Luận Văn nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ củ đậu và ô môi

59 Hình 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng đường dịch ban đầu đến độ cồn trong quá trình lên men.. Thị trường nước uống hiện nay có thể được chia ra thành nhiều nhóm khác nhau như thức uống c

Khoa Công Nghệ Sinh Học

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

nhưng em đã học hỏi được nhiều kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng chuyên môn bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè Với tấm lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến:

Cô Nguyễn Thị Lệ Thủy, người đã tận tình truyền đạt cho em kiến thức chuyên môn, hướng dẫn kỹ thuật, cũng như những kinh nghiệm quý Cô đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Quý thầy cô ở phòng Công nghệ thực phẩm, phòng Sinh hóa trường Đại học Mở Tp.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cứu đến lúc hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Đồng thời cám ơn các bạn cùng thực tập chung với em đã giúp đỡ em trong thời gian này

Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người thân trong gia đình đã luôn động viên, khuyến khích, giúp đỡ con trong suốt quá trình học tập

Em xin chân thành cám ơn và chúc mọi người luôn luôn vui vẻ hạnh phúc và thành công trong cuộc sống

DANH MỤC CÁC BẢNG a DANH MỤC CÁC HÌNH b DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT c

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về nước uống lên men 3

1.1.1 Định nghĩa và phân loại 3

1.1.2 Lợi ích của nước uống lên men 4

1.1.3 Các thành phần trong nước uống lên men 4

1.1.4 Yêu cầu với nguyên liệu trong chế biến nước giải khát lên men 6

1.2 Tổng quan về quá trình lên men rượu 7

1.2.1 Tác nhân lên men 7

1.2.2 Bản chất của quá trình lên men 9

1.2.3 Cơ chế của quá trình lên men 10

1.2.4 Động học của quá trình lên men 12

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 13

1.2.6 Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men 17

1.2.7 Các vi khuẩn có hại trong quá trình lên men 19

1.3 Giới thiệu về nguyên liệu 21

1.3.1 Đại cương về ô môi 21

1.3.2 Củ đậu (Pachyrhizus erosus) 25

PHẦN 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 31

2.1 Đối tượng nghiên cứu 31

2.1.1 Nguyên liệu chính 31

2.1.2 Nguyên liệu phụ 31

2.1.3 Hóa chất thiết bị và dụng cụ sử dụng để nghiên cứu 32

2.2 Địa điểm, thời gian thực hiện 32

2.3 Nội dung nghiên cứu 33

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 34

2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất nước uống lên men từ củ đậu và trái ô môi dự kiến 33

2.3.3 Nội dung nghiên cứu 35

2.3.3.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu chính 35

1.3.3.2 Khảo sát quá trình chần đến hiệu suất thu hồi dịch củ đậu 36

2.3.3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình xử lý enzyme diastase đến chất lượng dịch củ đậu 37

2.3.3.4 Khảo sát sự các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ô môi 39 2.3.3.5 Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình lên men 41

2.3.3.6 Khảo sát quá trình thanh trùng 42

2.3.3.7 Đánh giá cảm quan toàn diện chất lượng sản phẩm 43

PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu chính 44

3.2 Kết quả quá trình chần đến hiệu suất thu hồi dịch củ đậu 44

3.3 Kết quả quá trình xử lý enzyme diastase đến chất lượng dịch củ đậu 47

3.3.1 Khảo sát hàm lượng enzyme diastase đến chất lượng dịch củ đậu 47

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý diastase đến chất lượng dịch củ đậu 49

3.4 Kết quả Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ô môi 51

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến hiệu suất thu hồi chất khô trong trái ô môi 51

3.4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình trích ly ô môi 53

3.5 Kết quả Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu đến quá trình lên men 55

3.6 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men 57

3.7 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến quá trình lên men 60

3.8 Kết quả khảo sát quá trình thanh trùng 63

3.9 Đánh giá cảm quan toàn diện chất lượng sản phẩm 67

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

4.1 Kết luận 70

4.2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC I

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các đặc điểm của nấm men 8

Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng có trong 100 g cơm ô môi 25

Bảng 1.3 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g củ đậu 28

Bảng 1.4: Giá trị dinh dưỡng có trong 100 g quả củ đậu 29

Bảng 1.5: Giá trị dinh dưỡng có trong 100 g hạt củ đậu tươi 30

Bảng 2.1 Khảo sát nguyên liệu ban đầu 36

Bảng 2.2 Bảng cho điểm cảm quan về chỉ tiêu độ trong của dịch củ đậu 38

Bảng 2.3 Bảng cho điểm về chỉ tiêu màu và mùi của dịch ô môi sau khi trích ly 40

Bảng 3.1 Khảo sát thành phần ô môi và củ đậu trong 100 g nguyên liệu 44

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của quá trình chần đến hiệu suất thu hồi dịch củ đậu 45

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng dịch củ đậu 47

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến chất lượng dịch củ đậu 49

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ ô môi : nước đến đến quá trình trích ly ô môi 51

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình trích ly ô môi 53

Bảng 3.7: Điểm cảm quan về màu của dịch lên men ở các tỉ lệ nguyên liệu khác nhau 57

Bảng 3.8: Điểm cảm quan về mùi và vị của dịch lên men ở tỷ lệ nấm men khác nhau 60

Bảng 3.9: Điểm cảm quan về mùi và vị của dịch lên men khi bổ sung hàm lượng đường khác nhau 63

Bảng 3.10 : Chất lượng cảm quan của sản phẩm sau thanh trùng 64

Bảng 3.11: Chất lượng sản phẩm qua các mốc thời gian bảo ôn 65

Bảng 3.12: Một số chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm trong 1 tháng bảo ôn 66

Bảng3.13: Một số chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 67

Bảng 3.14: Một số chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm 68 Bảng 3.15: Kết quả các chỉ tiêu cảm quan sản phẩm hoàn thiện theo TCVN 3215-79 69

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Lá, hoa, trái, hạt của ô môi 22

Hình 1.2 Sự phân bố ô môi trên thế giới 23

Hình 1.3: Hình thái của cây củ đậu 26

Hình 2.1: Sơ đồ tiến hành chế biến nước uống lên men từ củ đậu và trái ô môi 35

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất thu hồi dịch củ đậu 46

Hình 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme diastase đến hiệu suất thu hồi chất khô và hàm lượng đường khử trong củ đậu 48

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian xử lý diastase đến hiệu suất thu hồi chất khô và hàm lượng đường khử trong dịch củ đậu 50

Hình 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ ô môi : nước đến quá trình trích ly ô môi 52

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất thu hồi chất khô ô môi 54 Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu đến độ cồn sinh ra trong 7 ngày lên men 55

Hình 3.7: Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu đến sự thay đổi hàm lượng đường lên men 56

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nấm men đến độ cồn trong 5 ngày lên men 58

Hình 3.9: Ảnh hưởng của nấm men đến lượng đường trong dịch qua thời gian lên men 59

Hình 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng đường dịch ban đầu đến độ cồn trong quá trình lên men 61

Hình 3.11: Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến thay đổi của hàm lượng đường trong 5 ngày lên men 62

Hình 3.12: Chỉ tiêu E.coli, Coliform của sản phẩm 67

Hình 3.13: Nước uống lên men từ củ đậu và ô môi 68

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ĐCQ: Điểm cảm quan

g: Gam

Hck: hiệu suất thu hồi chất khô

Kcal: kilo calo

Thị trường nước uống hiện nay có thể được chia ra thành nhiều nhóm khác nhau như thức uống có cồn (bia, rượu, nước trái cây lên men…), thức uống nhiều năng lượng “rỗng” (các loại nước ngọt, nước chỉ có hương trái cây… thành phần chính là sucrose), nước uống có giá trị dinh dưỡng (sữa tươi, sữa đậu nành, nước trái cây ép ), nước giải khát (nước lọc, nước trà, nước suối…) và nước thảo mộc Các loại nước này đều có vai trò khác nhau đối với sức khỏe nên cần được lựa chọn sử dụng cho phù hợp với nhu cầu của cơ thể

Theo các nhà chiến lược: trong các loại nước uống 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 trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật và rất phù hợp với thế hệ trẻ

Nước trái cây lên men là dạng sản phẩm nước uống có cồn không qua chưng cất thu được từ con đường lên men rượu etylic từ dịch ép trái cây hoặc hỗn hợp trái cây sau khi nghiền xé kĩ Nhiều nguồn nguyên liệu được khai thác trong lĩnh vực này như nước táo, lê, dưa hấu, nhãn… trong đó củ đậu và trái ô môi là hai nguồn nguyên liệu giá rẻ chưa được khai thác

Củ đậu hay củ sắn - Pachyrrhizus erosus, có hàm lượng nước và đường rất cao

Đồng thời còn có nhiều vitamin và muối khoáng rất cần thiết cho quá trình lên men Củ đậu được trồng quanh năm, là nguồn nguyên liệu dồi dào

Cây ô môi - Cassia grandis L.f, thuộc họ Vang là loài cây rất quen thuộc với

người dân miền Nam, chúng mọc hoang hoặc được trồng lấy trái Có hàm lượng sắt rất cao (14 ppm trong 100g ô môi tươi) nên rất thích hợp cho những người bị thiếu máu Ngoài ra, còn chữa được bệnh tiểu đường, tác dụng nhuận tràng tiêu hóa tốt , chữa đau lưng đau xương nhức mỏi, hiệu quả tốt đối với người cao tuổi và phụ nữ sau khi sinh

Hai loại thực phẩm này có nhiều công dụng tốt, giá rẻ nhưng việc đưa chúng

vào quy trình sản xuất là còn rất ít Vì vậy đề tài “nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ củ đậu và trái ô môi” sẽ góp phần đa dạng hóa sản phẩm nước

uống lên men, đồng thời tăng hiệu quả kinh tế cho hai loại cây trên

Mục tiêu: Sản phẩm nước giải khát lên men từ củ đậu Pachyrrhizus erosus và

trái ô môi Cassia grandis L.f họ Vang sẽ được nghiên cứu chế biến ở phòng thí nghiệm

với trọng tâm là giải quyết các vấn đề có liên quan đến chất lượng và thời gian bảo

quản, từ đó đề xuất quy trình hoàn thiện với các thông số tối ưu

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG LÊN MEN

1.1.1 Định nghĩa và phân loại [1]

1.1.1.1 Định nghĩa

Nước trái cây lên men là dạng sản phẩm nước uống có cồn không qua chưng cất thu được bằng con đường lên men rượu ethylic từ dịch nước ép trái cây hoặc hỗn hợp của dịch trái cây sau khi nghiền xé kỹ

Ngày nay sản phẩm này ngày càng đa dạng do có nhiều nguồn nguyên liệu đã được khai thác trong lĩnh vực này như nước táo, lê, sơ ri, cóc thơm, dưa hấu, nhãn…hay hỗn hợp nước trái cây lên men

Nước trái cây lên men nồng độ rượu thấp: thường dưới 5%V, chủ yếu là do lên men tự nhiên, không bổ sung thêm cồn Sản phẩm này mới phát triển và rất được ưa chuộng nhất là đối với phụ nữ, thích hợp sử dụng trong những ngày hè nóng bức

1.1.2 Lợi ích của nước uống lên men [1]

So với các loại siro trái cây thì nước trái cây lên men ngon và có tác dụng giải nhiệt nhiều hơn vì:

 CO2 thoát ra do phản ứng lên men sẽ hòa tan vào nước giải khát, sau đó có tác dụng với các chất hoặc nguyên tố trong thành phần nước giải khát, tạo ra các este đơn giản và phức tạp nên có mùi thơm và vị dịu hơn

 Trong dịch còn có các chất giữ bọt như peptide, acid amin, các sản phẩm thủy phân nên CO2 khi tới mặt nước sẽ không tan ngay mà được giữ lại và bám vào nhau, tạo thành lớp bọt dày nên cảm quan tốt hơn

 CO2 sẽ bay hơi và thu nhiệt do đó tạo cảm giác mát và khoan khoái

1.1.3 Các thành phần trong nước uống lên men [5]

1.1.3.1 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 70-160 cc/l (khoảng 7-16 độ)

Ethanol là thành phần quan trọng vì chính nhờ ethanol mà làm cho nước uống 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 uống lên men tạo nên mùi vị hấp dẫn riêng biệt của nó Vị của nước uống 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)

1.1.3.2 Axit hữu cơ

Nguồn gốc của các axit hữu cơ là từ quả và hình thành trong quá trình lên men 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 uống 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 uống lên men

1.1.3.3 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 uống lên men 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

1.1.3.4 Tro và các chất khoáng

Trong nước giải khát lên men tro và chất khoáng 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 uống nên men

1.1.3.5 Vitamin

Các vitamin trong nước uống lên men thường là: Vitamin nhóm B, vitamin C, vitamin A và các chất tiền vitamin A Hàm lượng vitamin trong thành phẩm phụ thuộc rất lớn vào nguyên liệu, mỗi loại quả khác nhau sẽ có hàm lượng vitamin khác nhau Vì vậy quá trình lên men cần điều chỉnh lại thành phần vitamin của nước quả, cần có phần

bổ sung thêm vitamin, quá trình lên men không phá hủy hết vitamin của nước quả Thực ra lên men là một kỹ thuật tốt để giữ lại các vitamin của nước quả

1.1.3.6 Polyphenol

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

1.1.4 Yêu cầu với nguyên liệu trong chế biến nước giải khát lên men

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 trong nước uống lên men thường là những quả

có hàm lượng đường trung bình từ 15 ÷ 18oBx, ví dụ như: nho, xoài, vải thiều ,dứa là những 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

1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU.[4][10]

1.2.1 Tác nhân lên men

Tác nhân của quá trình lên men rượu là các loài nấm Saccharomyces, có tế bào

hình ôvan kích thước khoảng 3-10x5-12m Người ta thường tuyển chọn những loại nấm men có kích thước lớn, đa bội và có hoạt tính sinh học rất cao

Nấm men sinh sản theo cách nảy chồi có khả năng hình thành bào tử trong những điều kiện nhất định, sống kị khí không bắt buộc

Chúng có khả năng phân giải kị khí các loại đường khác nhau, có thể sử dụng nhiều nguồn nitơ vô cơ và hữu cơ, nhưng không có khả năng đồng hóa nitrat (đối với

S.cerevisiae)

Trong công nghiệp người ta thường chọn nấm men theo những tiêu chuẩn sau:

Bảng 1.1: Các đặc điểm của nấm men

Các loại thường dùng trong lên men rượu là

 S.cerevisiae (Hansen) còn gọi là nấm men bánh mỳ, nấm men bia rượu Chúng

có thể lên men 95% đường glucose theo con đường đường phân kị khí, khi hiếu khí cũng bằng con đường này chúng sử dụng được 70% glucoza Hoạt tính lên men cực đại ở 4,5 – 5 Có thể sử dụng nhiều loại đường: glucose, galactose, maltose, saccharose nhưng không đồng hóa trực tiếp được lactose và không đồng hóa nitrat (M.Bugnicourk, 1995) Chúng có thể tích lũy trong môi trường

lên men 6 – 12% rượu, thường dùng để sản xuất bia đen

 S.ellipsoideus là một loài gần với S.cerevisiae, có khả năng hình thành đến 17 – 18% rượu

 S.carlsbergensis,còn có tên gọi là S.uvarum (theo the Yeast, A taxonomic study

II, 1970), đây là nấm men chìm chỉ lên men được 81% đường của dịch và hình thành sinh khối ở đáy bình, lên men hoàn toàn raffinose dùng để sản xuất loại

bia vàng (Lager, Pilsner)

 Tạo được nhiều rượu

 Chịu được nồng độ rượu cao

 Chống chịu với

SO2

 Các yếu tố hủy diệt (Facteur Killer)

 Phân giải acid malic

1.2.2 Bản chất của quá trình lên men

Lên men là quá trình oxy hóa khử sinh học để thu năng lượng và các hợp chất trung gian Lên men rượu là một quá trình sinh hóa phức tạp, đòi hỏi phải có sự tham gia của nấm men hoặc một số vi sinh vật khác Trong quá trình lên men rượu, đường được biến đổi thành rượu ethylic và CO2 Quá trình lên men rượu kèm theo sự hình thành các sản phẩm đồng thời giải phóng ra năng lượng Trong phản ứng lên men, đường được chia cắt thành các mạch cacbon cơ bản để hình thành nên các hợp chất carbon mạch ngắn hơn

Để thực hiện được các hoạt động sống như sinh trưởng, sinh sản và phát triển của mình, vi sinh vật cũng đòi hỏi phải có năng lượng Lên men là quá trình cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật Nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng năng lượng tàng trữ trong mạch cacbon và được giải phóng

ra trong các phản ứng enzyme do sự chuyển electron từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong các quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro Nhưng sự chuyển hydro cũng tương đương với sự chuyển electron, vì lẽ nguyên tử hydro có thể tách ra thành proton H+ và electron Các enzyme xúc tác quá trình tách nguyên tử hydro khỏi cơ chất gọi là enzyme dehydrogenaza Như vậy, lên men là quá trình oxy hóa – khử có enzyme xúc tác hay nói cách khác là quá trình oxy hóa – khử sinh học Trong quá trình đó, các nguyên tử cacbon của cơ chất bị oxy hóa đến CO2, còn các nguyên tử hydro tách ra khỏi cơ chất, đầu tiên được chuyển đến NAD+, sau đó từ NADH2 trong điều kiện yếm khí hydro có thể được chuyển đến những sản phẩm trung gian khác nhau hoặc đến chất tiếp nhận được tổng hợp nên chỉ nhằm mục đích đó, nghĩa là để tái sinh lại NAD+ Tùy thuộc vào chất tiếp nhận hydro cuối cùng mà phân biệt hô hấp lên men và hô hấp yếm khí

Lên men là quá trình để thu năng lượng, qua đó hydro tách ra khỏi cơ chất được chuyển đến chất tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ được khử đi vào môi trường dinh dưỡng và tích tụ lại trong đó Phụ thuộc vào sản phẩm nào được tích

tụ chiếm ưu thế hoặc sản phẩm nào đặc trưng mà người ta phân ra lên men rượu, lên men lactic hay lên men butyric,…

Lên men khác với hô hấp yếm khí và sự oxy hóa không hoàn toàn Hô hấp yếm khí cũng tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia nhưng hydro lại được chuyển qua mạch hô hấp mà đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sulfat

1.2.3 Cơ chế của quá trình lên men

Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzyme Theo lý thuyết hiện đại sự tạo thành rượu từ glucose thì trải qua các giai đoạn sau nay:

a Đầu tiên dưới tác dụng xúc tác của glucokinaza, đường gluco kết hợp với photphat của phần tử ATP ( Andenozitri – Photphat) trong tế bào nấm men tạo thành gluco – photphat và AND

C6H12O6 + ATP  CH2O(H3PO3)(CHOH)4CHO + ATP

b Tiếp sau đó gluco- 6- photphat do tác dụng của enzym đồng phân photphat-izomenaza sẽ biến thành fructophotphat

gloco-CH2O(H3PO3)(CHOH)4CHO  CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2OH

c Giai đoạn tiếp theo dưới tác dụng của enzym photphofuctokinaza phân tử ATP thứ hai sẽ sẽ đính thêm một gốc photphat nửa vào fucto-6-photphat đđể tạo thành fucto-1-6-diphotphat và phân tử ADN thứ hai

CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2OH + ATP  CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3)

+ ADP

Sự tạo thành fucto-1-6-photphat của giai đoạn chuẩn bị lên men Giai đoạn thực hiện chuyển hóa mối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của enzym

d Giai đoạn cuối xảy ra dưới tác dụng của xúc tác là aldolaza phân cắt phân tử fuctodiphotphat thành 2 phân tử trioza gồm aldehyt – photphoglyxeric và photphodioxyaceton

CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3)  CH2O(H3PO3)COCH2OH +

CH2O(H3PO3)CHOHCHO

e Vai trò chủ yếu trong các biến đổi tiếp theo của quá trình lên men rượu andehyt- diphotphoglycerin Nhưng trong dịch lên men chúng chứa rất ít, điều này chứng tỏ có sự đồng phân dưới tác dụng của enzym triphotphat izomeraza

CH2O(H3PO3)COCH2OH  CH2O(H3PO3)CHOHCHO

f Giai đoạn tiếp theo là 2 phân tử aldehyde photphatglycerin bị oxy hóa Phản

ứng này xảy ra có sự tham gia của acidphotphorit Trong canh trường nhờ xúc tác của enzym triphotphat dehydronaza Coenzym của nó là ADN (nicotiamit-andenit-dinucleotic)

CH2O(H3PO3)CHOHCHO + H3PO4 + NaDH 

CH2O(H3PO3)CHOHCHO-H2PO3 + 2NaDH2 (1-3 diphotpho glyxerin acid)

g Giai đoạn tiếp theo với sự tham gia của photphatglyxerinkinaza gốc photphat cao năng của 1- diphotphoglyxeric mới tạo thành sẽ chuyển vào phân tử ADP

CH2O(H3PO3)CHOHCHO-H2PO3 + 2ADP  CH2O(H3PO3)CHOHCOOH +

i Dưới tác dụng của enolaza, acid 2-photphoglyceric sẽ mất nước và biến thành acid photphopyruvic

2CH2OCHO (H3PO3) COOH  2CH2CO(H3PO3)COOH + 2H2O

j Acid phophopyruvic rất không bến dễ bị mất gốc acid photphoric do enzym pyrovackinaza và do đó acid pyruvic được tạo thành

2CH2=CO-(H3PO3)COOH + 2ADP → 2CH3CO-COOH + 2ATP

k Tới đây acid pyruvic bị decacbonxyl đđể tạo thành aldehyde acetic

2CH3COCOOH  2CO2 + 2CH3CHO

l Giai đoạn cuối cùng lên men rượu là aldehyte acetic bị khử bởi NADH2

2CH3CHO + 2NaDH2  2CH3CH2OH + 2NAD

Phương trình tổng quát lên men rượu như sau:

C 6 H 12 O 6  2CO 2 + 2C 2 H 5 OH

Trong quá trình lên men rượu mỗi phần tử gam glucose sẽ giải phóng ra khoảng 50Kcal Năng lượng này nấm men chỉ sử dụng chừng 20Kcal Số còn lại sẽ thải ra canh trường làm tăng nhiệt độ dịch lên men

1.2.4 Động học của quá trình lên men [5], [7]

Tốc độ của quá trình lên men có thể quan sát được bằng cách theo dõi sự thay đổi của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi hàm lượng rượu và CO2 tạo thành cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịch lên men

Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính:

+ Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men

Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể

+ Thời kỳ 2: Đây là thời kỳ lên men chính Chiếm khoảng 60 – 120 giờ sau thời

kỳ đầu Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt đến trị số cực đại

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

kỳ ổn định tạo mùi cho sản phẩm Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được

Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men Trong giai đoạn này, trong điều kiện bình thường, sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men giảm đi khoảng

1 độ (Brix) tùy loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [5]

1.2.5.1 Nhiệt độ:

Mỗi một vi sinh vật đều có một nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng Đối

với nấm men Saccharomyces nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 ÷ 32oC

Khi lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men kém và kéo dài hơn Nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường ban đầu xuống tới 20 ÷ 22oC để hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ của môi trường sẽ tăng tới mức tối thích là 28 ÷

30oC Tiếp đó là làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu

Nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ nhiễm vi khuẩn lactic và nấm men dại Ở nhiệt độ 30oC thì nấm men dại phát triển nhanh hơn

nấm men Saccharomyces, còn ở nhiệt độ cao 35 ÷ 38 oC chúng phát triển nhanh hơn 6

÷ 8 lần Mặt khác khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra nhiều sản phẩm phụ như este, aldehyte và tổn thất rượu theo CO2 tăng

1.2.5.2 pH môi trường:

Nồng độ ion H+ trong môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men, chúng có khả năng làm thay đổi điện tích của các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chất lượng của sự lên men Mỗi vi sinh vật có thể hoạt động tốt ở một trạng thái ion nhất định Trạng thái này lại phụ thuộc vào pH của môi trường

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo thành alcol etylic sẽ là 4,5 ÷ 5,2 Nếu tăng pH cho môi trường lên men thì lúc này môi trường đễ bị nhiễm khuẩn Glycerin sẽ tạo thành nhiều hơn và do đó giảm hiệu suất lên men Ở pH nhỏ hơn 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với 4,5 ÷ 5,2 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển Trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 ÷ 4,0 để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn nhất là vi khuẩn lactic và nấm men dại, lúc đó nấm men đủ mạnh để lấn áp tạp khuẩn thường làm tăng pH đến khoảng tối thích

1.2.5.3 Nồng độ dịch lên men (nồng độ đường)

Nồng độ dịch đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng

về trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả l ml độ rượu cao không những ức chế được tạp khuẩn mà ức chế cả nấm men Mặc khác nếu nồng độ đường cao sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men Ngược lại nếu nồng độ dịch đường ban đầu thấp sẽ không kinh tế và làm giảm hiệu suất của thiết bị lên men, tốn năng lượng khi chưng cất

và tăng tổn thất rượu trong bã và nước thải Bình thường người ta khống chế hàm lượng nồng độ chất khô của dịch đường ban đầu từ 16 ÷ 18o

Bx (tùy theo mức độ thuần khiết) Tương đương với 13 ÷ 15% đường để sau khi lên men sẽ nhận được nồng độ rượu trong dịch dấm chín 8,5 ÷ 9,5%V

1.2.5.4 Nồng độ cồn etylic:

Rượu tạo ra trong quá trình lên men tác động ngược lại đến cường độ lên men Thông thường nấm men lên men tới nồng độ đạt 12 ÷ 14% V Một số nấm men có thể

đạt được 17÷ 20%V Với nồng độ cao hơn sẽ ức chế nấm men và gần như đình chỉ sự lên men rượu Với nồng độ rượu đạt 4,5%V bắt đầu ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh sản của nấm men Khi nồng độ đạt đến 5%V thì sự sinh sản bắt đầu ngưng trệ, nếu lên tới 7÷8% V thì bắt đầu kết thúc giai đoạn lên men mạnh và cũng bắt đầu giai đoạn lên men chậm ( lên men phụ)

1.2.5.5 Thời gian lên men:

Thời gian lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ lên men, nồng độ đường, chủng nấm men

Thời gian lên men được tính từ lúc cấy giống vào môi trường và trải qua giai đoạn sinh sản, sinh trưởng, lên men … Người ta chưa xác định rõ khi nào thì quá trình lên men kết thúc Thông thường người ta chia thành 2 giai đoạn lên men

- Giai đoạn lên men chính: là giai đoạn này kết thúc khi nếm dịch lên men không còn vị ngọt của đường hay quan sát thấy khả năng tạo bọt rất yếu

- Giai đoạn lên men phụ: là giai đoạn ủ chín và tàng trữ, được tính từ lúc bắt đầu kết thúc quá trình lên men chính và thường kéo dài vài tháng trở lên

1.2.5.6 Nồng độ O 2 trong môi trường:

Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện, trong môi trương yếm khí nó sẽ lên men để tạo rượu và CO2, còn trong điều kiện đầy đủ O2 nó có khả năng oxy hóa đường thành CO2 và H2O, đồng thời sinh sản và phát triển rất mạnh, do đó có thể kìm hãm sự lên men bằng O2 hay còn gọi là hiệu ứng “Pasteur”

Do đó trong việc sản xuất rượu vang thì giai đoạn đầu cần tạo điều kiện hiếu khí

để cho nấm men phát triển, sinh sản đủ số lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men Sau đó phải yếm khí tuyệt đối cho nấm men chuyển hóa đường

1.2.5.7 Nồng độ CO 2 tạo thành:

Khí CO2 được tạo thành trong quá trình lên men rượu từ dịch đường Một phần

sẽ tồn tại trong môi trường, một phần sẽ tách ra bên trên bề mặt môi trường, và một phần sẽ tích tụ lại làm một lớp ngăn cản không khí và môi trường Khí CO2 tích tụ lại trong môi trường chỉ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men chứ không làm yếu khả năng lên men của chúng

Theo Mike Hugar với nồng độ 0,25% trọng lượng CO2 trong môi trường sẽ làm

ức chế sự sinh sản của nấm men Cũng theo Smitener sự sinh sản của nấm men ngừng khi nồng độ CO2 trong môi trường lên đến 4,5% trọng lượng, tương ứng với áp suất 7,7 bar ở 150C

Khi môi trường chứa hàm lượng đường cao sẽ cản trở CO2 thoát ra ngoài, ức chế sự sinh sản của nấm men dẫn đến hiệu suất thấp

Khí CO2 nằm trong khoảng không gian giữa môi trường và không khí có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật

1.2.5.8 Ảnh hưởng của một của số Nồng độ CO 2 tạo thành::

Tùy theo chất lượng hóa chất sử dụng nhiều hay ít sao cho hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn nhưng không ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men Khi dùng formalin hay fluosilicac natri thì nồng độ không vượt quá 0,02% so với dịch lên men

Ngoài các chất kể trên trong dịch đường lên men luôn chứa một lượng furforol, melanoidin ảnh hưởng ít đến nấm men

Furforol: có nhiều trong mật rỉ, khoảng 6÷ 8 mg/100g chất khô Nhưng nếu pha

loãng đến nồng độ 20 ÷ 22% thì nổng độ furforol khoảng 1,5÷ 2,0 mg/100ml hay 0,015

÷ 0,02% thì ảnh hưởng của furforol xem như không đáng kể

Melanoidin: chỉ ảnh hưởng trong quá trình nhân giống của nấm men Melanoidin

không hấp thu trên bề nặt của nấm men nhưng với nồng độ 0,005% sẽ làm nhiều tế bào

bị chết

1.2.6 Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men ngoài sản phẩm chính là cồn etylic và CO2 còn tạo ra nhiều chất khác Bằng phương pháp phân tích sắc kí người ta đã có trên 500 chất khác nhau Nhưng về cơ bản có thể xếp vào 4 nhóm chính: acid, este, andehyt, alcol (bao gồm cả rượu bậc thấp lẫn rượu bậc cao là dầu fusel)

 Sự tạo thành acid:

Trong quá trình lên men rượu thường tạo ra các acid hữu cơ như: acid acetic, acid lactic, acid citric, acid pyruvic,… nhưng chiếm chủ yếu là acid acetic và acid lactic

 Acid Acetic: có thể tạo thành từ phản ứng oxy hóa giữa 2 aldehyt acetic

CH3CHO + CH3CHO + 2H2O  CH3COOH + 2C2H5OH

 Acid Lactic: đđược tạo bởi pyrovicdehydronaza theo phản ứng

CH3CO-COOH + 2NaDH2  CH3CHOHCOOH + NAD Hoặc: CH2O(H2PO3)CHOHCHO + CH3CHOHCOOH + H3PO4

 Acid Citric: cũng được tạo thành từ aldehyt acetic theo phản ứng sau:

9CH3CHO + 4H2O  (CH2COOH)2 + COH- COOH + 6C2H5OH

 Acid Succinic: được tạo thành theo 2 con đường đó là dehydro và trùng hợp hai

phân tử acid acetic với phân tử aldehytacetic

CH3COOH + CH3CHO  COOHCHCH2COOH + C2H5OH

 Glycerin và Aldehyt: là sản phẩm trung gian của lên men rượu trong điều kiện

của lên men rượu trong điều kiện lên men chỉ nhằm mục đích thu alcol etylic Người ta

khống chế pH lên men trong giới hạn 4,5 ÷ 5,2 với điều kiện đó lượng glycerin tạo thành chỉ chiếm 0,3 ÷ 0,45 tương ứng 2 ÷ 3% lượng đường ban đầu Nếu tăng pH tới kiềm thì lượng glyxerin đạt 23,4% và lượng aldehyt chưa chuyển thành rượu đạt 11,9% Dựa vào tính chất này để tạo thành ra glycerin Người ta còn dùng natrisunfit cho vào canh trường lên men nhằm điều chỉnh sản phẩm tạo thành

Tóm lại: tùy theo điều kiện môi trường lên men có thể xảy ra theo các kiểu khác nhau

 Lên men rượu bình thường:

 Sự tạo thành Alcol cao phân tử:

Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lên men rượu có số nguyên tử cacbon lớn hơn hai đó là: aldol propylic, izobutylic, izoamylic, imylic, Hàm lượng của chúng chỉ vào khoảng 0,4 ÷ 0,5% so với cồn etylic, nhưng chúng ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng sản phẩm do đó gây ra cho sản phẩm có mùi hơi khó chịu Các aldol này có tên chung là dầu Fusel hay còn gọi là dầu khét Nguyên nhân hình thành dầu Fusel là do nấm men sử dụng nitơ của các acid amin trong quá trình sinh trưởng tạo thành

Phương trình tổng quát hình thành alcol cao phân tử được đơn giản theo phản ứng sau:

RCH(NH2)COOH + H2O RCH2OH + NH3 +CO2

Nhiều nhà nghiên cứu cho thấy sự tạo thành alcol cao phân tử chỉ phụ thuộc vào cấu trúc và hàm lượng acid amin có trong dịch lên men

 Sự tạo thành este:

Song song với việc tạo thành acid và aldol thì dưới tác dụng của enzym estaraza của nấm men các acid và aldol sẽ tác dụng lẫn nhau để tạo thành este tương ứng có thể viết dưới dạng tổng quát như sau:

R1CH2OH + R2COOH  R2COO-CH2R1 + H2O

1.2.7 Các vi khuẩn có hại trong quá trình lên men

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

Trong điều kiện lên men rượu, thường gặp nhất các loại vi sinh vật sau đây:

độ, độ pH, mức độ yếm khí…Vì vậy các sản phẩm tạo thành không ổn định Có nhiệt

độ tối ưu trong khoảng 37 - 38oC

1.2.7.2 Vi khuẩn acetic

Vi khuẩn axetic là loại vi khuẩn háo khí cũng không tạo thành bào tử, có nhiệt

độ tối ưu trong khoảng 20 -35oC, tối đa 42oC, phát triển tốt trong môi trường có alcol thấp, oxy hóa alcol thành acid acetic:

1.2.7.3 Vi khuẩn butylic và các vi sinh vật khác

Nếu lấy dịch quả chưa lên men đem cấy trên hộp đĩa petri trong môi trường thích hợp sẽ phát triển nhiều vi khuẩn có khả năng tạo bào tử Chúng gồm vi khuẩn butylic, aceton butylic, subtilis… nhưng điều kiện lên men rượu, tất cả các vi khuẩn này không phát triển vì pH tối thích của chúng đều nằm trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu Vì vậy, nhiễm khuẩn chủ yếu trong lên men rượu chủ yếu là vi khuẩn lactic (Nguyễn Đình Thưởng, 2000)

1.3 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

1.3.1 Đại cương về ô môi

1.3.1.1 Khái quát.[2][3][6]

Tên khoa học: Cassia grandis L.f

Giới thực vật (Plantae)

Ngành: Hạt kín (Angiospermatophyta) hay Ngọc lan (Magnoliophyta)

Lớp: Hai lá mầm (Dicotyledoneae) hay lớp Ngọc lan (Magnoliopsida)

1.3.1.2 Mô tả [2][3][6]

Thân cao tới 10 – 12 m, vỏ thân nhẵn, cành mọc ngang, những cành non có lông màu rỉ sắt, cành già màu nâu đen Lá kép lông chim gồm hàng chục đôi lá chét dài 7 –

20 cm, rộng 4 – 8 cm, có phủ lông mịn hoa

màu đỏ hay màu hồng đậm, mọc thành

chùm ở những kẻ lá đã rụng Chùm hoa

thòng xuống, dài tới 20 – 40 cm Trái hình

trụ cong như hình lưỡi liềm, dài 20 – 60 cm,

đường kính 3 – 5 cm vỏ ngoài màu nâu đen,

có ngấn ngang chằng chịt

Trái được phân chia thành 50 – 60

ngăn, phân cách nhau bởi những lớp màng

mỏng, màu trắng nhạt, mỗi ngăn chứa một

Hình 1.1: Lá, hoa, trái, hạt của ô môi

(Nguồn: Vozzo, 2002)

Sinh thái

Hoa nở rộ vào tháng 2 – 5, rụng lá vào đầu mùa khô, lá và vỏ ô môi có thể thu hái quanh năm, đặc biệt vào mùa thu, có thể dùng tươi hay phơi khô Cây thụ phấn nhờ gió và côn trùng Mùa trái từ tháng 6 đến tháng 10 Hạt nhiều, tỉ lệ nảy mầm cao (60 – 80%) Cây trồng từ hạt ở các tỉnh phía Nam sau 3 – 4 năm khi đã bắt đầu có hoa trái

1.3.1.4 Công dụng của cây ô môi

Trên thế giới [13], [14], [17]

Phần cơm ô môi ngửi tuy có mùi hắc nhưng ăn lại có vị ngọt Nó được sử dụng nhiều ở Trung Mỹ từ năm 1527 (Patino Rodriguez, 2002) Hiện nay, cơm ô môi được trộn chung với sữa được xem như một thứ nước uống dinh dưỡng [14]

Người dân Cuba đã sử dụng Cassia grandis L như một truyền thống trong

trị bệnh thiếu máu, với việc sử dụng bột khô thu được từ trái cây ô môi Theo Juana Tillán Hood (2004), việc sử dụng bột khô ô môi tăng hàm lượng sắt trong huyết

Hình 1.2 Sự phân bố ô môi trên thế giới

(Nguồn: Apache, 2013) [20]

tương và dự trữ sắt trong các mô như ferritin và hemosiderin đồng thời giúp sản xuất ra hemoglobin [13]

Ngoài ra, nó còn giảm lượng đường trong máu và những thay đổi sinh hóa khác liên quan tới bệnh tiểu đường (theo Sandesh R Lodha, 2010) [17]

Một số tác dụng khác là có tác dụng nhuận tràng (Allen, 1956), chảy máu cam, bệnh gan, nhiễm trùng đường tiết niệu, cuồng loạn, cảm lạnh, ho.[14]

Tại Việt Nam.[3]

Lá, vỏ rễ cơm và hạt có tác dụng nhuận tràng 10 – 20 g gây kiết lị

Trái ô môi dùng sống chữa táo bón, liều 4 – 6 g có tác dụng nhuận tràng nhưng

10 – 20 g lại gây kiết lị

Cơm ô môi được ngâm rượu dùng làm thuốc bổ, giúp ăn ngon miệng, tiêu hóa tốt, chữa đau lưng, đau xương nhức mỏi, hiệu quả tốt với người cao tuổi và phụ nữ sau khi sinh Trung bình một trái ô môi có thể ngâm với 500 ml rượu 25 – 30 độ Ngâm trong 15 – 20 ngày là dùng được, càng ngâm lâu thì càng tốt ngày uống 2 lần, mỗi lần một chén nhỏ trước bữa ăn

Cơm trái ô môi có tác dụng kích thích tiêu hóa, nhuận tràng Lấy 1 kg cơm và hạt ô môi nấu với 1 lít nước rồi nghiền nát, lọc lấy nước và cô cách thủy đến thành cao thì dùng làm thuốc bổ giúp kích thích tiêu hóa, chữa đau lưng, nhức mỏi, nhuận tràng, chữa kiết lị, tiêu chảy với liều dùng 5 – 15 g

Vỏ ô môi (50 g), dây đau xương (100 g), cốt toái bổ (100 g), nhục quế (30 g) ngâm trong một lít rượu 30 – 40o trong 15 -20 ngày dùng đề chữa bệnh đau khớp với liều dùng mỗi ngày hai lần từ 30 – 60 ml

Lá ô môi tươi rửa sạch, gãi nát, vắt lấy nước xát vào nơi hắc lào, lang ben, trị lở ngứa da Cũng có thể chế rượu lá ô môi với tỷ lệ 1:5 (dùng rượu 25 – 30o) để bôi ngoài

Ngoài ra vỏ cây ô môi được dùng đắp lên nơi rắn và bò cạp cắn

1.3.1.5 Thành phần dinh dưỡng trong cây ô môi.[11]

Cơm ô môi có nhiều công dụng tốt như vậy là do trong phần cơm trái ô môi cho thấy sự hiện diện của steroid và tecpen, tinh dầu, axit amin, amin, saponin, polysaccharides và glycosides Cũng như phát hiện các khoáng chất như kali, magiê, sắt, coban và niken…

Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng có trong 100 g cơm ô môi

(Nguồn: Ligia Carmona Infante,University of Costa Rica, 2004)

Hạt ô môi giàu flavonoid và polysaccharide như galactomannan Hợp chất chống oxy hóa cũng được tìm thấy từ lá và rễ

1.3.2 Củ đậu (Pachyrhizus erosus) [15][18]

1.3.2.1 Nguồn gốc

Cây củ đậu hay củ sắn, sắn nước ( theo cách gọi miền Nam) là một cây dây leo

có nguồn gốc từ Mexico, Trung Mỹ và ở khu vực nguồn sông Amazon Sau đó được

trồng ở Đông Nam Á (Purseglove, 1968), Trung Quốc , Ấn Độ (Deshaprabhu, 1966),

Củ do rễ phình to mà thành, đường kính thường từ 10 – 15 cm Vỏ củ có màu vàng và mỏng như giấy, ruột củ có màu trắng kem Củ đậu có vị ngọt thường được ăn sống hay nấu củ đậu dưới dạng súp, món xào

1.3.2.4 Đặc tính sinh trưởng phát triển

Củ đậu có thể phát triển ở các vùng khí hậu khác nhau, nhưng phát triển tốt trong vùng nhiệt đới nóng ẩm ướt Củ đậu được trồng trên đất cát pha hay đất thịt nhẹ tơi xốp, thoát nước thường ở độ cao dưới 1000 m so với mực nước biển

Được trồng chủ yếu từ hạt nhưng nó cũng có thể phát triển từ củ to còn rễ để duy trì các đặc tính mong muốn Cây thường có thời gian tăng trưởng từ 4 – 8 tháng, tuy nhiên ở khu vực nóng ấm như Mexico thì có thể thu hoạch trong khoảng 3 tháng

Trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển, cây dễ bị tấn công bởi ấu trùng của

Thecla jebus và Ferrisia virgata như ở Trung Mỹ, mọt ở Mexico hay bị bệnh khảm do

vi khuẩn Pseudomonas syringae ở Việt Nam…

1.3.2.5 Thành phần dinh dưỡng.[12], [19], [18]

Củ đậu là một loại rau củ có năng lượng rất thấp, chứa khoảng 35 Kcal trên 100

g Tuy nhiên, củ đậu lại chứa nhiều chất xơ, chất chống oxy hóa, và một phần nhỏ vitamin và khoáng chất

Củ đậu có chứa 4,9 mg chất xơ quan trọng là oligofructose innulin, một loại chất

xơ hòa tan rất tốt cho hệ tiêu hóa, giúp nhuận tràng, dạ dày co bóp tốt hơn Y học cổ truyền thường dùng củ đậu như một liều thuốc trị bệnh nhiệt khát nước, đi ngoài ra máu…

Như trong củ cải, củ đậu tươi giàu vitamin C, cung cấp khoảng 20,2 mg trong

100 g củ đậu Vitamin C là một chất chống oxy hóa giúp cơ thể sàng lọc các gốc tự do hại, do đó bảo vệ cơ thể khỏi bị viêm nhiễm, ung thư, và lạnh

Ngoài ra, nó còn chứa một hàm lượng nhỏ một số vitamin nhóm B phức tạp có giá trị như folate, riboflavin, pyridoxin, acid pantothenic và thiamin Hơn nữa củ đậu cung cấp một lượng khoáng chất quan trọng như magie, sắt, đồng và mangan

Bảng 1.3 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g củ đậu

Stt

Thành phần

Giá trị dinh dưỡng

Tỷ lệ phần trăm của RDA (%)

Stt

Thành phần

Giá trị dinh dưỡng

Tỷ lệ phần trăm của RDA (%)

Ngoài củ là an toàn cho người thì các phần còn lại của cây củ đậu là rất độc Chúng có chứa hàm lượng đáng kể các chất độc hữu cơ tan trong chất béo, trong đó có chất rotenon Nó được tập trung đặc biệt là trong ngọn lá, thân, cành và quả hạt giống

và ở mức độ thấp hơn nhiều trong rễ Một số nghiên cứu thấy rằng nó được liên kết với

sự phát triển của bệnh Parkinson Rotenon hoạt động ở cấp tế bào ức chế enzym chuyển hóa như NADH dehydrogenase trong ty thể Nó được sử dụng như là thuốc trừ sâu phổ rộng an toàn cho môi trường, dùng để diệt rệp rau, rệp thuốc lá Lá có chứa các chất độc đối với cá và động vật nhai lại (trừ ngựa) Đối với quả có các hạt còn non thì nấu chín ăn như rau bình thường, tương tự như đậu Pháp, nhưng không được sử dụng quả đã già Theo phân tích về các phần ăn được của quả củ đậu non ở Philippine đã đưa

(Nguồn: Daisy E Ka , Root crops, 1987)

Theo như trên khi quả càng già thì độc tính càng phát triển

Có thể nghiền củ đậu trộn với mỡ lợn được sử dụng ở Trung Quốc để chữa bệnh ngứa

Hạt của cây củ đậu rất độc, được nghiên cứu ứng dụng trong một số loại thuốc trừ sâu vì chúng có chứa 0,12 – 0,43% rotenon, pachyrrhizone và acid pachyrrhizonic

Hạt đem nghiền thành bột và sấy khô sẽ được sử dụng như là một loại thuốc trừ sâu hoặc thuốc độc diệt cá 1/2 hạt có thể được dùng như là thuốc nhuận tràng, dùng lượng lớn hơn có thể gây ra ngộ độc do trong hạt có chứa độc tố rotenone Khi bị ngộ độc khi

ăn nhầm hạt có thể dùng nước dừa để chữa

Bảng 1.5: Giá trị dinh dưỡng có trong 100 g hạt củ đậu tươi

(Nguồn: Daisy E Kay, Root crops, 1987)

Tuy nhiên có thể loại bỏ độc tố bằng cách đun sôi với rượu Khi loại bỏ hết độc

tố thì có thể dùng để chế biến thành dầu ăn do chúng có một số đặc điểm sau: chỉ số khúc xạ ánh sáng: (26oC): 1,4673; chỉ số iot: 85,3; chỉ số acid: 1,1; acid béo bão hòa 37,6%, acid béo không bão hòa (oleic và linoleic): 62,4%

1.3.2.6 Lưu trữ

Giống như khoai tây, củ đậu có thể kéo dài thời gian bảo quản từ 3-4 tuần nếu được lưu trữ ở nơi thoáng mát, khô tối Nếu bảo quản ở nhiệt độ dưới 10o

C sẽ làm thay đổi màu sắc và hư củ Khi kéo dài thời gian bảo quản thì củ đậu sẽ chuyển tinh bột thành đường

PHẦN 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Yêu cầu về mặt kỹ thuật: đường sử dụng là đường tinh luyện cao cấp, đường kính phải tuân theo TCVN 1695-87, hàm lượng Saccharose > 99,5%, hàm lượng ẩm < 0,05%, lượng đường khử < 0,1%

2.1.2.3 Nấm men

Nấm men sử dụng là chủng Saccharose cerevisiae thuộc chủng nấm men nổi ở

dạng đông khô được mua ở chợ Kim Biên

2.1.3 Hóa chất thiết bị và dụng cụ sử dụng để nghiên cứu

Các thiết bị thí nghiệm bao gồm: Máy đo pH, cân phân tích với độ chính xác 0,0001 g, tủ sấy, bình hút ẩm, khúc xạ kế, chén sấy, kẹp gắp, phễu lọc, ống nghiệm, đũa thủy tinh, Cốc 100 ml, 250 ml, 500 ml, erlen 100 ml, 200 ml, bình tam giác 100

ml, chai thủy tinh 1 lít…

Một số hóa chất được sử dụng: K3Fe(CN)6 1%, đường glucose 0,5% (w/v), NaOH 5%, HCl 5%, Metyl red 1 %, metyl blue 0,04%, Phenolphtalein

2.2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN THỰC HIỆN

 Thời gian: Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 11/2012 đến tháng 6/2013

 Địa điểm: Phòng thí nghiệm thực phẩm khoa công nghệ sinh học trường Đại Học Mở TP HCM