đồ án sản xuất rượu vang từ ca cao bằng chủng leuconostoc oenos

Rượu vang là một loại thức uống có cồn thu được từ quá trình lên men nước ép nho hoặc một số loại trái cây khác. Lên men rượu là một hình thức rất cổ xưa trong công nghệ thực phẩm trên thế giới, nó đã có cách đây hàng ngàn năm. Việc sản xuất rượu vang đã trở thành một hình thức kinh doanh toàn cầu, nó đã và đang ảnh hưởng đáng kể đến nền kinh tế của nhiều nước trên thế giới (Walker, 2000). Việc lên men rượu vang (lên men chính) được thực hiện bằng cách bổ sung thêm giống nấm men vào nước trái cây. Giống vi sinh vật tốt nhất dùng cho quá trình này là Saccharomyces cerevisiae, được sử dụng rộng rãi để chuyển hóa ethanol từ đường trong nước ép trái cây (Klingshirn, 2002) 9. Một nhóm vi sinh vật khác liên quan đến quá trình lên men rượu vang đó chính là vi khuẩn lactic, chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men rượu lần hai hay còn gọi là lên men malolactic. Hiệu suất của quá trình lên men malolactic phụ thuộc vào đặc điểm của từng loại quả (Bozoğlu và Yurdugül, 2000), đặc biệt là lượng acid malic có trong quả. Nếu hàm lượng acid malic quá cao thì việc lên men malolactic là cần thiết để chuyển acid Lmalic thành acid Llactic, kết quả là làm giảm lượng acid trong rượu, giảm được vị chua gắt, cải thiện được hương vị của rượu vang (Steinkraus, 1992) 9. Lên men malolactic là một quá trình quan trọng trong sản xuất rượu vang hay ít nhất là những loại rượu vang có hàm lượng acid cao ở những vùng có khí hậu mát mẻ. Lợi ích của quá trình lên men malolactic bao gồm: giảm lượng acid trong những loại rượu vang có nồng độ acid cao, cải thiện hương vị đặc trưng của rượu vang nhờ sự hoạt động của vi khuẩn và ổn định hệ vi sinh vật có trong rượu vang (Bozoğlu vàYurdugül, 2000). Vi khuẩn acid lactic tham gia vào quá trình lên men malolactic được gọi là vi khuẩn malolactic, thuộc chi Leuconostoc, Pediococcus và Lactobacillus (LonvaudFunel, 2000; Văn Vuuren và Dicks, 1993; Versari, Parpinello, và Cattaneo, 1999), chúng có khả năng chuyển hóa trực tiếp acid malic thành acid lactic và CO2 nhờ malate carboxylase hay còn gọi là enzyme malolactic (MLE) (Bozoğlu and Yurdugül, 2000; Fugelsang, 1997; Renault et al., 1988;

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là đồ án của tôi, có sự hỗ trợ từ giảng viên hướng dẫn là Th.S Chu Thị Hà. Các số liệu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong tài liệu tham khảo. TP. Vũng Tàu, tháng 7 năm 2014. Ngô Tiến Việt Anh LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ kĩ thuật Hóa học, Công nghệ Thực phẩm nói riêng và các thầy cô trong khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm nói chung đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành tốt đồ án này. Em xin cảm ơn cô Chu Thị Hà – người đã tận tình theo sát, chỉ bảo, giúp đỡ, tạo cho chúng em sự say mê trong học tập và nghiên cứu. Con xin cám ơn gia đình đã luôn theo sát, ủng hộ, khích lệ và động viên trong suốt quãng đường mà con đã đi. Cuối cùng, xin gửi những lời thân thương nhất đến tất cả những người đã sát cánh cùng tôi trong thời gian qua. TP. Vũng Tàu, tháng 7 năm 2014. Ngô Tiến Việt Anh MỤC LỤC Trang 3 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH Trang Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT LỜI MỞ ĐẦU Rượu vang là một loại thức uống có cồn thu được từ quá trình lên men nước ép nho hoặc một số loại trái cây khác. Lên men rượu là một hình thức rất cổ xưa trong công nghệ thực phẩm trên thế giới, nó đã có cách đây hàng ngàn năm. Việc sản xuất rượu vang đã trở thành một hình thức kinh doanh toàn cầu, nó đã và đang ảnh hưởng đáng kể đến nền kinh tế của nhiều nước trên thế giới (Walker, 2000). Việc lên men rượu vang (lên men chính) được thực hiện bằng cách bổ sung thêm giống nấm men vào nước trái cây. Giống vi sinh vật tốt nhất dùng cho quá trình này là Saccharomyces cerevisiae, được sử dụng rộng rãi để chuyển hóa ethanol từ đường trong nước ép trái cây (Klingshirn, 2002) [9]. Một nhóm vi sinh vật khác liên quan đến quá trình lên men rượu vang đó chính là vi khuẩn lactic, chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men rượu lần hai hay còn gọi là lên men malolactic. Hiệu suất của quá trình lên men malolactic phụ thuộc vào đặc điểm của từng loại quả (Bozoğlu và Yurdugül, 2000), đặc biệt là lượng acid malic có trong quả. Nếu hàm lượng acid malic quá cao thì việc lên men malolactic là cần thiết để chuyển acid L-malic thành acid L-lactic, kết quả là làm giảm lượng acid trong rượu, giảm được vị chua gắt, cải thiện được hương vị của rượu vang (Steinkraus, 1992) [9]. Lên men malolactic là một quá trình quan trọng trong sản xuất rượu vang hay ít nhất là những loại rượu vang có hàm lượng acid cao ở những vùng có khí hậu mát mẻ. Lợi ích của quá trình lên men malolactic bao gồm: giảm lượng acid trong những loại rượu vang có nồng độ acid cao, cải thiện hương vị đặc trưng của rượu vang nhờ sự hoạt động của vi khuẩn và ổn định hệ vi sinh vật có trong rượu vang (Bozoğlu vàYurdugül, 2000). Vi khuẩn acid lactic tham gia vào quá trình lên men malolactic được gọi là vi khuẩn malolactic, thuộc chi Leuconostoc, Pediococcus và Lactobacillus (Lonvaud-Funel, 2000; Văn Vuuren và Dicks, 1993; Versari, Parpinello, và Cattaneo, 1999), chúng có khả năng chuyển hóa trực tiếp acid malic thành acid lactic và CO 2 nhờ malate carboxylase hay còn gọi là enzyme malolactic (MLE) (Bozoğlu and Yurdugül, 2000; Fugelsang, 1997; Renault et al., 1988; Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 6 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Salema et al., 1996). Quá trình này có thể xảy ra tự phát trong thời gian lưu trữ rượu hoặc được điều khiển bởi các tác nhân vi sinh vật [9]. Ở Việt Nam, hầu hết các sản phẩm rượu vang đều trải qua 2 giai đoạn, đó là giai đoạn lên men rượu và lên men phụ nhằm lắng trong cũng như ổn định chất lượng rượu vang mà không có quá trình lên men malolactic. Chính điều này cũng đã góp phần làm hạn chế chất lượng cũng như mùi vị của sản phẩm, đặc biệt là đối với những loại quả có hàm lượng acid malic cao. Vì vậy chúng tôi nghiên cứ quá trình lên men malolactic trong sản xuất rượu vang cacao, nhằm khắc phục những khuyết điểm đã nêu trên. Trong đồ án này, chúng tôi nghiên cứu những nội dung sau: ‒ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Leuconostoc oenos. ‒ Khảo sát tỉ lệ giống vi khuẩn Leuconostoc oenos thích hợp bổ sung vào dịch vang non. ‒ Khảo sát thời điểm bổ sung giống vi khuẩn Leuconostoc oenos. ‒ Khảo sát tỉ lệ chất làm trong bentonite. ‒ Lên men malolactic với các thông số tối ưu đã nghiên cứu. Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 7 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về cây cacao 1.1.1. Đặc điểm của cây cacao [4] Cacao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Cacao, có nguồn gốc từ miền nam châu Phi. Cacao là cây công nghiệp dài ngày, trồng thích hợp ở vùng nhiệt đới, thân gỗ, cao 5 – 7 m (thường phát triển dưới tán). Sau khi trồng 3 – 4 năm, cây bắt đầu ra trái, sau 10 năm thì cây phát triển hoàn thiện. Cây ca cao có thể cho thu hoạch quả đến 50 năm. Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có màu vàng, đỏ, trắng hay tím tùy theo loài. Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu là nhờ côn trùng. Có khoảng 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô và rụng. Điều kiện canh tác: t 0 = 20 – 30 0 C, lượng mưa 1500 – 2000 mm/năm, pH của đất: 6,5 – 6,7, phân bón: đạm, kali và các khoáng vi lượng. 1.1.2. Các giống cây cacao Cây cacao (Theobroma Cacao L.) thuộc họ Sterculiceae và còn được chia ra làm nhiều loại khác nhau, quan trọng nhất là các loại Criollo, Forastero và Trinitario [15]. 1.1.2.1.Giống Criollo [4] Xuất xứ: Trung Mỹ. Đặc điểm trái: ‒ Nhị lép có màu hồng nhạt. ‒ Trái có màu nâu hoặc xanh trước khi chín. ‒ Trái có dạng dài và có đỉnh nhọn rất rõ ở cuối trái, mang mười rãnh đều nhau đôi khi chia thành hai dãy. Ta có thể phân biệt được hai nhóm do một trong năm rãnh không rõ nét. ‒ Vỏ thường sần sùi, mỏng, dễ cắt, lớp trong mỏng và ít mô gỗ. ‒ Hạt có tiết diện tròn, tử diệp màu trắng ít đắng. ‒ Có từ 20 – 40 hạt/quả. ‒ Năng suất thấp và khả năng kháng sâu bệnh kém nhưng chất lượng hạt ca cao là tốt nhất có thể làm ra loại chocolate ngon nhất, chiếm 5% thị phần ca cao thế giới. Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 8 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Hình 1.1. Giống Criollo. [4] 1.1.2.2.Giống Forastero [4] Xuất xứ: Tây Phi, Brazil, Indonesia, Malaysia. Đặc điểm trái: ‒ Nhị lép có màu tím. ‒ Trái màu xanh hay ôliu, khi chín có màu vàng. ‒ Trái ít có hoặc không có rãnh, bề mặt trơn, đỉnh tròn. ‒ Vỏ dày và khó cắt vì ở trong có nhiều chất gỗ. ‒ Hạt hơi lép, lớp tử diệp có màu tím đậm, lúc có vị hơi đắng và chát. ‒ Có từ 60 – 80 hạt/quả. ‒ Chất lượng trung bình, năng suất cao và kháng sâu bệnh tốt, chiếm 80% thị phần ca cao thế giới. Ở Việt Nam, Forastero là giống được trồng nhiều nhất. Hình 1.2 Giống Forastero. [4] 1.1.2.3. Giống Trinitario [4] Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 9 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Xuất xứ: là kết quả lai tạo của hai giống Criollo và Forasrero. Xuất xứ từ Trinidat. Đặc điểm trái: mang tính chất trung gian giữa 2 giống trên: phôi nhũ màu tím nhạt, quả dẹt, quả có rãnh sâu không rõ nét, chứa nhiều hơn 40 hạt/quả. Năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt, đây là giống có chất lượng trung bình, chiếm 10 – 15% thị trường ca cao thế giới. Hình 1.3. Giống Trinitario. [4] 1.1.3. Cấu tạo quả cacao Quả cao cao như hình 1.4. Quả phát triển trong 5 – 6 tháng, màu sắc biến đổi tùy theo loài. Quả ca cao có kích thước lớn, không nứt. Trong quả thường có 5 hàng hạt bám xung quanh cùi. Mỗi hạt có lớp vỏ nhầy bao quanh. Hình 1.4. Cấu tạo quả cacao. [4] 1.1.4. Thành phần hóa học của nước cacao Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 10 Khoa Hóa học & CNTP [...]... cho chất lượng rượu vang a Đặc tính sinh học [2] Leuconostoc oenos là một loại liên cầu khẩu Gram dương (Gr +) nằm trong hệ vi khuẩn sinh acid lactic chịu được độ cồn và acid tương đối cao như ở rượu vang và sâm – panh Có nhiều loại Leuconostoc nhưng chỉ có Leuconostoc oenos mới có giá trị ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất rượu vang Leuconostoc oenos có kích thước nhỏ... của rượu vang Người ta cho rằng, hầu hết các loại rượu vang đỏ và khoảng 20% rượu vang trắng trên thế giới đều trải qua quá trình lên men này Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 13 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Đứng trên phương diện thành phần hóa học, lên men malolactic chỉ thích hợp cho sản xuất các loại rượu vang có độ pH thấp, tức là có hàm lượng acid cao. .. cứu cho thấy rằng chỉ có một loài của Leuconostoc được tìm thấy và phân lập từ vang nho, đó là Leuconostoc oenos 1.2.5.2 Sơ lược về vi khuẩn Leuconostoc oenos Ngành Công nghệ Kĩ thuật Hóa học 18 Khoa Hóa học & CNTP Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Năm 1995 một số nhà phân loại vi sinh vật học đã đề xuất và thống nhất đặt chủng Leuconostoc oenos với tên mới là Oenococcus oeni Cho... malolactic có mặt trong tất cả các nước cacao và rượu vang Tùy thuộc vào giai đoạn của quá trình làm rượu vang, điều kiện môi trường mà chúng sẽ xác định khả năng sinh sản của chính mình Khi phát triển, chúng chuyển hóa một số lượng lớn các chất Vì thế mà vi khuẩn malolactic đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất rượu Ảnh hưởng của chúng tới chất lượng rượu vang không chỉ phụ thuộc vào các yếu... trình lên men rượu vang Pediococcus có thể tìm thấy hầu hết sau khi quá trình lên men malolactic bắt đầu xảy ra và nhiều nhất khi rượu có pH cao hơn Rượu vang có pH dưới 3.5 thông thường chỉ có Leuconostoc oenos xuất hiện, trong khi rượu có pH trên 3.5 thì thường có các vi khuẩn khác đặc biệt là các vi khuẩn lactic dị hình Quá trình tăng trưởng của vi khuẩn malolactic trong môi trường rượu vang gồm 4... Phương trình phản ứng hình thành acid lactic từ acid malic như sau: 1.2.2 Vị trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang cacao [1] Trong công nghiệp sản xuất rượu vang, quá trình lên men malolactic được tiến hành sau khi lên men chính, dịch lên men thu được gọi là vang non” được tiến hành lắng gạn cặn và được chuyển sang bồn chứa để sang giai đoạn lên men tiếp theo Quá trình này lên... tiếp vài lần, mỗi lần từ 20 đến 30 ngày để ổn định thành phần của rượu vang rồi tiếp tục vào giai đoạn ủ chín 1.2.3 Mục đích và ứng dụng của quá trình lên men malolactic [1] 1.2.3.1 Mục đích Lên men malolactic là một quá trình rất quan trọng trong sản xuất các loại rượu vang đỏ hoặc các loại rượu vang có độ chua cao Quá trình này hoàn toàn không gây nguy hiểm đối với chất lượng vang vì quá trình lên... cho sản phẩm Các chủng vi khuẩn còn lại tuy vẫn có khả năng chuyển hóa acid malic, làm giảm vị chua cho rượu vang nhưng chúng không có khả năng điều chỉnh hương vị, thậm chí có thể là nguyên nhân gây ra các biến đổi không mong muốn trong giai đoạn tàng trữ và bảo quản sản phẩm Vì thế, trong công nghiệp sản xuất rượu vang Leuconostoc oenos là loài mang lại nhiều đặc tính mong muốn nhất cho chất lượng rượu. .. thùng chưa rượu vang bằng trong lực Sau khi quá trình lên men malolactic, rượu vang có chứa các tiểu phần từ dịch quả, nấm men và vi khuẩn, các muối, các chất keo và các chất không kết tinh khác Các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, ôxy, các chất tanin từ gỗ sồi cũng thúc đẩy hoặc hạn chế quá trình kết lắng Việc làm trong rượu vang cũng có thể thực hiện bằng cách tách cặn, nhất là khi rượu vang được tàng... nhiên Sản xuất rượu vang theo truyền thống thì lên men malolactic diễn ra tự phát trong suốt quá trình bảo quản vang non trong vài tháng hoặc vài năm Vi khuẩn có nguồn gốc trên vỏ quả nho hoặc thùng gỗ Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất vang hiện đại với quá trình chế biến sạch hơn và thời gian bảo quản cần giảm thối thiểu thì quá trình lên men như vậy là quá chậm và không đủ độ tin cậy Leuconostoc oenos . Năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt, đây là giống có chất lượng trung bình, chiếm 10 – 15% thị trường ca cao thế giới. Hình 1.3. Giống Trinitario. [4] 1.1.3. Cấu tạo quả cacao Quả cao cao như. đối cao như ở rượu vang và sâm – panh. Có nhiều loại Leuconostoc nhưng chỉ có Leuconostoc oenos mới có giá trị ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất rượu vang. Leuconostoc. rụng. Điều kiện canh tác: t 0 = 20 – 30 0 C, lượng mưa 1500 – 2000 mm/năm, pH của đất: 6,5 – 6,7, phân bón: đạm, kali và các khoáng vi lượng. 1.1.2. Các giống cây cacao Cây cacao (Theobroma Cacao L.)