NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHÀU

Tác dụng chữa bệnh của trái nhàu đã được nhân dân ta biết đến từ khá lâu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGUYỄN DIỆU THÚY

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHÀU

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

Người hướng dẫn

Th.s BÙI THỊ QUỲNH HOA

NĂM 2007

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang i

LỜI CẢM TẠ

Đề tài tốt nghiệp được viết sau 15 tuần thực tập trong phòng thí nghiệm Gia đình, thầy cô, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tôi thực hiện đề tài Chính vì thế tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

− Cha mẹ đã nuôi dạy, động viên khuyến khích con trong suốt quá trình học tập cũng như trong cuộc sống

− Cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập đề tài

− Toàn thể quý thầy cô đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong toàn khoá học

− Quý thầy cô phòng thí nghiệm và thư viện Khoa Nông Nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiện đề tài

− Các bạn cùng lớp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến và động viên tôi hoàn tất đề tài tốt nghiệp của mình

Kính chúc tất cả thầy cô và các bạn thành công trong nghề nghiệp và cuộc sống

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ……….i

MỤC LỤC……… ii

DANH SÁCH BẢNG……… iv

DANH SÁCH HÌNH……… v

TÓMTẮT……… v

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Nguyên liệu nhàu 2

2.1.1 Giới thiệu 2

2.1.2 Thành phần hóa học và tác dụng dược lý 2

2.2 Nguyên liệu nho 4

2.2.1 Giới thiệu 4

2.2.2 Thành phần hóa học của nho 4

2.3 Nấm men 5

2.3.1 Đặc tính chung của nấm men 5

2.3.2 Sinh dưỡng của nấm men 5

2.3.3 Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang 6

2.3.4 Các vi khuẩn có hại cho nấm men 7

2.4 Cơ chế của quá trình lên men 8

2.5 Động học của quá trình lên men 9

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 9

2.7 Thành phần của rượu vang 11

2.8 Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian trong quá trình lên men rượu vang 12

2.8.1 Sự tạo thành acid 12

2.8.2 Sự tạo thành alcohol cao phân tử 13

2.8.3 Sự tạo thành ester 13

2.9 Tác dụng của sulphite 14

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 15

3.1 Phương tiện thí nghiệm 15

3.1.1 Thời gian địa điểm 15

3.1.2 Nguyên vật liệu 15

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ 15

3.1.4 Hoá chất sử dụng 15

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang iii

3.2 Phương pháp nghiên cứu 16

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu 16

3.2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 16

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm 17

3.3.1 Thí nghiệm 1: Phân tích thành phần nguyên liệu 17

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 17

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau đến tốc độ lên men 19

3.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát các tỉ lệ nước nho bổ sung vào dịch nhàu trước khi lên men đến tốc độ lên men 20

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 Phân tích nguyên liệu nhàu 22

4.2 Khảo sát khả năng lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng khác nhau 22

4.2.1 Sự thay đổi hàm lượng rượu sinh ra ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 22

4.2.2 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 23

4.2.3 Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 24

4.2.4 Kết quả đánh giá cảm quan ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 24

4.3 Khảo sát khả năng lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 25

4.3.1 Sự thay đổi hàm lượng rượu sinh ra ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 25

4.3.2 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 26

4.3.3 Sự thay đổi độ đường trong quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 27

4.3.4 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 27

4.4 Khảo sát các tỉ lệ nước nho bổ sung vào dịch nhàu đến tốc độ lên men 28

4.4.1 Sự thay đổi hàm lượng rượu sinh ra ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 28

4.4.2 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 29

4.4.3 Sự thay đổi độ đường trong quá trình lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 29

4.4.4 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm ở các tỉ lệ nước nho bổ sung 30

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 31

5.1 Kết luận 31

5.2 Đề nghị 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

PHỤ LỤC vii

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang iv

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Thành phần hóa học của trái nhàu 1

Bảng 2: Thành phần các acid amin trong trái nhàu 2

Bảng 3: Thành phần các vitamin trong trái nhàu 3

Bảng 4: Thành phần hóa học của nho 3

Bảng 5: Thành phần của nguyên liệu nhàu 22

Bảng 6: Độ rượu, pH, độ đường sau khi kết thúc quá trình lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng khác nhau 22

Bảng 7: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm theo các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 24

Bảng 8: Độ rượu, pH, độ đường sau khi lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 25

Bảng 9: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm theo các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 27

Bảng 10: Độ rượu, pH, độ đường sau lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 28

Bảng 11: Kết quả đánh giá cảm quan theo các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 30

Bảng 12 Bảng đáng giá cảm quan theo phương pháp tam giác 36

Bảng 13: Bảng hiệu chỉnh 0Brix về nhiệt độ 200C 37

Bảng 14: Bảng hiệu chỉnh nồng độ chất khô (%) đo được về nhiệt độ 200C 38

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang v

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Nguyên liệu trái nhàu 1

Hình 2 Cấu tạo tổng quát của Scopoletin 2

Hình 3 Cấu tạo tổng quát của Damnacanthal 2

Hình 4 Nguyên liệu nho 3

Hình 5 Nấm men 4

Hình 6: Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu vang nhàu 14

Hình 7 : Thiết bị đo pH 14

Hình 8 : Thiết bị đo độ ẩm 14

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 17

Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 19

Hình 11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 20

Hình 12: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian lên men ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 22

Hình 13: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi pH trong quá trình lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 23

Hình 14: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi độ đường theo thời gian lên men ở các tỉ lệ pha loãng khác nhau 24

Hình 15: Sản phẩm sau quá trình lên men ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau 25

Hình 16: Đồ thị biễu diễn hàm lượng rượu sinh ra theo các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 25

Hình 17: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi pH theo thời gian ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 26

Hình 18: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 27

Hình 19: Sản phẩm sau quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men bổ sung khác nhau 28

Hình 20: Đồ thị biễu diễn hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 28

Hình 21: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi pH theo thời gian lên men ở các tỉ lệ dịch nhàu: dịch nho khác nhau 29

Hình 22: Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 29

Hình 23: Sản phẩm sau quá trình lên men ở các tỉ lệ nước nho bổ sung khác nhau 30

Hình 24: Sản phẩm rượu vang nhàu 31

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang vi

TÓM TẮT

Tác dụng chữa bệnh của trái nhàu đã được nhân dân ta biết đến từ khá lâu Có rất nhiều bài thuốc dân gian từ trái nhàu đã được áp dụng để chữa các bệnh như: bệnh cao huyết áp, đau lưng, hen suyễn, bệnh dạ dày, stress, suy nhược cơ thể… trong đó có bài thuốc ngâm trái nhàu trong đường sau thời gian 2 hoặc 3 tháng lọc lấy dịch, uống điều độ mỗi ngày để chữa bệnh đau lưng, nhức mỏi Đây là một hình thức lên men tự nhiên trái nhàu để làm ra sản phẩm rượu vang nhàu Phần nghiên cứu này được tiến hành dựa trên cơ sở "Nghiên cứu sản xuất rượu vang nhàu" nhằm mục đích làm tăng khả năng lên men dịch nhàu, rút ngắn được thời gian lên men và nâng cao chất lượng của rượu vang nhàu Bằng cách khảo sát khả năng lên men của dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng 1:4, 1:5, 1:6 ta chọn ra được tỉ lệ pha loãng thích hợp, ở đó nấm men có thể hoạt động tốt

Sử dụng tỉ lệ pha loãng này để tiến hành thí nghiệm tiếp theo là khảo sát quá trình lên men của dịch nhàu ở các tỉ lệ nấm men bổ sung ban đầu 0,04%, 0,06%, 0,08% nhằm làm tăng tốc độ lên men

Thí nghiệm tiếp theo được thực hiện khảo sát tỉ lệ dịch nho bổ sung vào dịch nhàu trước khi lên men với các tỉ lệ dịch nhàu: dịch nho là 1:3, 1:4, 1:5 nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm

Kết quả thu nhận được như sau:

Ở tỉ lệ pha loãng dịch nhàu: nước là 1:5 nấm men có thể hoạt động tốt nhưng cho ra sản phẩm có độ cồn không cao

Với tỉ lệ pha loãng 1:5 và tỉ lệ nấm men bổ sung ban đầu là 0,06% tốc độ lên men tăng nhưng sản phẩm vẫn chưa hài hòa về hương vị

Tỉ lệ dịch nhàu: dịch nho là 1:4 lượng rượu sinh ra tăng, thời gian lên men được rút ngắn, sản phẩm có chất lượng tốt, mùi vị hài hòa

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang vii

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Đặt vấn đề

“Rượu” là một danh từ dùng để chỉ một dung dịch có chứa cồn etylic có công thức

CH3CH2OH Có rất nhiều loại rượu khác nhau và để dễ phân biệt, có thể tạm chia làm

3 nhóm: Rượu cất hay rượu trắng, Rượu pha chế, Rượu vang (Vũ Công Hầu, 1983).

Mấy năm gần đây do nhu cầu về rượu tăng cao, đặc biệt vào các dịp lễ tết, liên hoan, cưới xin, trên thị trường đã xuất hiện rất nhiều loại rượu, đa dạng về chúng loại và mẫu mã Tuy nhiên, vì rượu trắng có tỉ

không quen uống rượu Rượu vang trái cây với nồng độ cồn thấp từ

được sử dụng ngày càng nhiều Trong đó, có một số loại rượu vang còn mang chức năng chữa bệnh như rượu vang nhàu

Qua các tài liệu nghiên cứu cho thấy trái nhàu có chứa rất nhiều hợp chất có tác dụng chữa bệnh như: Proxeronine, Scopoletine,Terpene, Damnacanthal, Anthraquinone chữa các bệnh như: bệnh cao huyết áp, đau lưng, nhức mỏi, hen suyễn, bệnh dạ dày, stress, suy nhược cơ thể, nên các sản phẩm từ trái nhàu như rượu nhàu, rượu vang nhàu, trà nhàu, nước cốt nhàu…có tính dược lý cao và ngày càng được nhiều người biết đến

Rượu vang trái nhàu là một loại rượu lên men tự nhiên từ trái nhàu, không có chất độc hại, có giá trị dinh dưỡng, rất tốt cho sức khỏe nếu uống có điều độ Tuy nhiên trái nhàu lại khó lên men tự nhiên từ dịch quả do thành phần chất khô thấp và vì trong trái

nhàu có chất Scopoletin, Anthraquinon, acid caprilic và acid caproic các chất này có

tác dụng kháng khuẩn khá mạnh nên trong quá trình lên men chúng sẽ ức chế vi khuẩn, nấm mốc và cả nấm men Với điều kiện nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu sản xuất rượu vang nhàu" với mục tiêu chung là nghiên cứu ra được phương pháp sản xuất rượu vang trái nhàu có bổ sung nước nho trước khi lên men (vì dịch nước nho có thành phần chất khô cao và là môi trường dinh dưỡng rất thích hợp cho nấm men phát triển) có hương vị đặc trưng, chất lượng tốt

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Từ mục tiêu chung trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu:

Khảo sát các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu: nước với các ti lệ khác nhau nhằm làm tăng tốc

độ lên men dịch nhàu

Khảo sát khả năng lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ nấm men bổ sung ban đầu khác nhau

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang viii

Khảo sát các tỉ lệ nước nho bổ sung vào dịch nhàu trước khi lên men nhằm làm tăng tốc độ lên men và chất lượng sản phẩm

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Nguyên liệu nhàu

2.1.1 Giới thiệu

Cây nhàu còn được gọi là nhàu núi, nhàu rừng, nhàu lớn,

tên khoa học là Morinda citrifolia L (noni), thuộc họ cà

phê (Rubiaceae) Ngoài ra, nó còn được gọi với các tên

khác nhau: canary wood (Australia), fromager, murier

indien (Pháp), Indian mulberry (Anh), mora de la India

(Tây Ban Nha), noni (Hawai)

Theo các nhà nghiên cứu, nhàu có nguồn gốc từ các khu

rừng gần biển ở phía bắc Autralia, phía tây Thái Bình

Dương và Ấn Độ Dương (Stevens, 2001) Hiện nay thì

nó đã có mặt ở khắp vùng nhiệt đới Nó thường mọc

hoang hoặc được trồng để làm thuốc ở châu Á

Mặt ngoài trái Nhàu lồi lõm, hình trứng, dài từ 5 - 7 cm, đường kính từ 3- 4cm Trái nhàu có nhiều hạt, mỗi hạt có phôi nhũ cứng bên trong Trái nhàu chín có màu vàng xám, mềm và có mùi nồng (Howard 1989, Liogier 1997, Little and Wadsworth 1964, Nelson 1996).(Nguồn: http://rsscomp.freeyellow.com/morindacitrifoliastory.htm.)

Hình 1: Nguyên liệu trái nhàu

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang ix

Khi kết hợp với enzym proxeroninase (có trong dạ dày) sẽ tạo thành chất xeronine Xeronine thuộc hợp chất alkaloid là chất ổn định của protein Nó cung cấp năng lượng cho protein và hoạt hóa cho hơn 220 enzymes Khi protein kết hợp với xeronine tạo thành những khối có khả năng sản xuất năng lượng và giúp cho những tế bào trong cơ thể khỏe mạnh

• Scopoletin (C 10 H 8 O 4 )

Có tác dụng điều hòa huyết áp, chữa bệnh hen suyễn và viêm phổi, chống viêm (viêm khớp và viêm âm đạo), chữa bệnh dạ dày (bệnh tiêu chảy, ợ nóng, buồn nôn), stress,

suy nhược cơ thể Chống lại sự hoạt động của các vi khuẩn như: Escherichia coli,

Staphylococcus , Streptococcus, Pseudomonas Kích thích việc sản xuất những tế bào

T - tế bào đóng vai trò chủ chốt trong việc chống lại bệnh tật

• Damnacanthal (C 16 H 10 O 5 )

Tăng sức đề kháng của cơ thể Giúp đại thực bào và tế bào bạch huyết hoạt động mạnh Kiềm chế khả năng tiền ung thư và sự phát triển của khối ung thư bằng cách cho phép những tế bào khác thường hoạt động bình thường trở lại Có tác dụng như thuốc giảm đau

• Terpene

Là hợp chất hydrocacbon chưa bảo hòa, một hợp chất luôn có mặt trong cây Có vai trò trong sự trao đổi chất của cơ thể con người Có tính chất chống oxy hóa

• Chất xơ hòa tan và không hòa tan

Chữa bệnh viêm ruột kết, loét dạ dày

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang x

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xi

2.2 Nguyên liệu nho

2.2.1 Giới thiệu

Người ta cho rằng nho có nguồn gốc tiên khởi ở khu vực từ giữa phía nam của biển đen và biển Caspian trải dài từ những quốc gia ở phía tây đến phía đông Nho được phân loại thành 4 nhóm chủ yếu đó là:

Vitis Vinifera,V.riparia, V.rupestric, V labrusca,

men có chất lượng tốt, hương vị đậm đà

2.2.2 Thành phần hóa học của nho

Nho chứa nhiều chất dinh dưỡng: đường, vitamin,

khoáng,…Thành phần hóa học của nho được thể

hiện trong bảng 4

Bảng 4: Thành phần hóa học của nho

Nguồn: Hậu, 1983

Nước: Trong nho có hàm lượng nước rất cao, trung bình 70–80%,

nước chủ yếu ở dạng tự do có chứa các chất hòa tan Lượng nước

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xii

phân bố không đồng đều trong các mô, 80–90 % trong dịch bào, phần còn lại trong chất nguyên sinh và gian bào

Glucid: Các chất Glucid là hợp phần chủ yếu của các chất khô trong nho, glucid vừa

là vật liệu xây dựng vừa là thành phần tham gia chính vào các quá trình trao đổi chất, glucid còn là nguồn dự trữ năng lượng cho các hoạt động sống của nho tươi khi tồn trữ Glucid của nho chủ yếu là các thành phần đường saccharose, glucose, fructose Trong quá trình chín của quả, glucid bị biến đổi rõ nhất, các pectin, cenllulose, hemicenllulose bị thủy phân làm tích tụ đường trong nho

Các chất màu: Chất màu trong nho chủ yếu là anthocyanine có ở vỏ nho

Anthocyanine là những glucozit do gốc đường glucose, galactose…kết hợp với gốc aglucon có màu anthocyanine

Các acid hữu cơ: các hợp chất hữu cơ góp phần tạo mùi và vị cho nho, trong đó acid

tartaric là loại acid chủ yếu của nho chiếm 0,3-1,7% nên có thể gọi là acid nho

Các hợp chất polyphenol: các hợp chất polyphenol hiện diện trong nho không nhiều,

chỉ chiếm 0,1-0,5% Chủ yếu là hợp chất tannin tạo vị chát cho nho

Protein: Protein trong nho chiếm khoảng 0,5% và thường bị phân hủy khi quả chín

2.3 Nấm men

2.3.1 Đặc tính chung của nấm men

Quá trình lên men rượu được thực hiện nhờ

loài Saccharomyces, loài này có tính kỵ khí

không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và

lên men, khả năng lên men của chúng rất

khác nhau Nấm men sống đơn độc hay từng

đám không di động, phân bố rộng rải trong tự

nhiên, trong đất, trong thực phẩm, lương

thực, trong rau quả

Tế bào nấm men có hình thái và kích thước khác nhau tùy loài và tùy giống Chúng có thể hình cầu, hình bầu dục, hình trứng, hình quả chanh,

hình ống Các loài nấm men thường dùng trong sản xuất

rượu có kích thước khoảng 4 đến 7 µm

Nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi Nấm men xuất hiện nha bào chỉ khi môi trường quá nghèo dinh dưỡng hoặc trong điều kiện nuôi cấy không thuận lợi

2.3.2 Sinh dưỡng của nấm men

Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt của tế bào

và sau đó khuyếch tán vào bên trong Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào trong trường hợp này đóng vai trò là màng bán thấm ngăn cách, điều khiển các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm của hoạt động sống Để cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có

Hình 5: Nấm men

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xiii

phân tử lượng thấp và hòa tan trong nước, một phần các chất dinh dưỡng này được chuyển hóa từ các hợp chất cao phân tử (protid, glucid, lipid) trong tế bào

Nấm men cũng như các vi khuẩn và các hình thức sống khác đòi hỏi phải có nguồn vật liệu thức ăn nhất định và tạo điều kiện môi trường cho sự phát triển và tái sản xuất riêng Một số phân tử cần thiết cơ bản như: carbon, hydro, oxy, nitơ, phospho, kali, magiê

Carbon, hydro, oxy: Oxy và hydro cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường

Nguồn cung cấp cacbon là các loại đường khác nhau Ở những giai đoạn nhất định, nấm men còn sử dụng nguồn cacbon của acid amin

Nitơ: Nấm men không có men ngoại để phân giải protein, cho nên không thể phân cắt

albumin của môi trường thành chất có khả năng đồng hóa mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan Có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường được sử dụng là acid amin, pepton, amid, urê Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat

Vitamin: Vitamin B1(thiamin), Vitamin B2 (riboflavin), Vitamin B3 (acid pentotenic), Vitamin B5 (PP- acid nicotic)

Chất khoáng: Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của tế bào nấm

men Trước hết là phospho, có trong thành phần của nucleprotein, polyphosphat của nhiều enzyme và của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu, tạo ra mối liên kết có năng lượng lớn Lưu huỳnh tham gia vào thành phần của một số acid amin, albumin, vitamin và enzyme.Một số nguyên tố vi lượng như magiê, sắt có ảnh hưởng đến quá trình sinh lý, sinh hóa của nấm men Magie tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men Sắt tham gia vào các thành phần enzyme, sự hô hấp và các quá trình khác Nấm men chứa nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men tham gia vào sự lên men rượu Mangan đóng vai trò tương tự như Magiê

2.3.3 Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang

Saccharomyces vini

Nấm men này phổ biến trong lên men nước quả, chiếm 80% trong tổng số có trong nước quả lên men Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng chủng: các tế bào

dạng bụi hoặc dạng bông Đa số các tế bào loại này hình ovan, có kích thước từ (3-8)

x (5-12) µm Sinh sản theo lối nảy chồi và tạo bào tử

Nguồn cacbon của men này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng

là acid pantotinic, biotin, mezôinzit, tiamin và piridoxin Saccharomyces vini sinh ra

enzyme invectaza có khả năng khử đường sacacrose thành fructose và glucose Vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được bình thường Chủng này lên men chỉ đạt được 8-10% hàm lượng rượu theo thể

tích Ở giai đọan cuối lên men Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch

rượu

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xiv

Các chủng giống này có đặc tính riêng về khả năng chịu cồn, chịu sulfit, tạo các cấu tử

bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra rượu vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt Ở

giai đoạn cuối lên men các tế bào Sacachromyces vini thường bị già, không tiếp tục

chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh

Saccharomyces uvacum

Men này được tách ra từ nước quả nho, rượu và nước quả phúc bổn tử lên men tự nhiên, về hình thái nó không khác với các loài khác Khả năng sinh bào tử khá mạnh trong môi trường thạch malt Các chủng của loài này có thể lên men 12-130 cồn trong dịch nước nho Lên men được: glucoza, fructoza, sacaroza, maltoza Hầu như không

sử dụng được các dextrin đơn giản Chúng không lên men được đường lactoza, inulin

Saccharomyces chevalieri

Men này được tách ra từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men

từ nước dừa Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 160

cồn Nó thường lẫn với Saccharomyces vini

Saccharomyces ovifromis

Được tách ra từ nước nho tự lên men, những loài nấm men này ít hơn so với

Saccharomyces vini Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được lượng cồn cao Lên men kiệt đường có thể tạo thành tới 180 cồn Các yếu tố sinh trưởng của loài này giống như Saccharomyces vini và có

khả năng chịu được cồn cao Dùng chuẩn thuần khiết của giống này lên men dịch quả

có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt

Trong quá trình lên men giống này tạo thành trên dịch quả Saccharomyces ovifromis

lên men được glucose, fructose, saccarose, maltose, manose và 1/3 rafinose, không lên

men được lactose và pentose Điều khác cơ bản của Saccharomyces ovifromis và

Saccharomyces vini là không lên men được galactose và men nổi trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng

Nhìn chung, hai giống men rượu vang Saccharomyces ovifromis và Saccharomyces

vini có nhiều chủng được dùng trong sản xuất Nhiệt độ tối ưu của chúng là 18-250C,

ở 350C sự sinh sản của nó bị ức chế Ở 400C sự sinh sản của nó bị ngưng hoàn toàn, ở nhiệt độ thấp hơn 160C sinh sản và lên men bị kéo dài Các điều kiện hóa lý, thành phần chất lượng dịch quả, cũng như pH của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sống của nấm men

2.3.4 Các vi khuẩn có hại cho nấm 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 phân môi trường luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho lên

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xv

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

Lactic điển hình có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 49 – 510C, còn lactic không điển hình

có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 37 – 380C

Vi khuẩn acetic

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

ưu trong khoảng 20 – 350C, tối đa 420C chúng phát triển tốt trong môi trường có alcol thấp, oxy hoá alcol thành acetic:

C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O + 116Kcal

Trong môi trường không có alcol, vi khuẩn acetic sẽ oxy hoá đường thành acid gluconic

Các vi khuẩn acetic không chỉ oxy hoá alcol acetic mà còn oxy hoá các alcol khác Ví

dụ như dưới tác dụng của oxy hoá của vi khuẩn acetic, alcol butylic sẽ biến thành acid butyric:

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, acetic butylic, subtilic…nhưng điện 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

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xvi

Vì vậy, nhiễm khuẩn chủ yếu trong lên men rượu chủ yếu là vi khuẩn lactic (Nguyễn

Đình Thưởng, 2000)

2.4 Cơ chế của quá trình lên men

Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau Thông thường khi lên men lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bào trong ml dịch lên men Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó được khuếch tán vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành

Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm men Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất mạnh vào trong môi trường CO2cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng sự hòa tan không lớn Ở áp suất 800mmHg nhiệt độ 250C-300C thu được khoảng 0,856-0,837 lít CO2 trong một lít nước.Vì thế

CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt trạng thái bảo hòa Khi bảo hòa CO2 bám xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên thành túi lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch khối luợng riêng giữa môi trường và tế bào nấm men, nấm men sẽ nổi trên bề mặt Khi đến bề mặt, do

có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO2 phóng thích ra ngoài Lúc này do khối lượng của tế bào nấm men đủ lớn trở lại nên chúng sẽ

bị chìm xuống

Quá trình diễn ra liên tục nên tế bào nấm men chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái chuyển động, làm gia tăng khả năng sự tiếp xúc giữa các tế bào nấm men và môi trường điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ hơn, khi

đó sẽ làm gia tăng quá trình lên men

Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm tăng khả năng lên men của nấm men Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men, các chất hòa tan mang điện tích, các vật lơ lững khác hiện diện trong dich lên men khi lên men đều ảnh hưởng đến quá trình thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.5 Động học của quá trình lên men

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 kì chính:

− Thời kì phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của O2 tế bào nấm men phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng)

C6H12O6 + 6O2 6CO2 +6H2O + Q

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xvii

− Thời kì lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình để thực hiện xúc tác sinh hóa trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và CO2

C6H12O6 nấm men 2 C2H5OH + 2CO2

− 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 gai đoạn này, trong điều kiện lên men bình thường sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men sẽ giảm đi khoảng 1 độ (0Brix, balling, %) tùy theo loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất Rượu etylic và CO2 là sản phẩm chính của quá trình lên men Ngoài ra, còn một số sản phẩm phụ khác như glycerin, acetaldehyte, acid pyruvic, acid lactic, làm giảm chất lượng tinh khiết của rượu ethanol và một số este tạo nên hương vị cho rượu

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Mỗi hoạt động sống của vi sinh vật nói chung, của nấm men nói riêng liên quan mật thiết với ngoại cảnh Có 3 mức độ ảnh hưởng khác nhau đến hoạt động sống của nấm

• Chất lượng và số lượng nấm men sử dụng

Ảnh hưởng đến tốc độ và mức độ lên men: Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp và chất lượng nấm men tốt thì quá trình lên men diễn ra tốt và hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm cũng tốt hơn Nếu lượng nấm men cho vào quá ít thì tốc

độ lên men chậm, sinh khối tế bào nấm men thấp tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, số lượng nấm men quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ cho nấm men phát triển, tế bào nấm men sẽ chết dần, sản phẩm sinh ra mùi lạ, đồng thời phí đi một lượng men không có ích

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xviii

Ảnh hưởng đến thời gian lên men: số lượng nấm men càng nhiều thì thời gian lên men càng ngắn nhưng sinh ra các sản phẩm phụ như aldehyte, rượu bậc cao ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm và quá trình tự phân của nấm men gây đục rượu

• Nhiệt độ lên men

Nhiệt độ lên men tối ưu: 160C Nhiệt độ lên men cao ảnh hưởng đến hoạt động sống

và sinh trưởng của nấm men và sinh ra các sản phẩm phụ như các aldehyte, rượu bậc cao

• Hàm lượng oxy

Cần thiết và ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh sản của tế bào nấm men và lượng sinh khối tạo thành.Hàm lượng O2 thích hợp cho quá trình lên men rượu là: 20mg/l Hàm lượng oxy thấp thì tốc độ lên men giảm Nồng độ oxy cao thì hiệu suất lên men giảm, sinh ra các sản phẩm phụ trong sản phẩm và xảy ra quá trình tự phân của nấm men gây đục rượu

• pH của môi trường

pH thích hợp cho quá trình lên men là: pH = 4,0 – 4,3 Bổ sung vào môi trường acid citric khi pH môi trường cao Khi pH môi trường thấp ta bổ sung muối bicacbonat

Nồng độ đường quá cao sẽ tạo áp suất thẩm thấu làm tế bào nấm men bị co nguyên sinh Do đó tốc độ lên men cũng giảm

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xix

• Nồng độ rượu tạo thành

Ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Nấm men có thể chịu được hàm lượng cồn 10% - 12%, nhưng ở 12% các hoạt động sống của tế bào nấm men giảm rất nhiều hoặc ngừng hoạt động Tuy nhiên một số loại nấm men đặc biệt có khả năng lên men ở hàm lượng cồn 18%

2.7 Thành phần của rượu vang

Thành phần rượu vang gồm các nhóm sau đây:

• Cồn

Cồn là thành phần quan trọng nhất của rượu vang và người ta uống rượu trước hết là

vì có cồn ethylic làm cho rượu mạnh, uống vào gây hiện tượng sinh lý gọi là say Cồn ethylic có mùi thơm, vị hơi ngọt giống đường do đó những rượu không có đường như rượu trắng khi uống vào vẫn có vị ngọt Độ cồn phổ biến của rượu vang là 10 – 120 Dưới 100 rượu hơi lạt, 13 - 140 thì độ cồn hơi cao, uống vào sẽ chóng say, không uống được nhiều và nguời ta uống rượu vang không phải chỉ vì có cồn Nếu cồn thấp có thể cho thêm cồn ethylic tinh khiết

• Đường

Hàm lượng đường ở rượu vang nho đỏ là 2 - 3 g/l và đường trong rượu vang chủ yếu

là fructose, glucose và một ít galactose Nếu cho thêm đường saccharose vào trước khi lên men thì toàn bộ thủy phân thành đường khử Vì vậy nếu phát hiện saccharose trong rượu vang thành phẩm là đường pha thêm

Tùy theo lượng đường khử còn lại trong rượu vang đã lên men xong mà người ta phân biệt rượu vang:

- Vang khô : lượng đường dưới 10 g/l

- Vang nửa khô: lượng đường từ 20 - 30 g/l

- Vang nửa ngọt: lượng đường từ 45 - 65 g/l

- Vang ngọt: lượng đường từ 80 - 110 g/l

Lượng đường khử càng cao thì độ cồn phải cao để giữ cân đối Độ cồn của rượu khô chỉ từ 9 - 110, rượu ngọt thì độ cồn từ 12 - 130 và hơn nữa

Rượu vang còn nhiều đường khử Đặc biệt khi độ cồn còn thấp rất dễ bị nhiều loại vi khuẩn yếm khí cũng như háo khí phá hủy đường chuyển thành acid lactic, dấm làm mất mùi vị của rượu

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xx

• Acid

Là thành phần quan trọng của rượu vang, ngang với cồn Rượu vang là thức uống có

độ chua cao (acid tổng số tới 4 – 5 g/l, pH từ 2,9 - 3,9) nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối bởi vị ngọt của cồn và glycerine, vị chát của polyphenol, vị mặn của muối

Acid hữu cơ trong rượu vang còn có tác dụng là ngăn cản hoạt động của các khuẩn làm hỏng rượu Định lượng acid hữu cơ khó hơn acid vô cơ nhiều do đó người ta chưa biết hết acid của rượu vang quả, nhất là ở miền nhiệt đới

• Tro và các muối

Có nhiều muối khoáng trong rượu vang quả phổ biến nhất là P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe,

I2….mặc dù lượng thấp khoảng 1,5- 3 g/l rượu vang nhưng chất muối trong tro giữ vai trò quan trọng

- Làm tăng hương vị của rượu

- Làm tăng giá trị dinh dưỡng do trong rượu có nhiều chất muối hết sức cần thiết cho

cơ thể sống với một lượng nhỏ

Những chất vi lượng như Fe hàm lượng bình thường chỉ vài mg/l và Cu là 0,2 – 0,3 mg/l Nếu chỉ tăng vài mg/l cũng gây kết tủa làm rượu đục và mất hương vị

• Chất gây mùi thơm

Quả tươi, đặc biệt như quả nhiệt đới: xoài, dứa rất thơm Đó là mùi thơm do các chất nguồn gốc tecpen quyết định nhưng đại bộ phận các chất này bị phân hủy và bị khí

CO2 kéo theo trong quá trình lên men Về phần mình, con men cũng sản sinh ra những chất có mùi thơm trong đó có cồn cao phân tử và ester của chúng Trong quá trình rượu chín phát sinh ra một mùi thơm đặc biệt gọi là bukê (bouguet) do các chất oxi hóa khử gây ra, nhưng ở dạng khử oxi mới thơm, vì vậy giữ rượu vang quả trong bình nút kín hoàn toàn không có oxy một thời gian dài thì có mùi thơm Nếu trong bình có chỗ trống và nút không kín oxy lọt vào thì mùi thơm bị phân hủy rất nhanh

• Vitamin

Nuớc quả có tiếng là giàu vitamin nhưng nó có bị phá hủy trong quá trình lên men hay không? J Riberô – Gayon viết như sau: “ Nói tóm lại, lên men rượu điều chỉnh lại phần vitamin của nước quả, có phần bổ sung thành phần đó Chớ tưởng rằng lên men phá hủy hết vitamin của nước quả Thực ra, đó là kĩ thuật tốt để giữ lại các vitamin đó” (Vũ Công Hầu, 1983).

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xxi

• Polyphenol

Hợp chất phức tạp chỉ có trong vỏ quả do đó khi chế biến bằng nước quả không có xác (vang trắng) rất ít polyphenol Ngược lại, khi cho lên men cả nước và xác quả thì trong rượu vang có nhiều polyphenol (vang đỏ)

Polyphenol bao gồm nhiều hóa chất khác nhau:

- Acid phenolic: acid benzoic, acid xinamin…

- Flavon làm cho rượu có màu vàng

- Antoxian làm cho rượu có màu đỏ

Tanin dễ kết bông với protein trong nước quả, cũng dễ oxi hóa làm cho rượu có màu tối Polyphenol chỉ có nhiều trong rượu vang đỏ, làm cho rượu có màu, có vị chát, và tạo những điều kiện không thuận lợi cho khuẩn có hại

2.8 Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian trong quá trình lên men rượu vang

2.8.1 Sự tạo thành acid

Trong quá trình lên men rượu luôn tạo các acid hữu cơ bao gồm: acid acetic, lactic, citric, pyruvic và succinic nhưng nhiều hơn cả là acetic và lactic

Acid acetic: có thể tạo thành từ phản ứng oxy hoá khử giữa hai aldehyde acetic - một

phân tử bị oxy hoá, phân tử thứ hai sẽ bị khử

CH3CHO + CH3CHO + H2O → CH3COOH + C2H5OH

Acid lactic: được tạo bởi pyruvat dehydronaza theo phản ứng:

CH3CO.COOH + NADH2 → CH3CHOHCOOH + NAD

Acid citric: theo Lapphon acid citric được tạo ra từ aldehyde acetic phản ứng này

được biểu diễn tổng quát như sau:

9CH3OH + 4H2O → (CH2COOH)2(OH)2COOH + 6C2H5OH

Acid succinic: Acid này được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng

hợp hai phân tử acid acetic với aldehyde acetic:

2CH3COOH + CH3CHO → COOHCH2COOH + C2H5OH

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xxii

2.8.2 Sự tạo thành alcohol cao phân tử

Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lên men rượu, là các rượu có số nguyên tử cacbon lớn hơn hai (gọi chung là alcol cao phân tử) Các alcol này tuy ít nhưng lẫn vào cồn etylic sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Đó là các alcol propylic, isoamylic, amylic… hàm lượng của chúng chỉ vào khoảng 0,4 – 0,5% so với cồn etylic nhưng gây cho sản phẩm mùi hôi khó chịu Các alcol này có tên chung là dầu fusel và chỉ có mùi hôi khó chịu nên gọi là dầu khét

2.8.3 Sự tạo thành ester

Song song với việc tạo ra acid và alcol, dưới tác dụng của enzym esterase của nấm men, các acid và alcol sẽ tác dụng lẫn nhau để tạo ra những este tương ứng Có thể viết dưới dạng tổng quát sau:

R1CH2OH + R2COOH → R2COOCH2R1 + H2O

Ví dụ: khi alcol etylic kết hợp với acid acetic là sẽ nhận được este etylic hay acetat etyl:

C2H5OH + CH3COOH → CH2COOC2H5 + H2O

Sự tạo thành este sẽ dễ dàng hơn khi các cấu tử tham gia phản ứng là các aldehyde:

R1CHO + R2CHO → R1COOCH2R2

Khi đó tất cả biến đổi của aldehyde sẽ được thực hiện mà không cần tiêu tốn năng lượng

Các aldehyde cũng có thể ngưng tụ với nhau để tạo ra chất mới, vừa nhóm – CHO vừa chứa nhóm – OH

CH3CHO + CH3CHO → CH3CHOHCH2CHO

Khi tác dụng với alcol etylic, aldehyde acetic sẽ biến thành dietyl acetat:

CH3CHO + 2C2H5OH → CH3CH(OC2H5)2 + H2O

Dựa vào các kết quả thu được trong phòng thí nghiệm cũng như trên thực tế sản xuất, người ta nhận thấy rằng lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong các quá trình lên men, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, chúng thay đổi theo nhiệt độ,

pH, mức độ sục khí cũng như chủng nấm men và cả nguồn nguyên liệu

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xxiii

2.9 Tác dụng của sulphite

SO2 dễ dàng kết hợp với các sắc tố thực vật, nhất là các chất màu anthocyan của rau quả để tạo thành phức chất mới không màu Phản ứng này xảy ra theo chiều thuận nghịch, sau khi khử SO2 hoặc SO2 bay hơi hết thì màu của sản phẩm lại được khôi phục

SO2 là chất khử mạnh nên ngăn cản quá trình oxi hóa trong quả nói riêng và các quá trình oxi hóa đưa đến sự phá hủy acid ascorbic Do đó đây là chất tốt nhất để bảo vệ vitamin C trong thực phẩm Tuy nhiên, SO2 còn dư trong thực phẩm có thể gây ngộ độc

Ngoài SO2 , trong công nghiệp người ta còn hay dùng H2SO3 hoặc các muối của chúng nhưng với lượng nhiều hơn một ít (ví dụ: 1,6g NaHSO3 ∼1g SO2) Chúng là những chất sát khuẩn mạnh ở môi trường acid , chúng có tác dụng mạnh đối với vi khuẩn, nấm mốc và chỉ tác dụng đối với một số nấm men SO2 có tác dụng cản trở sự

hô hấp của vi sinh vật, phản ứng với các sản phẩm trung gian trong hoạt động sống của vi sinh vật, phá hoại quá trình trao đổi chất H2SO3 hòa tan vào phức chất protein-lipic của tế bào vi sinh vật và làm chết vi sinh vật

Tác dụng tiêu diệt vi sinh vật không chỉ phụ thuộc vào dạng vi sinh vật mà còn phụ thuộc vào lượng vi sinh vật nếu lượng vi sinh vật ban đầu càng nhiều thì khả năng sống sót của chúng càng cao

Nguồn: Vi sinh vật học và an toàn vệ sinh thực phẩm (PGSTS Lương Đức Phẩm,2002)

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang xxiv

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Phương tiện thí nghiệm

3.1.1 Thời gian địa điểm

Thời gian thực hiện: Từ ngày 26/02/07 đến ngày 25/5/07

Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ

Hình 6: Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu vang nhàu - nho

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 15

3.1.4 Hoá chất sử dụng

Hóa chất phân tích đường: HClđđ , Pb(CH3COO)2, Na2SO4 (30%), Fehling (A+B), NaOH (30%, 10%, 1N, 0.1N), metylen xanh 1% trong nước, phenoltalein 1% trong cồn

Hoá chất phân tích acid: NaOH 0,1N, Phenolphtalein Hoá chất phối chế: acid citric, NaHCO3

Hóa chất thanh trùng: NaHSO3

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu

a Phương pháp lấy mẫu

Nguyên liệu được chọn như đã trình bày ở phần nguyên vật liệu, bố trí một dãy thí nghiệm với cùng một nguồn nguyên liệu

b Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 2 nhân tố và 2 lần lặp lại Kết quả được tính toán bằng thống kê và phân tích phương sai, kiểm định LSD với chương trình Statgraphic 4.1

3.2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

a Xác định nồng độ rượu

Lượng rượu tạo thành (độ rượu) có thể xác định gián tiếp bằng cách chưng cất

Nguyên tắc: trong dịch lên men có chứa rất nhiều các chất hòa tan như: chất

màu, khoáng, và các chất không hòa tan như: dextrin, tạp chất do đó rất khó có thể xác định độ rượu trực tiếp bằng cách đo tỷ trọng

Tiến hành:

Lượng rượu tạo thành có thể xác định gián tiếp thông qua nồng độ rượu của dịch lên men bằng cách lấy dịch lên men đem chưng cất Sau đó dùng cồn kế để đo độ rượu của rượu đã chưng cất Từ đó tính được lượng rượu tạo thành

Muốn đo độ rượu bằng cồn kế ta tiến hành như sau:

Hình 8 : Thiết bị đo độ ẩm

nh 7 : Thiết bị đo độ pH

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 16

Rót rượu vào ống đo đặt thẳng đứng, ống đo phải sạch, khô và phải tráng qua dung dịch đo Nhiệt độ khi đo cần làm lạnh đến xấp xỉ 200C

Từ từ nhúng thước đo vào, buông tay để thước nổi rự do rồi đọc kết quả Đọc 2 đến 3 lần lấy kết quả trung bình Khi đọc phải đặt mắt ngang tầm mực chất lỏng và không đọc ở phẩn lòi (hoặc lõm) Trong mỗi dung dịch đều chứa các chất hoạt động bề mặt

và do đó làm ảnh hưởng tới sức căng bề mặt dẫn đến làm giảm hoặc tăng so với nồng

độ thực tế

b Kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý

Trong quá trình lên men rượu cần phải theo dõi các chỉ tiêu hóa lý sau:

+ Nồng độ chất khô: đo bằng chiết quang kế

+ Độ đường: đo bằng đường kế (đo ở 200C)

+ pH: đo bằng pH kế

c Đánh giá cảm quan sản phẩm

Đánh giá cảm quan sản phẩm bằng phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3251 – 79) Tiêu chuẩn này xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (từ 0 đến 5) và điểm 5 là cao nhất cho một chỉ tiêu

Đánh giá cảm quan màu sắc của sản phẩm có bổ sung nước nho vào dịch nhàu trước khi lên men theo phương pháp tam giác sau khi đã chọn ra được tỉ lệ bổ sung nước nho vào dịch nhàu thích hợp làm tăng tốc độ lên men và cho mùi vị tốt nhất so với mẫu pha loãng dịch nhàu bằng nước Trong đó 2 mẫu giống nhau là 2 mẫu pha loãng dịch nhàu bằng nước và một mẫu khác là mẫu pha loãng dịch nhàu bằng nước nho Tất cả các mẫu đều được ghi mã số

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Phân tích thành phần nguyên liệu

Mục đích: Phân tích thành phần nguyên liệu là cơ sở để xây dựng phương pháp

thực hiện các thí nghiệm tiếp theo

Phương pháp thực hiện: Nhàu mua về khi vứa chín có màu vàng xám, không bị

dập, loại bỏ hạt và phần không ăn được như cuống quả Đối với mẫu dùng phân tích

pH, hàm lượng chất khô hoà tan, đường chúng tôi lấy dịch quả đem đi phân tích theo phương pháp ở phần phụ lục A, đối với mẫu cần sấy, cắt mỏng thật nhỏ đem cho vào máy đo độ ẩm sau thời gian khoảng 45 phút ghi nhận kết quả trên máy

Thí nghiệm tiến hành với 2 lần lặp lại và kết quả được tính theo giá trị trung bình

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng lên men dịch nhàu ở các tỉ lệ pha loãng dịch nhàu khác nhau

Mục đích: Do dịch nhàu có nhiều chất kháng sinh thực vật nên không thể tiến

hành lên men tự nhiên được, phải tiến hành pha loãng dịch nhàu để giảm khả năng ức chế nấm men của các chất trên

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố, 2

lần lặp lại

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 17

Nhân tố A: tỉ lệ dịch nhàu: nước thay đổi ở 3 mức độ

Sản phẩm

Phối chế

Lên men phụ và ổn định

Bổ sung nấm men (0,04%)

Lên men chính Dịch nhàu

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 18

Trái nhàu sau khi xử lý loại bỏ cuống, rửa sạch, ép lấy dịch quả và lọc để loại bỏ phần xác hoặc cặn bẩn còn sót lại Tiến hành pha loãng dịch nhàu với nước ở các tỉ lệ 1:4, 1:5, 1:6 Chú ý các dụng cụ chứa, lọc phải được vệ sinh sạch sẽ trước khi sử dụng, bình lên men phải được thanh trùng bằng cồn 700

Dùng chiết quang kế xác định hàm lượng chất khô của dịch nhàu sau khi pha loãng Tính ra được hàm lượng đường saccharose cần bổ sung để đạt được hàm lượng chất khô 22% theo công thức ở phụ lục A

Dùng pH kế để xác định pH của dịch nhàu sau khi pha loãng Xác định lượng acid citric cần bổ sung để đạt pH =4,2

Sau khi thanh trùng bằng NaHSO3 với hàm lượng 122mg/lít trong thời gian 30 phút ta

bổ sung nấm men với tỉ lệ 0,04% (nấm men khô kích hoạt trở lại trong 100ml nước ở

300C trong thời gian 30 phút trước khi cho vào dung dịch để lên men) Khuấy trộn cho nấm men phân tán đều trong bình lên men

Lên men ở nhiệt độ phòng Trong quá trình lên men cứ sau 2 ngày lấy mẫu phân tích hàm lượng đường còn lại và hàm lượng cồn sinh ra, đo pH đến khi quá trình lên men kết thúc

Sau khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành đo các chỉ tiêu độ rượu, pH, độ đường còn lại, đánh giá cảm quan sản phẩm theo phương pháp cho điểm

Qua theo dõi quá trình lên men và đánh giá chất lượng sản phẩm rượu chúng tôi chọn

ra một tỉ lệ pha loãng thích hợp để làm cơ sở cho thí nghiệm tiếp theo

Mục đích: Tìm ra được tỉ lệ nấm men bổ sung ban đầu thích hợp để làm tăng hàm

lượng rượu sinh ra và sản phẩm có hương vị hài hoà

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với 1 nhân tố, 2 lần lặp

lại:

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 19

Dịch nhàu

Dịch nhàu : nước = 1: 5 Hàm lượng đường: 22%

Giá trị pH = 4,2

Thanh trùng (NaHSO3 : 122mg/l)

Phối chế

Bổ sung nấm men

Sản phẩm Lên men phụ và ổn định Lên men chính

Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 20

Trong thí nghiệm này các chỉ tiêu được cố định như: hàm lượng chất khô hoà tan là 22%, pH = 4,2, thanh trùng bằng NaHSO3 với hàm lượng 122mg/l, lên men ở nhiệt độ phòng

Theo dõi quá trình lên men sau 2 ngày (lấy mẫu xác định độ rượu, pH, độ đường còn lại) đến khi quá trình lên men kết thúc Kết thúc quá trình lên men, tiến hành đo các chỉ tiêu độ rượu, pH, độ đường còn lại, đánh giá cảm quan sản phẩm theo phương pháp cho điểm

Kết thúc thí nghiệm 2 sẽ xác định được tỉ lệ nấm men thích hợp làm tăng hàm lượng rượu tạo thành làm cơ sở cho thí nghiệm tiếp theo

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 21

Tiến hành thí nghiệm

Nho mua về phải chín (màu tím đậm) không bị dập, thối Tiến hành tách cuống, lá, loại bỏ những trái thối vì hạn chế hàm lượng vi khuẩn, nấm mốc và men dại có trong dịch quả

Dùng nước rửa sạch lớp ngoài của nho để loại bỏ phần đất, cát, bụi, nấm mốc, men dại bám trên bề mặt cũng như hạn chế phần nào các tạp khuẩn gây ảnh hưởng đến quá trình lên men Dùng máy ép lấy nước nho rồi dùng vải lọc để loại bỏ phần xác quả còn lẫn trong phần nước ép

Cho nước nho vào trong dịch nhàu được ép từ trái nhàu với 3 tỉ lệ dịch nhàu : nước nho khác nhau 1:3, 1:4, 1:5 Cố định các chỉ tiêu: hàm lượng chất khô hoà tan là 22%,

pH = 4,2, thanh trùng bằng NaHSO3 với hàm lượng 122mg/l, tỉ lệ nấm men là 0,06%, lên men ở nhiệt độ phòng

Ta theo dõi quá trình lên men sau 2 ngày (lấy mẫu xác định độ rượu, pH, độ đường còn lại) đến khi kết thúc quá trình lên men

Kết thúc quá trình lên men, ta xác định độ rượu, pH, lượng đường còn lại sau khi lên men, đánh giá cảm quan mùi vị của sản phẩm theo thang điểm mô tả ở phụ lục A

Kết thúc thí nghiệm 3, sẽ xác định được tỉ lệ nước nho bổ sung thích hợp làm tăng tốc

độ lên men và chất lượng rượu

Lên men chính

Hình 11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4