trong thiết bị chứa đầy CO2, không cho dịch quả tiếp xúc với oxy

+ Thêm chất chống oxy hóa vào nước ép quả

+ Có thể xử lý nhiệt dịch quả để hạn chế oxy hóa Khi xử lý nhiệt thì enzym oxy hóa khử sẽ bị vô hoạt và giảm bớt lượng oxy hòa tan vào dịch quả từ đó hạn chế oxy hóa

 Kĩ thuật chuẩn bị nấm men

Trong kĩ thuật chế biến nước giải khát lên men, cần thiết phải đưa vào nước quả một lượng tế bào nấm men nhất định Nguồn men giống có thể từ ba nguồn chính sau :

− Từ men giống (ống giống thuần chủng )

− Sử dụng bánh men cổ truyền

− Lên men tạo nguồn men giống cho các mẻ lên men sau

 Kĩ thuật theo dõi lên men

Trong quá trình lên men nước giải khát Kĩ thuật theo dõi quá trình lên men là công việc rất quan trọng, nếu không được theo dõi chu đáo có thể dẫn đến hỏng cả

mẻ lên men bất thường hoặc chất lượng của nước giải khát sẽ kém đi Nội dung cần theo dõi ở đây là nhiệt độ và tốc độ lên men

− Theo dõi nhiệt độ:

Cần đo nhiệt độ vài lần trong ngày, nhiêt độ trung bình của dịch quả là khoảng

20 ÷ 280 C Nếu nhiệt độ của nấm men lên tới 34 ÷ 350 C là nấm men ngừng hoạt động Do nhiệt độ hô hấp của tế bào nấm men luôn sinh ra trong quá trình sống nên nấm men luôn có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường từ 2 ÷ 30 C

− Theo dõi lên men

Phải tạo điều kiện cho quá trình lên men nhanh và chuyển hết đường thành ethanol Nếu lượng đường còn lại cao và nồng độ ethanol thấp sẽ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật có hại phát triển, làm hư hỏng nước giải khát lên men.Vậy

để khắc phục điều này cần phải:

+ Sử dụng loại men tốt, số lượng tế bào đảm bảo

+ Lên men ở nhiệt độ theo quy định

+ Đảm bảo lượng oxy cho thời kì đầu của quá trình lên men

b Các biện pháp nâng cao chất lượng của nước giải khát lên men

 Điều chỉnh pH

PH thích hợp cho lên men là 3,2 ÷ 3,5 Mội loại quả có một pH khác nhau, độ pH

ở các loại quả chua trung bình như: dứa, cam, dâu, vải, xoài ở trong giớ hạn 2,8 ÷ 3,8 Trường hợp pH thấp hơn người ta cho thêm kali tactrat trung tính hoặc

Na2CO3 hoặc CaCO3 để trung hòa axit có trong dịch quả Nếu pH cao hơn thì phải dùng thêm một axit không độc hại như: axit xitric, axit tatric để làm tăng độ chua của dịch quả

Một biện pháp đơn giản để điều chỉnh pH là trộn những quả chín với những quả xanh theo một tỉ lệ nhất định

 Điều chỉnh các chất kích thích lên men

Nhằm giúp cho quá trình lên men đạt hiệu quả tốt hơn, khi lên men nước giải khát người ta thường bổ sung thêm muối sufat amon (NH4)2SO4 hoặc cacbonat amon (NH4)2CO3 với lượng dùng 0,05 ÷ 0,1 g/l dịch lên men, đồng thời bổ sung hỗn hợp vitamine Nếu không có hỗn hợp vitamine thì phải bổ sung vitamine B1 với hàm lượng 0,5 mg/l

1.2.3 Phụ gia và hóa chất

1 Đường saccharose:

Đường được sử dụng với mục đích làm tăng hàm lượng đường của dịch quả lên men nhằm tạo cơ chất cho quá trình lên men Đường sử dụng trong sản xuất nước giải khát là đường cát trắng, yêu cầu đường phải tốt:

− Hàm lượng axit xitric >99%

Ngoài ra có thể cho hỗn hợp trên vào tủ đông để ăn như kem bình thường

Chế biến:

− Ổi đem đi gọt vỏ và lấy phần nạc, xắt thành từng lát vừa ăn

− Cam gọt vỏ xắt thành lát mỏng

− Chuối xắt thành khoanh tròn

Sau đó trộn đều ba loại với nhau, rồi rưới nước chanh tươi vào hỗn hợp và

trộn đều có thể cho vào tủ lạnh khoảng 1 giờ

Ổi bỏ vỏ, moi hết hạt, ép lấy nước, rồi

cho thêm ít muối và đường Sau đó đem đi

4 Hỗn hợp nước ép ổi-dưa hấu

Nguyên liệu:

− 150ml nước ép ổi

− 50ml nước ép dưa hấu

− 15ml nước đường

Chế biến: Cho nước ép ổi, nước ép dưa

hấu và nước đường vào bình lắc đều Cho ra ly,

để lạnh, khi dùng trang trí cho thật đẹp

Hình 1.3: Hỗn hợp nước ép dưa hấu-ổi

1.2.5 Enzym trong nước giải khát lên men

Quả ổi là một trong những loại quả nhiệt đới có thời vụ thu hoạch ngắn, được trồng nhiều ở nước ta, đây là loại quả có hương vị hấp dẫn cùng với giá trị dinh dưỡng cao rất thích hơp cho mục chế biến Thành phần thịt quả chứa một lượng pectin đáng kể nên làm cho hiệu suất trích ly dịch quả thấp, chất lượng dịch quả không cao

Hơn nữa hàm lượng pectin tồn dư trong sản phẩm đã tạo cho sản phẩm dễ bị đục trở lại trong quá trình bảo quản, do vậy nước ổi vẫn chưa có thế mạnh trên thị trường Đã có nhiều biện pháp được sử dụng để giải quyết các vấn đề còn tồn tại trên, nhưng trong đó sử dụng enzyme được coi là một trong những phương hướng tiến bộ có triển vọng của công nghệ sinh học ứng dụng vào ngành sản xuất đồ uống, nhằm giảm giá thành, nâng cao chất lượng và độ hấp dẫn của các sản phẩm được chế biến từ quả tươi

Vậy nên, với muc tiêu của đề tài, nhằm tạo ra sản phẩm nước giải khát lên men từ ổi tốt nhất thì enzym pectinase đã được nghiên cứu sử dụng

1 Bản chất của enzym

Năm 1930 Ntrov và Kunitxow đã thu nhận được tinh thể protein của pepxin và tripxin Notrov cũng đã có những bằng chứng xác thực rằng các tinh thể protein này chính là enzym Sau đó nhiều nhà nghiên cứu cũng đã nhận được nhiều ezym khác nhau ở dạng tinh thể và cũng xác định rằng chúng đều là protein Do đó đã đi đến định nghĩa: Enzym là protein có hoạt tính xúc tác

Nghiên cứu hình dạng phân tử của nhiều enzyme cho thấy phần lớn enzyme đều có dạng hạt và có khối lượng phân tử lớn hơn 12000 Enzym có khối lượng phân tử bé nhất là ribonucleaza 12700 Đa số enzym có khối lượng 20000 đến

90000, có khi một triệu hoặc lớn hơn

Giống với các protein hình hạt khác, các enzym có thể hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng nhưng không tan trong dung môi không phân cực Dung dịch enzym có tính chất của dung dịch keo ưa nước Khi hào tan enzym vào nước các phân tử lưỡng cực nước sẽ kết hợp với các ion, các nhóm ion hoặc các

nhóm phân cực trong phân tử enzym tạo thành lớp vỏ hydrat Lượng nước hydrat này khá lớn và có vai trò quan trọng là làm môi trường cho các phản ứng sinh hóa Enzym trong dung dịch dễ dàng bị kết tủa bởi các yếu tố vật lý và hóa học vốn làm kết tủa protein

Sự tạo thành phức ES và biến đổi phức này thành sản phẩm P trải qua 3 giai đọa sau:

- Trong giai đoạn thứ nhất: Enzym kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức enzym cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp

- Trong giai đoạn thứ hai: Xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng này Kêt quả là làm cho cơ chất được hoạt hóa dễ dàng tham gia phản ứng hơn

- Trong giai đoạn thứ ba: Sản phẩm tạo thành còn enzym được giải phóng dưới dạng tự do

3 Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng của enzym

a Ảnh hưởng của nồng độ enzym

Nói chung trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng bậc nhất phụ thuộc vào nồng độ enzym: Khi thừa cơ chất thì khi nồng độ ezym tăng, vận tốc tăng Khi

E + S P + E ES

nồng độ enzym bão hòa với nồng độ cơ chất thì nồng độ enzym tăng vận tốc không thay đổi

b Ảnh hưởng của cơ chất

Trong các phản ứng do enzym xúc tác trước hết tạo thành phức trung gian giữa enzym và cơ chất Sau đó phức này chuyển hóa tiếp tục tạo thành sản phẩm cuối cùng và enzym tự do, enzym này lại tiếp tục kết hợp với phân tử cơ chất khác Giả sử phản ứng chỉ có một cơ chất S và tạo thành sản phẩm P, phản ứng xảy ra như sau:

ES là phức trung gian “Enzym – cơ chất” Tốc độ phản ứng tỉ lệ với nồng độ phức chất trung gian Nồng độ ES càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn, khi toàn bộ enzym trong phản ứng đều tham gia vào phức, tốc độ sẽ đạt cực đại (V)

c Ảnh hưởng của các chất kìm hãm

Tất cả những chất gây biến tính proten đều là những chất kìm hãm không đặc hiệu của enzym Các chất này có tác dụng kim hãm tất cả các enzym Ngoài ra có nhiều chất khác không làm biến tính protein enzym nhưng vẫn làm giảm hoạt độ xúc tác của nó Nói chung tác dụng kìm hãm có thể là do chất kìm hãm kết hợp với enzym tạo thành phức Enzym – chất kìm hãm theo phản ứng sau:

- Nếu k = 0 phức chất EI hoàn toàn không phân li Sự kìm hãm ở đây là không thuận nghịch Dưới tác dụng của chất kìm hãm không thuận nghịch, mức độ kìm hãm tăng theo thời gian tác dụng, nếu nồng độ chất kìm hãm đủ lớn để bão hòa enzym thì cuối cùng phản ứng enzyme sẽ ngừng hoàn toàn Hơn nữa khi loại chất kìm hãm hoạt độ của enzym cũng không được phục hồi

- Trong trường hợp kìm hãm thuận nghịch, hình thành trạng thái cân bằng của phản ứng trên, mức độ kìm hãm được thể hiện bằng hằng số phân ly (K1) của phức chất enzym – chất kìm hãm

Giá trị K1 càng lớn, phức chất càng dễ phân ly Dưới tác dụng của chất kìm hãm thuận nghịch, hoạt động của enzym có thể được phục hồi sau khi loại chất kìm hãm Các chất kìm hãm có thể tác dụng với enzym theo nhiều cách:

+ Kìm hãm cạnh tranh

+ Kìm hãm không cạnh tranh

+ Kìm hãm phi cạnh tranh

d Ảnh hưởng của chất hoạt hóa

Các chất hoạt hóa có thể làm tăng hoạt độ enzym bằng cách gián tiếp hay trực tiếp

- Hoạt hóa gián tiếp: Nếu chất hoạt hóa làm tăng tốc độ phản ứng của enzym bằng cách loại trừ chất kìm hãm khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia phản ứng nhưng không tác dụng trực tiếp với phân tử enzym

- Hoạt hóa trực tiếp: Các chất hoạt hóa thường tác dụng vào trung tâm hoạt động của enzym hoặc làm biến đổi cấu hình không gian của phân tử enzym theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác

e Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzym

Theo quy luật của các phản ứng hóa học thông thường, vận tốc phản ứng enzym càng tăng khi tăng nhiệt độ, nhưng vì enzym có bản chất là protein do đó khi tăng nhiệt độ tới một giá trị giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng enzym sẽ bị giảm

do sự biến tính của protein

Trong khoảng nhiệt độ mà enzym chưa bị biến tính thì hệ số nhiệt độ của đa số enzym vào khoảng 1,4 đến 2 Nghĩa là khi tăng nhiệt độ lên 100C thì vận tốc phản ứng tăng từ 1,4 đến 2 lần Khi bắt đầu có sự biến tính protein thì xảy ra hiện tượng: Một mặt vận tốc phản ứng vẫn tăng theo sự tăng nhiệt độ, mặt khác vận tốc biến tính protein xảy ra nhanh hơn Kết quả là vận tốc phản ứng giảm dần tới đình chỉ hoàn toàn

Nhiệt độ ứng với vận tốc cực đại gọi là nhiệt độ tối thích Nhiệt độ mà tại đó enzym bị mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn Nhiệt độ tối thích của enzym không giống nhau, thường enzyme có nguồn gốc thực vật có nhiệt độ tối

thích là 50 ÷ 600C, enzym từ nguồn gốc động vật 40 ÷ 500C Nhiệt độ qua thấp cũng làm giảm hoạt độ của enzym, nhưng do trong điều kiện này enzym không bị biến tính nên khi đưa nhiệt độ trở lại điều kiện thích hợp thì hoạt tính của enzym lại được phục hồi

f Ảnh hưởng của pH môi trường

- pH có ảnh hưởng lớn tới vận tốc phản ứng của enzym, mỗi enzym chỉ hoạt động thích hợp nhất ở một pH xác định gọi là pH hoạt động tối thích của enzym, pH tối thích của enzym nằm trong vùng axit yếu, kiềm yếu hoặc trung tính, chỉ có một

số enzym có pH hoạt đông tối thích nằm trong vùng axit mạnh hoặc kiềm mạnh PH môi trường ảnh hưởng tới vận tốc enzym là do:

- pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động enzym làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng xúc tác và có thể làm thay đổi cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym

- pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của cơ chất, tại pH tối thích phân tử cơ chất được ion hóa tới trạng thái thích hợp nhất cho sự kết hợp với enzym Nhờ đó phản ứng có vận tốc cao nhất

Hoạt tính của enzym cũng phụ thuộc vào trạng thái bền của protein, ở pH quá cao hoặc quá thấp protein bị biến tính do đó enzym cũng bị mất hoạt tính

Trong đề tài này đã sử dụng enzyme pectinase Enzyme được dùng với mục đích là: Thủy phân dịch quả nhằm tăng hiệu suất dịch ép, đồng thời góp phần làm trong dịch quả

1.2.6 Vi sinh vật sử dụng trong chế biến nước giải khát lên men

Giới thiệu chung về nấm men:

- Nấm men là nhóm vi sinh vật được dùng trong công nghiệp, hầu hết nấm men

là đơn bào, không chuyển động Hình dạng và kích thước của chúng thay đổi tuỳ theo điều kiện môi trường Nói chung nấm men có dạng hình cầu, hình trứng , hình bầu dục, có kích thước tương đối lớn, chiều dài 6 ÷ 10 micromet có khi 12 ÷ 18 micro met, chiều ngang từ 4 ÷ 8 micromet

- Về cấu tạo tế bào nó cũng gồm màng, nguyên sinh chất, hạch Trong nguyên sinh chất chứa không bào và các chát chứa đựng khác: Glycogen, granuloza, chất béo, volutin,

- Nấm men có thể sinh sản theo lối nảy chồi, phân chia hoặc tạo thành bào tử Nhóm nấm men sinh sản theo hình thức nảy chồi và phân chia có nhiều trong tự nhiên Và nhiều loại trong nhóm này có khả năng lên men rượu nên được ứng dụng trong sản xuất rượu bia, rượu vang, sản xuất nước giải khát lên men, Tế bào nấm men giàu protein, vitamin và đặc biệt là vitamin nhóm B và tiền vitamin D Vì vậy

mà nấm men hay được sử dụng bổ sung làm chất dinh dưỡng vào thức ăn cho gia súc Mặt khác nấm men không sinh độc tố, do vậy mà nấm men hay được sử dụng trong chế biến các sản phẩm dành cho người như lên men rượu vang, nước quả lên men, Trong quá trình phát triển hình thái của nấm men có thể thay đổi như sau: + Ở nấm men trẻ : (qua 12 ÷ 16giờ nuôi cấy) màng mỏng, căng nguyên sinh chất đồng nhất, không bào chưa có hoặc mới bắt đầu xuất hiện, tế bào sinh sản chiếm tỉ lệ cao

+ Ở nấm men trưởng thành (24 ÷ 48 giờ nuôi cấy) kích thước điển hình, không bào lớn, số không bào có thể đến hai, lượng glucogen tăng tế bào sinh sản chiếm 10-15% + Ở nấm men già (đã nuôi cấy từ 72giờ trở lên) màng dày nhẵn, nguyên sinh chất không đồng nhất, không bào lớn, lượng chất béo tăng, tế bào hầu như không sinh sản nữa, không có glucogen, tế bào chiếm tỉ lệ lớn hơn Nấm men trong lên men rượu vang, nước quả lên men thường có 3 loại là men tự nhiên và men nuôi cấy thuần chủng

1.Men tự nhiên :

Men tự nhiên hệ vi sinh vật trong lên men vang, nước quả lên men tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất Trong môi trường nước quả tươi có các nhóm vi sinh vật khác nhau nhiễm vào từ môi trường xung quanh từ thân, lá, vỏ, quả, trong đó phần lớn là nấm men, nấm mốc, một số ít là vi khuẩn không sinh bào

tử, xạ khuẩn Nấm men trong dịch quả thường ít hơn nấm mốc song lại có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh hơn trong điều kiện yếm khí hoặc thiếu oxy, đồng

thời lên men tích tụ cồn.Chính nhờ điều kiện và trong dung dich cồn sẽ làm ức chế nấm mốc, tạo điều kiện cho nấm men phát triển chiếm ưu thế trong quá trình lên men

Các men tự nhiên hay men dại luôn có sẵn trên bề mặt của quả Đó là một số

loại như: Saccharomyces apiculata có hình múi chanh nó có khả năng lên men tại 4

÷ 5 độ rượu Ngoài ra còn có mycoderma có khả năng phân giải axit malic thành axic latic làm cho rượu ít bị chua gắt Hay còn có các loại khác như: Hancelnula, gichia tạo màng trắng trên rượu Nhưng nếu để men dại phát triển tự nhiên thì quá

trình lên men rất khó điều chỉnh và chất lượng sản phẩm thu được không ổn định Khi nền công nghiệp ngày càng phát triển thì con người đã có những biện pháp cần thiết để diệt men dại và thay vào đó là nuôi cấy nấm men thuần chủng, với những đặc tính sinh học nhất định sẽ giúp cho quá trình chế rượu vang, nước quả lên men đem lại hiệu quả và chất lượng cao

2 Men nuôi cấy thuần chủng

Men nuôi cấy thuần chủng hệ sinh vật trong lên men tự nhiên rất phức tạp nên thường cho độ cồn không cao (<10% V), dễ bị nhiễm có mùi chua của axit acetit, chất lượng rượu ít được đảm bảo, mùi vị rượu không hài hoà Do đó việc áp dụng các chủng nấm men thuần chủng trong sản xuất nước quả lên men ở quy mô công nghiệp đang được phổ biến rộng rãi trên thế giới

Những chủng nấm men thuần khiêt thường cho lên men nước giải khát cũng

như rượu vang là: Saccharomycess vini, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ellipoidies, Saccharomyces avifom, Ưu điểm khi dùng nấm men thuần khiết là thời

gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng giữa chừng, nồng độ cồn thu được cao hơn lên men tự nhiên 0,1 ÷ 1 độ, sản phẩm có màu sáng hơn, vị thanh khiết

- Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang và nước quả lên men thuộc

giống Saccharomyces Theo phân loại của Yelio V.N.P giống này có vị trí như sau:

+ Lớp Ascomyces

+ Bộ Saccharomyces

3 Điều kiện hoạt động của men

Là một sinh vật, men sản sinh trao đổi chất, phải có nguồn năng lượng để họat động, phải tìm thấy trong môi trường nước quả những nguyên liệu cần thiết để xây dựng bản thân mình khi lên men đường, men tạo ra một nguồn năng lượng cần thiết hoạt động theo phương trình :

Nhưng khi lên men, năng lượng sử dụng được ít, từ sự phân hủy một mol đường men chỉ sử dụng khoảng 15 kcal số năng lượng này không đủ để men sinh sản, đặc biệt trong giai đoạn lên men đầu Khi lên men sinh sôi nẩy nở theo cấp số nhân Vì vậy, men không chỉ lên men đường trong điều kiện không có oxy mà còn hô hấp có oxy theo phương trình :

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2

Trường hợp này số năng lượng men có thể sử dụng được cao gấp hơn 20 lần khi lên men cùng một phân tử đường Số lượng tế bào men có tăng, men có sinh sản mạnh thì mới có lên men đó là hai hiện tượng nhất quyết phải đi song song Men sinh sản càng nhanh thì lên men đường càng chóng và men còn cần oxy để có thể sinh sản nhanh trong giai đoạn đầu Ngoài ra, men còn cần nước, cần cacbon nhưng nước không bao giờ thiếu, cacbon có ngay trong đường Do vậy, phần dưới đây xin nói tới các nhu cầu của men như oxy, nhiệt, chất khoáng, axit amin, vitamin và các chất khác

a Ảnh hưởng của oxy

Mặc dù lên men rượu là một quá trình yếm khí, khi cho lên men trong giai đoạn đầu cần phải cho nước quả tiếp xúc với oxy của không khí Nếu men có thể lên men trong điều kiện thiếu oxy đó là vì trong tế bào men cồn có những chất chứa nhiều oxy

Yêu cầu oxy cao nhất khi lên men bắt đầu, số lượng tế bào men tăng nhanh Do đó, khi sản xuất nước cái men để cấy vào nước quả, người ta thường áp dụng các biện pháp tăng oxy cho nước cái men: lắc cơ giới cho oxy tăng nhanh vào nước ,dùng bơm bơm thêm oxy vào nước Khi lên men với lượng nước quả lớn có khả năng thiếu oxy và lên men chậm thì người ta rút nước quả ra rồi trở lại phía trên bể lên men nhằm làm tăng oxy cho nước quả đang lên men Tăng oxy chỉ có lợi trong giai đoạn đầu, làm quá muộn khi con men đã hoạt động yếu đi, do lượng cồn etylic tăng lên, một số các chất vi lượng bị sử dụng hết thì dù có oxy, men cũng không thể tái sinh sản mạnh, lên men cũng không nhanh thêm

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lên men và độ cồn đạt được và nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm men Mỗi loài men, thậm chí mỗi dòng men thích nghi với mỗi nhiệt độ nhất định Nhiệt độ tối thích thay đổi tùy theo giai đoạn phát dục của nấm men: sinh sản, thở, lên men Những điều kiện hoạt động khác

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

cũng ảnh hưởng tới việc chọn nhiệt độ thích hợp, thí dụ nếu thiếu oxy, độ đường cao thì nhiệt độ lên men càng phải thấp, nếu nhiệt độ lên men không hết đường, dừng lại nửa chừng Vì những lí do vừa nêu rất khó xác định nhiệt độ lên men tối ưu cho mỗi loài men, cho mỗi trường hợp lên men cụ thể

Từ nhiều thì nghiệm lên men ở nước, người ta rút ra những kết luận sau đây:

- Trong giới hạn từ 15 ÷ 350C, nhiệt độ càng cao thì giai đoạn chuẩn bị từ khi cấy men đến khi những bọt CO2 đầu tiên xuất hiện càng ngắn lên men càng nhanh

và kết thúc sớm Nhưng nhiệt độ càng cao lên men càng hạn chế, độ cồn càng thấp, lượng đường còn lại trong rượu còn lại càng nhiều

- Nhiệt độ càng cao, số lượng tế bào men trong 1 ml dịch càng giảm.Vì vậy lượng đường phân huỷ được càng ít đi

- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến quá trình lên men cũng tương tự như độ đường cao hay sự tiếp xúc hạn chế với oxy

- Tốt nhất là từ đầu đến cuối cho lên men ở cùng một nhiệt độ Nhiệt độ ổn định dù ở mức khá cao 300C nhưng liên tục tốt hơn là lúc đầu ở 200C, rồi tăng lên

300C Nơi lên men, vì vậy phải giữ nhiệt độ càng ổn định càng tốt, đêm và ngày không khác nhau nhiều

c Ảnh hưởng của đường ,đạm , muối khoáng và pH nước hoa quả

 Đường:

Đường là nguồn cung cấp thức ăn chính cho nấm men, trong đó đường glucose là loại đường thích hợp nhất cho các loại nấm men vì là loại đường đơn giản dễ đồng hóa Trong dịch nước quả có đường glucose và fructose song lượng đường của chúng hấp thụ không ổn định vì vậy người ta phải bổ sung thêm đường saccarose, đường này nhanh chóng bị enzym chuyển thành đường khử ,dễ đồng hóa

Tỉ lệ đường càng cao thì rượu càng nhiều cồn etylic, cho nên thêm đường vào nước hoa quả là biện pháp phổ biến Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy khi nồng độ đường dưới 200g/l thì nấm men hoạt động bình thường, có những chủng lên men tốt

ở nồng độ đường cao hơn (200 -220 g/l) Song nếu hàm lượng đường quá cao thì áp suất thẩm thấu của dung dịch cũng tăng cao làm ức chế hoạt động của nấm men do