Khảo sát những biến đổi của dung dịch saccharose trong quá trình tách nước thẩm thấu cà chua

Các kết quả phân tích thống kê ...iv 2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ cà chua : dung dịch đối với quá trình thẩm thấu tách nước ...iv 2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hàm lượng đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

TS Bùi Hữu Thuận Nguyễn Phương Thảo MSSV: 2071836

Lớp: CNTP K33

Cần Thơ, 2011

Đề tài “KHẢO SÁT NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA DUNG DỊCH SACCHAROSE TRONG

QUÁ TRÌNH TÁCH NƯỚC THẨM THẤU CÀ CHUA” do Nguyễn Phương Thảo thực

hiện Luận văn đã báo cáo trước hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Đại Học và được Hội

Đồng thông qua

Giáo viên hướng dẫn Cần thơ, ngày tháng năm 2011

Chủ tịch hội đồng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Nguyễn Phương Thảo

Chân thành cảm ơn các bạn sinh viên Công Nghệ Thực Phẩm khóa 33 đã tích cực đóng góp ý kiến và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt khóa học

Cuối cùng

Chân thành cảm ơn!

Kính chúc Thầy Cô và các bạn sức khỏe và thành công

Cần Thơ, ngày 9 tháng 5 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phương Thảo

TÓM LƯỢC

Đề tài “Khảo sát những biến đổi của dung dịch saccharose trong quá trình tách nước thẩm thấu cà chua” được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm Lát cà chua có bề dày ban đầu 6 mm ngâm trong dung dịch saccharose nồng độ 70 o Bx Ứng với khoảng thời gian ngâm từ 30, 60, 120, 180 phút, ảnh hưởng của tỉ lệ lượng cà chua: dung dịch ở 3 mức

tỷ lệ (1:6, 1:8, 1:10) đến quá trình truyền khối của dung dịch thẩm thấu và cà chua được khảo sát Bên cạnh đó, tiến trình tái sử dụng dung dịch thẩm thấu bằng hai phương pháp thêm đường và bốc hơi cũng được khảo sát Sự biến đổi của dung dịch thẩm thấu tái sử dụng được đánh giá trên kết quả phân tích hàm lượng đường khử Mật độ nấm men có trong dung dịch cũng được đánh giá theo số ngày tái sử dụng để tìm ra thời gian sử dụng dung dịch thích hợp

Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ lệ cà chua: dung dịch ảnh hưởng có ý nghĩa đến độ tăng đường, độ mất nước và độ giảm khối lượng của cà chua Đồng thời quá trình truyền khối tách nước thẩm thấu cà chua dẫn đến những biến đổi về độ Brix, độ giảm đường, độ tăng nước của dung dịch thẩm thấu Hàm lượng đường có trong dung dịch thẩm thấu có thể được làm mới để tái sử dụng bằng phương pháp bốc hơi tuy nhiên hàm lượng đường khử trong phương pháp này gia tăng dần Đối với việc tái sử dụng bằng phương pháp thêm đường, lượng đường khử tăng chậm hơn và có khuynh hướng ổn định quanh 6,6 ± 0,2 g/100 ml dung dịch sau lần tái sử dụng thứ 7 Dung dịch thẩm thấu sau 6 ngày tái sử dụng bắt đầu xuất hiện nấm men (mật độ >1 10 6 tế bào/ml dung dịch) do đó cần tiến hành thanh trùng ở ngày sử dụng thứ tư để đảm tính chất ổn định vi sinh của dung dịch và tiết kiệm năng lượng

Từ khóa: thẩm thấu, tái sử dụng, cà chua, xốt cà chua

MỤC LỤC

TÓM LƯỢC 4

MỤC LỤC 5

DANH SÁCH HÌNH 7

DANH SÁCH BẢNG 8

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 9

1.1 Giới thiệu 9 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 9 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 10

2.1 Giới thiệu chung về cây cà chua 10

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại 10

2.1.2 Thành phần cấu tạo quả cà chua 10

2.1.3 Thành phần hóa học và giá trị sử dụng của cà chua 11

2.2 Đường saccharose 13

2.2.1 Tác dụng của đường trong bảo quản và chế biến 13

2.2.2 Tính chất của đường 15

2.3 Tách nước thẩm thấu 17

2.3.1 Khái niệm 17

2.3.2 Sự truyền khối trong tách nước thẩm thấu 18

2.3.3 Cơ chế cơ bản của quá trình loại nước và thấm chất tan 18

2.3.4 Hiệu quả 20

2.3.5 Ảnh hưởng của các thông số chế biến đến sự truyền khối 21

2.3.6 Các phương pháp tăng tốc độ truyền khối 22

2.3.7 Quản lý dung dịch thẩm thấu và việc tái sử dụng 22

2.4 Nấm men 24

2.4.1 Cấu tạo và sinh sản của nấm men 24

2.4.2 Dinh dưỡng của nấm men 25

2.4.3 Cơ chế của quá trình lên men 25

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 26

CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 27

3.1 Phương tiện nghiên cứu 27

3.1.1 Địa điểm thời gian 27

3.1.2 Nguyên liệu 27

3.1.3 Hóa chất 27

3.1.4 Dụng cụ, thiết bị 27

3.1.5 Phương pháp phân tích: 27

3.2 Phương pháp nghiên cứu 27

3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ cà chua : dung dịch đối với quá trình thẩm thấu tách nước 27

3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hàm lượng đường khử trong dung dịch saccharose theo số lần tái sử dụng 29

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát mật độ nấm men trong dung dịch saccharose tái sử dụng30 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4 1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch thẩm thấu đến quá trình truyền khối 31

4 2 Khảo sát hàm lượng đường khử trong dung dịch saccharose theo số lần tái sử dụng 40

4 3 Khảo sát mật độ nấm men trong dung dịch saccharose tái sử dụng 41

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

5.1 Kết luận 43

5.2 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

PHỤ LỤC A i

1 Các phương pháp phân tích i

2 Các kết quả phân tích thống kê iv

2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ cà chua : dung dịch đối với quá trình thẩm thấu tách nước iv

2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hàm lượng đường khử trong dung dịch saccharose theo số lần tái sử dụng ix

2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát mật độ nấm men trong dung dịch saccharose tái sử dụng x

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Cà chua 2

Hình 2: Công thức cấu tạo của đường Sucrose 5

Hình 3: Quá trình truyền khối của mô trái trong quá trình thẩm thấu tách nước 10

Hình 4: Con đường vận chuyển Apoplast và Symplast 11

Hình 5: Sự thay đổi độ Brix của cà chua theo thời gian ngâm 22

Hình 6: Sự thay đổi độ ẩm của cà chua theo thời gian ngâm 22

Hình 7: Sự thay đổi độ tăng đường của cà chua theo thời gian và tỷ lệ ngâm 24

Hình 8: Sự thay đổi độ mất nước của cà chua theo thời gian và tỷ lệ ngâm 25

Hình 9: Sự thay đổi độ giảm khối lượng của cà chua theo thời gian và tỷ lệ ngâm 26

Hình 10: Sự thay đổi độ Brix của dung dịch theo thời gian và tỷ lệ ngâm 27

Hình 11: Sự thay đổi độ giảm đường của dung dịch theo thời gian và tỷ lệ ngâm 29

Hình 12: Sự thay đổi độ tăng nước của dung dịch theo thời gian và tỷ lệ ngâm 30

Hình 13: Hàm lượng đường khử có trong dung dịch đường theo số lần tái sử dụng 30

Hình 14: Mật độ nấm men theo từng ngày khảo sát 32

Hình 15: Mẫu dung dịch khi chưa có sự lên men 32

Hình 16: Mẫu dung dịch ở ngày thứ sáu 32

Hình 17: Mẫu dung dịch ở ngày thứ chín 33 Hình 18: Buồng đếm hồng cầu IV

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Thành phần cấu tạo cà chua 2

Bảng 2: Thành phần hóa học của cà chua tươi 3

Bảng 3: Những tiêu chuẩn của đường RE 5

Bảng 4: Khả năng tạo áp suất thẩm thấu của dung dịch đường saccharose 6

Bảng 5: Tỷ lệ hút ẩm của vài loại đường, % (25 o C trong 7 ngày) 7

Bảng 6: Độ hòa tan của đường thực phẩm dưới các điều kiện nhiệt độ khác nhau, % 7

Bảng 7: Nhiệt độ điểm sôi của dung dịch đường mía 8

Bảng 8: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ tăng đường cà chua 23

Bảng 9: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ mất nước cà chua 25

Bảng 10: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ giảm khối lượng cà chua 25

Bảng 11: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ Brix của dung dịch 27

Bảng 12: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ giảm đường của dung dịch 28

Bảng 13: Bảng phân tích ảnh hưởng thời gian ngâm và tỷ lệ cà chua: dung dịch lên độ tăng nước của dung dịch 29

Bảng 14: Hàm lượng đường khử trong dung dịch saccharose theo số lần tái sử dụng 31

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Giới thiệu

Giá trị thương phẩm của cà chua ngày càng tăng cao khi nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh khả năng chống lại bệnh tật nhờ tính chống oxy hóa rất tích cực của thành phần lycopen có trong cà chua Điều này đã đưa cà chua vào thực đơn của bữa ăn gia đình thường xuyên hơn Để đa dạng hóa sản phẩm, cà chua cô đặc, nước ép cà chua, sốt cà chua… ngày càng có mặt nhiều trên thị trường và được người tiêu dùng đón nhận Tuy nhiên, để quá trình chế biến vẫn giữ được những phẩm chất quí giá của cà chua, nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra công nghệ mới đáp ứng được yêu cầu chất lượng của sản phẩm nhưng vẫn giữ được tối ưu nhất giá trị ban đầu của nguyên liệu Chính vì vậy nhiều đề tài về nghiên cứu thẩm thấu tách nước cà chua đã được quan tâm

Thẩm thấu tách nước là công nghệ tách bớt một phần nước từ nguyên liệu bằng cách sử dụng dung dịch ưu trương, động lực của quá trình là nhờ sự khác biệt về áp suất thẩm thấu Ngoài lượng nước tách ra, một phần chất tan trong dung dịch ưu trương sẽ thấm vào nguyên liệu, làm tăng độ Brix của sản phẩm Kỹ thuật này có thể ứng dụng cho công nghệ sản xuất sốt cà chua Nhờ vào lượng nước tách ra và lượng đường thấm vào nguyên liệu, giảm bớt được giai đoạn cô đặc bốc hơi một phần nước bằng nhiệt, giúp ổn định màu sắc

và tránh được sự biến đổi lycopen bởi nhiệt

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá sự biến đổi tính chất thẩm thấu trên nguyên liệu cà chua và trên dung dịch thẩm

thấu khi gia tăng khối lượng cà chua nguyên liệu trên một thể tích dung dịch thẩm thấu nhất định, đồng thời đánh giá khả năng tái sử dụng của dung dịch thẩm thấu trong tiến trình tách nước thẩm thấu cà chua

CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về cây cà chua

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại

Cây cà chua có tên khoa học là Lycopenricium esculentum,

thuộc họ cà (Solanaceae: họ này bao gồm 4 nhóm rau quan

trọng là khoai tây, cà chua, cà tím và ớt) Theo nghiên cứu

của De Candole (1884), Miulero (1940), Lacovin và Jenkin

(1948), cà chua trồng hiện nay có nguồn gốc từ Peru, Equado,

Bolivia Trước khi Christophe Colombo phát hiện ra Châu

Mỹ, Peru và Mexico đã trồng cà chua Cà chua thuộc cây thân

thảo, thân cao 60 – 120 cm tùy theo giống Quả cà chua

mọng, có chứa nhiều vitamin C nên có vị chua, khi chín màu

vàng hoặc đỏ, có nhiều hình dạng: tròn, dẹt, có cạnh, có múi

Ở Việt Nam, lịch sử trồng cà chua chỉ mới hơn 100 năm

Điều kiện thiên nhiên, khí hậu và đất đai nước ta rất thích hợp cho cà chua sinh trưởng và

phát triển, trồng tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du Bắc Bộ: Hà Nội, Hải Phòng, Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng

Các giống cà chua được trồng phổ biến ở nước ta như:

Cà chua hồng: được trồng phổ biến hiện nay Quả có hình dạng như quả hồng, không có múi hay múi không rõ Chất lượng ăn tươi cũng như chế biến và nấu ăn cao, do thịt quả

đặc, nhiều bột, lượng đường cao

Cà chua múi: Quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, nhiều hạt, cây mọc khỏe, chống chịu khá nhưng nhưng chất lượng quả kém so với cà chua hồng

Cà chua bi: trồng rải rác ở các vùng núi cao Có chứa lượng acid cao, hạt nhiều, khả năng chống chịu tốt nên được sử dụng làm vật liệu tạo giống

2.1.2 Thành phần cấu tạo quả cà chua

Quả cà chua thuộc loại quả mọng, hình dạng quả thay đổi từ tròn đến dài Quả gồm có vỏ, thịt quả, vách ngăn và hạt Trong quả chia thành nhiều ngăn, các ngăn này được ngăn cách bởi các vách ngăn, giữa các khoảng trống của các ngăn chứa đầy nước quả

Hình 1 Cà chua

(Nguồn: http://ias-cnsh.org)

Bảng 1 Thành phần cấu tạo cà chua

Thành phần Tỷ lệ (%)

Cơm và thịt quả 80 – 93

Vỏ và lõi 4 – 10

Hạt 2 – 7

(Nguồn: Quách Đĩnh, Công Nghệ Sau Thu Hoạch và Chế Biến Rau Quả, 1996)

2.1.3 Thành phần hóa học và giá trị sử dụng của cà chua

2.1.3.1 Thành phần hóa học của cà chua

Bảng 2 Thành phần hóa học của cà chua tươi

Thành phần Hàm lượng (trong 100g phần ăn được)

(Nguồn: Handbook of Vegetable Science and Technology 1998, tr 183)

2.1.3.2 Giá trị sử dụng của cà chua

Cà chua là nguồn cung cấp chất lycopene tức chất bioflavonoid, một chất chống oxy hóa,

có công năng phòng vệ một vài chứng bệnh ung thư Đặc biệt những nghiên cứu khoa học gần đây cho biết rằng ăn nhiều cà chua có thể ngăn ngừa được sự phát triển của bệnh ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi, ung thư dạ dày, ung thư bàng quang, ung thư tuyến tụy và nguy cơ mắc bệnh tim mạch

Nhờ chứa nhiều vitamin A nên cà chua có tác dụng bảo vệ mặt và da, tái tạo các tế bào, do

đó giữ gìn nét tươi trẻ, làm chậm tiến trình lão hóa con người Ngoài ra, có tác dụng

chống ung thư và cản trở tiến trình lão hóa

Lycopen có nhiều trong quả cà chua chín Nhưng nếu ăn cà chua tươi thì khó hấp thu lycopene Lycopene dễ hòa tan trong chất béo, do đó nên ăn cà chua đã qua chế biến, nấu chín, hoặc xào vì chúng có tỷ lệ lycopene gấp 5 lần so với ăn cà chua sống Trung bình

100 g cà chua chín, tươi sẽ đáp ứng được 13% nhu cầu hàng ngày về vitamin A, vitamin B6 và vitamin C Nhờ vitamin B và C, cà chua giúp điều hòa hệ thần kinh, chống bệnh hoại huyết, giúp chuyển hóa thức ăn, tăng sức đề kháng cho cơ thể, chống những bệnh

Acid khác 0

Vitamin (mg) Vitamin C 18

Thiamine 0,04 Riboflavin 0,02 Acid nicotinic 0,7 β - Carotene (đương lượng) 0,34 Khoáng chất (mg) K 200

Na 6

Ca 8

Mg 10

Fe 0,3

Zn 0,2

nhiễm trùng Ngoài ra, trong cà chua có chứa nhiều muối khoáng mang tính kiềm như citrat, tartrat, nitrat, chất sắt cần cho máu và chất phosphor cần cho hệ thần kinh

2.2 Đường saccharose

Saccharose có nhiều trong củ cải đường, mía và lá, thân, rễ, quả của nhiều loại thực vật Cấu tạo gồm một phân tử glucose và một phân tử fructose nối với nhau bằng một cầu nối 1,4-glycoside

- Tên gọi khác 8-D-Fructofuranosyl-9-D-Glucopyranosid

- Công thức phân tử: C12H22O11

- Công thức cấu tạo

Bảng 3 Những tiêu chuẩn của đường RE

Tiêu chuẩn Yêu cầu

Độ tinh khiết ≥ 99.7 %

Hàm lượng nước tối đa ≤ 0.15 %

Hàm lượng tạp chất tối đa ≤ 0.15 %

pH 7

Màu Trắng hoàn toàn

(Nguồn: Nguyễn Ngộ và các tác giả khác, 1994)

2.2.1 Tác dụng của đường trong bảo quản và chế biến

* Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật

Bản thân đường thực phẩm đối với vi sinh vật là vô hại, dung dịch đường ở nồng độ thấp còn có thể thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Tác dụng bảo quản đường là ở áp suất thẩm thấu rất mạnh của dung dịch đường nồng độ cao, khiến cho

vi sinh vật bám trên thực phẩm không có cách nào hấp thu chất dinh dưỡng trên thực phẩm chế biến, từ đó mà không thể sống và sinh sôi nảy nở, thậm chí làm cho thành phần nước

Hình 2 Công thức cấu tạo của đường Sucrose

(Nguồn: http://omodeo.anisn.it )

trong tế bào của vi sinh vật thẩm thấu thoát ra ngoài, khiến cho chất nguyên sinh của tế bào bị mất nước sẽ cô đặc lại, xảy ra tình trạng khô hanh sinh lý, buộc nó phải rơi vào trạng thái chết giả hoặc ngủ đông, điều đó làm cho chế phẩm có thể lưu giữ được Vì vậy

đường thực phẩm cũng chỉ là một chất bảo quản thực phẩm, nó chỉ có tác dụng ức chế mà

không thể tiêu diệt vi sinh vật

Trong các loại đường, áp suất thẩm thấu của đường glucose là mạnh nhất Dung dịch đường glucose nồng độ 1% có áp suất thẩm thấu là 121,6 kPa; áp suất thẩm thấu của dung dịch đường mía nồng độ 1% là 70,9kPa Khi hàm lượng đường đạt đến mức 65% trở lên thì áp suất thẩm thấu của sản phẩm đạt đến 4610,3kPa (tính theo đường mía), còn áp suất thẩm thấu của tế bào vi sinh vật bình thường là khoảng 354,62 – 1792,04 kPa, vì thế thường cho rằng khi nồng độ dung dịch đường đạt đến mức 50% trở lên thì sự sinh trưởng của vi sinh vật bị trở ngại (Nguyễn Ngộ, 1994)

Nếu một thực phẩm được bão hòa bằng một dung dịch đường đậm đặc, nó sẽ trở nên không thích hợp đối với sự phát triển vi sinh vật, các bào tử không thể nẩy chồi Khả năng bảo quản của dung dịch đường do áp suất thẩm thấu cao hơn là do nồng độ chất khô cao Monosaccharide do phân tử khối nhỏ hơn tác động thẩm thấu hiệu quả hơn saccharose

Điều này giải thích sản phẩm có nhiều glucose, fructose kháng vi sinh vật tốt hơn

sản phẩm chứa đường saccharose lớn và đường nghịch đảo ít Nếu một nửa thành phần

đường (vào khoảng 60%) được nghịch đảo, hiệu quả chống vi sinh vật của sản phẩm cuối

tương ứng với 62 – 65% đường saccharose không nghịch đảo Đặc điểm này rất quan trọng trong việc ngăn chặn sự tấn công của nấm mốc và nấm men chịu áp suất thẩm thấu cao

Bảng 4 Khả năng tạo áp suất thẩm thấu của dung dịch đường saccharose

Áp suất thẩm thấu ở 20oC ( MPa ) 0,4 2,02 15,1

(Nguồn: Lê Mỹ Hồng, Bùi Hữu Thuận, 2000)

*Tác dụng chống oxy hóa thực phẩm

Tác dụng chống oxy hóa là một tác dụng bảo quản khác của đường thực phẩm Dung dịch

đường ngăn chặn sự hấp thu oxy, sự gia tăng của nồng độ dung dịch đường tỷ lệ nghịch

với độ hòa tan của oxy trong dung dịch đường, tức là nồng độ của dung dịch đường càng cao thì độ hòa tan của oxy càng thấp Lượng hòa tan của oxy trong dung dịch đường mía nồng độ 60% ở nhiệt độ 20oC chỉ bằng 1/6 lượng oxy trong nước đơn thuần Nguyên liệu

được ngâm trong dung dịch đường do tác dụng oxy hóa rất yếu nên có lợi đối với việc giữ

gìn mùi vị và màu sắc của sản phẩm đồng thời có thể giảm thiểu sự tổn thất vitamin C (Nguyễn Ngộ, 1994)

2.2.2 Tính chất của đường

* Tính hút ẩm của đường

Chế phẩm đường sau khi hút ẩm đã giảm đi áp suất thẩm thấu của đường Nguyên liệu

đường sau khi hút ẩm sẽ chảy rửa và kết cục, không những sử dụng bất tiện mà còn bị tổn

hao

Trong các loại đường thì đường fructose là có tính hút ẩm mạnh nhất, vì thế, sản phẩm có hàm lượng đường chuyển hóa nhất định, nếu như đóng gói không thích hợp thì sẽ bị ẩm

ướt biến chất Đường kết tinh sau khi hút nước đến 15% thì bắt đầu mất đi dạng kết tinh

mà chuyển thành trạng thái vô định hình (thủy tinh) Đường mía thuần khiết có tính hút ẩm rất yếu, khi độ ẩm tương đối không vượt quá 60% thì nó là một loại thực phẩm khó bị chảy rửa Vì vậy bảo quản đường mía trong môi trường độ ẩm tương đối khoảng 40 – 60%

là tốt nhất

Bảng 5 Tỷ lệ hút ẩm của vài loại đường, % (25 o C trong 7 ngày)

Độ ẩm tương đối của không khí (%) Chủng loại đường

62,7 81.8 98,8 Đường mía

Đường glucose

Đường mạch nha

Đường fructose

0,05 0,05 13,53 0,04 5,19 15,02 9,77 9,8 11,11 2,61 18,58 30,74

(Nguồn: Nguyễn Ngộ và các tác giả khác, 1994)

65,6 41,6

56,6

67,1 47,7 78,9 62,6

68,7 54,6 81,5 69,7

70,4 61,8 85,3 74,8

72,2 70,9 86,9 81,9

74,2 74,7

76,2 78,0

78,4 81,3

80,6 84,7

(Nguồn: Nguyễn Ngộ và các tác giả khác, 1994)

* Sự chuyển hóa đường mía

Đường mía khi cùng với acid loãng thêm nhiệt thì đường mía bị thủy phân thành đường

glucose và fructose, loại đường hỗn hợp này gọi là đường nghịch chuyển Do đường mía

bị thủy phân tạo thành đường nghịch chuyển đã ức chế sự sinh ra kết tinh dung dịch

đường, nâng cao độ bão hòa của dung dịch đường, tăng thêm áp lực thẩm thấu, từ đó nâng

cao tính bảo quản chế phẩm

Đường mía trong điều kiện độ pH thấp và nhiệt độ tương đối cao thì chuyển hóa

khá nhanh, khi hàm lượng đường chuyển hóa trong dung dịch đường đạt đến 30 – 40% thì

đường mía sẽ không thể kết tinh

* Điểm sôi của đường

Điểm sôi của dung dịch đường tăng lên theo độ cao của nồng độ dung dịch đường

Bảng 7 Nhiệt độ điểm sôi của dung dịch đường mía

(Nguồn: Nguyễn Ngộ và các tác giả khác, 1994)

2.3 Tách nước thẩm thấu

2.3.1 Khái niệm

Nước là thành phần quan trọng của tế bào thực vật Tế bào là một hệ thẩm thấu, tốc độ xâm nhập của nước vào trong tế bào hoặc thoát ra khỏi tế bào phụ thuộc vào tính thẩm thấu của tế bào Để hiểu về tính thẩm thấu của tế bào cần nắm một số khái niệm sau:

• Khuếch tán

Khuếch tán là hiện tượng các phân tử của chất phân tán di chuyển từ nơi có nồng độ cao

đến nơi có nồng độ thấp hơn Sự chuyển động này sẽ dừng lại khi hệ thống cân bằng (cân

bằng nồng độ)

• Thẩm thấu

Là hiện tượng khuếch tán mà trên đường di chuyển các phân tử của vật chất đang khuếch tán gặp phải một màng ngăn

Tùy khả năng cho dung môi và chất tan qua màng ngăn, có các loại màng sau:

- Màng thẩm tích: cho cả dung môi và chất tan qua dễ dàng

- Màng bán thấm: chỉ cho dung môi đi qua

- Màng bán thấm chọn lọc: cho dung môi và một số chất tan nhất định đi qua

• Áp suất thẩm thấu

Là áp suất phải tác động vào phía dung dịch nồng độ chất tan cao để ngăn cản sự chảy dung môi (nước) vào đó Áp suất thẩm thấu của một dung dịch tỉ lệ trực tiếp nồng độ chất tan và tỉ lệ nghịch với nồng độ nước của dung dịch đó

2.3.2 Sự truyền khối trong tách nước thẩm thấu

Tách nước thẩm thấu dùng cho các sản phẩm giàu nước được ngâm trong dung dịch nồng

độ cao, tạo nên ba loại truyền khối có hướng ngược nhau:

- Một dòng nước từ sản phẩm ra dung môi (quan trọng)

- Quá trình truyền chất tan từ dung môi vào sản phẩm

- Sự khuếch tán ra ngoài một lượng chất tan của chính sản phẩm (đường, acid hữu cơ, muối khoáng, vitamin…) một lượng không đáng kể so với hai quá trình truyền đầu, nhưng liên quan thiết yếu đến thành phần của sản phẩm cuối cùng

2.3.3 Cơ chế cơ bản của quá trình loại nước và thấm chất tan

Cơ chế thẩm thấu là sự khuếch tán nước diễn ra qua lớp màng bán thấm của mô rau quả do

sự khác biệt trong áp suất thẩm thấu Ở tế bào thực vật, các lớp màng của tế bào chất là những lớp màng gây nên hiện tượng thẩm thấu trong tế bào Tốc độ của nước xâm nhập hoặc thoát ra khỏi tế bào phụ thuộc vào tính thẩm thấu khác nhau của màng tế bào chất Tính chất màng tế bào có thể thay đổi do ứng suất thẩm thấu.Trạng thái của màng tế bào

có thể thay đổi từ khả năng thấm một phần sang thấm toàn bộ, dẫn đến những thay đổi quan trọng trong cấu trúc mô Theo Rastogi và cộng sự (2002), quá trình thẩm thấu tách nước diễn ra bên trong thực phẩm gồm 3 giai đoạn: đầu tiên tốc độ truyền khối diễn ra mạnh, tương ứng với lượng nước thoát ra từ tế bào bề mặt, những tế bào tiếp xúc với dung dịch thẩm thấu Giai đoạn 2, bắt đầu có sự di chuyển nước ở những tế bào tiếp theo – những tế bào kế bên tế bào bề mặt, với vận tốc nhỏ hơn so với giai đoạn đầu Và suốt giai

đoạn cuối, quá trình truyền khối diễn ra ở những tế bào trong cùng nhưng tốc độ truyền

khối thấp hơn so với 2 giai đoạn trên Trước tiên, nước khuếch tán từ lớp ngoài cùng của mẫu vào môi trường thẩm thấu, do đó tăng áp suất thẩm thấu tại bề mặt Khi áp suất thẩm thấu tiến đến một giá trị tới hạn, màng tế bào vỡ và co rút, vì vậy tốc độ truyền khối tăng mạnh.Việc ngâm tế bào vào dung dịch ưu trương làm nước từ không bào thoát ra ngoài, làm mất sự tiếp xúc giữa màng tế bào và thành tế bào Sự tách nước của tế bào nguyên sinh là nguyên nhân của việc giảm thể tích và kết quả là gây ra hiện tượng co nguyên sinh

Nguyên liệu thực vật có cấu trúc mao mạch xốp, bên trong được chia thành những đơn vị lặp lại Một số mao mạch thì chứa đầy nước trong khi một số mao mạch thì trống rỗng (chứa không khí) Những đơn vị lặp lại này có thể trao đổi nước với nhau Trong hầu hết tế bào, chất nguyên sinh của những tế bào lân cận nhau được liên kết với nhau bằng cầu sinh chất và hình thành nên một hệ thống liên tục Quá trình truyền khối diễn ra thông qua tế bào nguyên sinh và cầu sinh chất thì gọi là symplast (con đường nội bào chất) Con đường vận chuyển này cho phép nước di chuyển từ tế bào chất này đến tế bào chất khác thông qua sự khác biệt về gradient nồng độ Ngược lại, con đường vận chuyển apoplast là vận chuyển thông qua thành tế bào Thành tế bào được tạo thành bởi những sợi tế vi, không gian bên trong sợi tế vi khoảng 10nm mặt cắt ngang Những không gian này lớn đủ để nước, các ion, và những phân tử nhỏ đi qua Quá trình vận chuyển thông qua khoảng không gian bên ngoài màng tế bào – hệ thống những thành tế bào nối liền nhau (không gian ngoại bào) gọi là quá trình vận chuyển apoplast (con đường ngoại bào chất) Hệ thống vận chuyển apoplast và symplast được cách ra bởi màng sinh chất Ngoài ra nước cũng vận chuyển trực tiếp từ bề mặt mô đến dung dịch, nhưng là nhỏ so với hai phương thức truyền khối trên

Hình 3 Quá trình truyền khối của mô trái trong quá trình thẩm thấu tách nước

(Nguồn: Justyna Warczok, 2005)

nước

Mô còn nguyên vẹn Vùng thẩm thấu

Chất tan từ dung dịch thẩm thấu

Nước

Chất tan và khí trong trái

Mô trái Dung dịch thẩm thấu

Dưới các điều kiện điển hình sử dụng cho rau quả (1-2 cm3, 30-50 oC, áp suất khí quyển), quá trình truyền khối xảy ra chính trong suốt hai giờ đầu, sau đó tốc độ truyền khối giảm dần cho đến khi ngừng sự mất nước, trong khi sự thu thêm chất tan tiếp tục tăng một cách

ổn định Vì vậy, sản phẩm có khuynh hướng tăng trọng lượng trở lại, và kết quả là tạo một

sản phẩm giàu chất tan Tách nước thẩm thấu có thể giảm thể tích nguyên liệu ban đầu 40 – 50%

Một đặc tính quan trọng trong tách nước thẩm thấu là sự tạo thành và duy trì một lớp chất tan ở bề mặt nguyên liệu Trong quá trình ngâm, chất tan thấm vào được giữ ở lớp bề mặt, dày khoảng 2 - 3 mm Việc tạo thành một lớp chất tan trên bề mặt có hiệu quả quan trọng trong việc kiểm soát sự truyền khối trong suốt quá trình tách nước thẩm thấu, giúp cho sự mất nước, hạn chế sự thấm chất tan và giảm sự mất các chất hòa tan trong nguyên liệu thoát ra ngoài dung dịch như acid ascorbic và fructose Hơn nữa, sự có mặt của lớp cô đặc

có thể tác động đến sản phẩm trong quá trình chế biến bổ sung hay tồn trữ sau đó Ví dụ, tốc độ sấy chậm hơn sau khi xử lý thẩm thấu

điều này ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm Đồng thời cũng giữ được màu sắc của thực

phẩm, cải thiện tính chất cảm quan tốt hơn

Cầu sinh chất

Thành tế bào

Tế bào chất Không bào

Con đường Apoplast (thông qua tế bào) Con đường Symplast (thông qua tế bào chất)

Hình 4 Con đường vận chuyển Apoplast và Symplast

- Suốt quá trình thẩm thấu tách nước, sản phẩm được ngâm trong dung dịch thẩm thấu nên hạn chế được sự tiếp xúc với oxy Do đó không cần sử dụng sulphur dioxide hoặc tẩy trắng để bảo vệ chống lại sự biến đổi màu do emzym hoặc do oxy hóa

- Lợi ích chính của tiến trình này là nó đòi hỏi ít năng lượng Điều đáng quan tâm là không cần sử dụng nhiệt trong giai đoạn này do quá trình tách nước mà không cần sự chuyển pha

2.3.5 Ảnh hưởng của các thông số chế biến đến sự truyền khối

Các thông số ảnh hưởng đến sự truyền khối bao gồm: nồng độ và nhiệt độ dung dịch thẩm thấu, sự khuấy, tỷ lệ thực phẩm/ dung dịch thẩm thấu, cấu trúc thực phẩm (độ rỗng, ), hình dạng và kích thước, loại và khối lượng phân tử chất tan thẩm thấu, áp suất Việc lựa chọn các thông số này cũng tùy thuộc vào mục đích cuối cùng của sản phẩm được ngâm thẩm thấu

* Yếu tố nồng độ và nhiệt độ

Tốc độ tách nước thẩm thấu gia tăng theo cả hai thông số nồng độ và nhiệt độ của dung dịch thẩm thấu Từ những nghiên cứu chỉ ra rằng lượng chất tan thấm vào nguyên liệu tăng lên khi tăng nhiệt độ dung dịch thẩm thấu và giảm khi tăng nồng độ dung dịch Khi nồng

độ dung dịch càng tăng thì độ nhớt cũng tăng theo, điều này tác động đến sức đối kháng và

tính thấm chất tan lên bề mặt chung giữa dung dịch và mẫu

Ở nồng độ thấp, chất tan từ dung dịch thấm vào sâu lớp nguyên liệu hơn trong khi ở nồng

độ cao sẽ dẫn đến sự mất nước diễn ra nhanh hơn (Rastogi, 2002)

* Yếu tố khuấy trộn

Tốc độ tách nước cũng tăng khi mức độ khuấy tăng Khuấy trộn thực sự là một trong những nhân tố chìa khóa Với một mức độ khuấy vừa phải sẽ loại trừ hoặc làm giảm đến mức tối thiểu những tác động trên bề mặt chất lỏng đến sự truyền khối (Rastogi, 2002)

* Thành phần của dung dịch thẩm thấu

Thành phần của dung dịch là một nhân tố chìa khóa khác trong tách nước thẩm thấu Sucrose hoặc NaCl được sử dụng phổ biến, nhưng bất kỳ chất tan hoặc dung dịch hòa tan nào có thể trộn lẫn với nước đều có thể được sử dụng (như dextrose, syrup tinh bột, ethanol, polyol)

Sự thấm được thuận lợi hơn với chất tan có khối lượng phân tử thấp, trong khi hiệu quả tách nước được gia tăng bởi chất tan khối lượng phân tử cao Vì vậy, việc sử dụng kết hợp hai hoặc nhiều chất tan được đề nghị (Raoult-Wack, 1994)

Ứng dụng việc pha dung dịch thẩm thấu kết hợp đường – muối vừa tách được một lượng

nước và vừa làm mặn thịt nạc và mỡ cá Tương tác đường – muối cũng giúp hạn chế sự thấm muối vào sản phẩm Ở nồng độ đường thấp, sự thấm muối tăng tuyến tính như là một

hàm của nồng độ muối Ở nồng độ đường cao, sự thấm muối không phụ thuộc vào nồng

độ muối (Raoult-Wack, 1994)

* Yếu tố hình dạng, kích thước, tỷ lệ

Nếu thực phẩm có kích cỡ càng lớn, nó sẽ tách nước càng chậm vì chiều dài đường khuếch tán càng lớn Các mẫu nhỏ sẽ tách nước nhanh hơn Hình dạng của vật liệu cũng là một nhân tố quan trọng khác Sự mất khối lượng và thu chất khô tăng tỷ lệ với tỷ số diện tích

bề mặt/ chiều dài đặc trưng (Rastogi, 2002)

2.3.6 Các phương pháp tăng tốc độ truyền khối

Xử lý thẩm thấu làm tăng lượng nước mất hơn là lượng tăng chất tan do sự thoát nước và tăng chất tan diễn ra bởi cơ chế khác nhau Lượng chất tan tăng phần lớn là do quá trình khuếch tán trong khi lượng nước thoát ra là nhờ vào cơ chế thẩm thấu

Nói chung, tách nước thẩm thấu là một quá trình chậm, do đó, cần có các phương pháp làm tăng sự truyền khối mà không gây ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng Có các phương pháp khác nhau để tăng tốc độ truyền khối như áp dụng áp suất thủy tĩnh cao, các xung

điện trường cao tần, sóng siêu âm, chân không và lực ly tâm

Áp dụng áp suất thủy tĩnh cao: Khi thực phẩm được tiền xử lý với áp suất thủy tĩnh cao, dẫn đến sự phá vỡ tế bào làm tăng sự tách nước và thu chất khô trong quá trình tách nước thẩm thấu

Kết quả chỉ ra rằng mặc dù có sự tăng trong việc giảm lượng nước trong mẫu khi xử lý trong điều kiện chân không, nhưng sự tăng ở đây không đáng kể Tuy nhiên, một lượng tăng đáng kể của lượng chất khô hòa tan Điều này là do khi áp suất thấp thì tác động tới

sự thấm đầy của mao mạch của mẫu, hoạt động của áp suất mao dẫn làm tăng sự tách nước, đặc biệt trong sản phẩm độ rỗng cao Nghiên cứu cho thấy hệ thống chân không thì không thích hợp cho việc cải thiện lượng nước thoát ra, mà thay vào đó là làm tăng lượng chất khô hòa tan thấm vào, việc này chỉ ra rằng hệ thống chân không thì chỉ hữu dụng khi mục đích là tăng lượng chất tan thấm vào và không cần thiết khi mục đích ban đầu là giảm lượng nước

2.3.7 Quản lý dung dịch thẩm thấu và việc tái sử dụng

Trong quá trình tách nước thẩm thấu, một trong những vấn đề cần quan tâm là việc xử lý dung dịch thẩm thấu sau khi dùng Đây là loại chất thải công nghiệp chứa lượng chất hữu

cơ cao, ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái nên việc đưa tách nước thẩm thấu vào quá trình công nghiệp hóa thật sự là một khó khăn Không chỉ là vấn đề môi trường, việc loại

bỏ dung dịch thẩm thấu chỉ sau một lần sử dụng còn có tác động lớn đến giá thành sản phẩm Lượng dung dịch thẩm thấu sử dụng có thể tích càng lớn thì càng làm tăng giá

thành của sản phẩm Hơn nữa, những chất tan thoát ra từ nguyên liệu vào dung dịch thẩm thấu có thể mất nếu dung dịch thẩm thấu không được tái sử dụng hoặc dùng để chế biến thành một sản phẩm mới Qua đó thấy được để công nghệ tách nước thẩm thấu kinh tế và thân thiện với môi trường hơn thì việc tái sử dụng thật sự quan trọng Tái sử dụng dung dịch thẩm thấu là nhằm đưa dung dịch đã sử dụng về nồng độ ban đầu để giữ khả năng tách nước của nó và giảm thể tích của dung dịch thẩm thấu sử dụng trên mỗi đơn vị sản phẩm

Dung dịch thẩm thấu trở nên loãng hơn bởi lượng nước thoát ra từ nguyên liệu và một phần chất tan từ dung dịch thấm vào nguyên liệu Mức độ loãng của dung dịch phụ thuộc vào tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung dịch ngâm Ở tỷ lệ cao, tức là 1:10, sự pha loãng sẽ thấp và thể tích dung dịch tăng không đáng kể, tuy nhiên ở tỷ lệ cao như 1:2 thì thể tích dung dịch có thể tăng lên vài phần trăm Nhiều nghiên cứu trên những loại nguyên liệu khác nhau cho thấy hiệu quả của việc tái sử dụng dung dịch sau khi đã được điều chỉnh trở

về nồng độ chất khô giống như ban đầu cho thấy dung dịch thẩm thấu khi được tái sử dụng

đến một mức độ nào đó vẫn duy trì được khả năng tách nước cho nguyên liệu Nhưng sau

đó thì ảnh hưởng đến độ giảm khối lượng của nguyên liệu và tốc độ thoát nước nên tốt

nhất là tái sử dụng với số lần cụ thể Mặc khác, một phần chất khô hòa tan thoát ra từ nguyên liệu ra ngoài dung dịch đã làm thay đổi tính chất lý hóa, cảm quan của dung dịch Hơn nữa, những mảnh nguyên liệu, hạt có thể hiện diện trong dung dịch sau khi sử dụng

Và cuối cùng, dung dịch trở thành môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển

Những nghiên cứu gần đây tập trung chủ yếu vào sự phát triển những loại nguyên liệu đòi hỏi sử dụng lượng dung dịch thẩm thấu ít nhất hoặc ứng dụng thanh trùng, lọc thô và khử màu trong xử lý dung dịch tái sử dụng Điều kiện vệ sinh của dung dịch là điều đầu tiên của tiến trình tái sử dụng Dung dịch có thể nhiễm vi sinh từ nhiều nguồn khác nhau nhưng

độ hoạt động của nước từ 0,9 – 0,95 giới hạn sự phát triển của vi khuẩn và nấm men Quá

trình ngâm nguyên liệu vào dung dịch sẽ làm dung dịch thẩm thấu nhiễm nấm mốc, nấm men và vi khuẩn lactic Mật số vi sinh vật của dung dịch thẩm thấu từ 102 -105 cfu/ml sau một khoảng thời gian sử dụng Nhiệt độ thanh trùng vừa phải làm mật độ của dung dịch thẩm thấu giảm xuống giá trị khoảng 102 cfu/ml Dung dịch đường chứa acid và protein dưới tác động của nhiệt sẽ gây ra phản ứng hóa nâu không enzyme Sự hiện diện của 5-(hydroxymethyl)-2-furfuraldehyde (HMF) trong dung dịch là chất chỉ thị sự hiện diện của phản ứng Maillard

Để tái sử dụng dung dịch thẩm thấu, có 2 phương pháp được đưa ra là bốc hơi hoặc thêm

lượng chất tan Khi quá trình tách nước thẩm thấu xảy ra, dung dịch trở nên loãng hơn kéo theo động lực cho quá trình tách nước giảm, làm tăng thời gian yêu cầu để đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn do đó cần thiết lập lại động lực ban đầu

Trường hợp dung dịch thẩm thấu là dung dịch đường và được dùng trong xử lý trái cây, dung dịch có thể tái cô đặc bằng nhiệt hoặc thêm đường Tuy nhiên càng về sau dung dịch trở nên sậm màu hơn do bị đun nóng nên thường được tái cô đặc một bằng cách thêm

đường và sử dụng sulfur dioxide để làm sáng màu hơn Dung dịch đường thì không thể giữ

hơn 6 – 7 ngày do chúng gần như bị lên men Bolin và cộng sự (1983) đã nghiên cứu quá trình tách nước thẩm thấu của táo và chỉ ra rằng dung dịch đường có thể tái cô đặc trong

điều kiện chân không và tái sử dụng ít nhất 5 lần mà không ảnh hưởng đến chất lượng của

trái, tuy nhiên dung dịch tái cô đặc có sự biến đổi về tính chất lý hóa như ngày càng sậm màu hơn Mặc khác, Valdez-Fragoso và cộng sự (1998) đã nghiên cứu quá trình tách nước thẩm thấu táo bằng dung dịch đường sucrose được tái cô đặc bằng thêm đường và sử dụng

20 lần, và những biến đổi xảy ra là sự tăng độ đục, dung dịch sậm màu và tăng lượng chất khô không tan Dung dịch thẩm thấu sau vài lần sử dụng phải bỏ đi Dung dịch đường sau khi không còn khả năng sử dụng cho tách nước thẩm thấu có thể:

Làm siro cho trái cây đóng hộp

Sản xuất mứt

Hòa với nước trái cây

Sản xuất nước ngọt trái cây

Sản xuất mùi tự nhiên

Trường hợp dung dịch thẩm thấu là dung dịch muối được dùng trong xử lý rau, có thể

được tái cô đặc bằng phương pháp bốc hơi và tái sử dụng được nhiều lần

Nhưng những phương pháp này không thể áp dụng cho dung dịch chứa hỗn hợp chất tan là

do không thể ước lượng được chính xác lượng chất tan cần thêm vào Một vài nghiên cứu

áp dụng thẩm thấu ngược để xử lý loại dung dịch này

Dung dịch sau khi đã sử dụng mà không được dùng lại sẽ trở thành chất thải Lượng carbonhydrate cao và sự hiện diện của những nguyên liệu hữu cơ khác trong dung dịch thẩm thấu đòi hỏi nhu cầu oxy sinh học cao (BOD5) Mặc dù vậy việc sử dụng lại dung dịch thẩm thấu vẫn góp phần mang hiệu quả trong việc bảo vệ môi trường và tăng hiệu quả kinh tế, giảm chi phí trong quá trình chế biến (Justyna Warczok, 2005)

2.4 Nấm men

2.4.1 Cấu tạo và sinh sản của nấm men

Nấm men có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản bằng cách nẩy chồi và phân cắt

Tế bào nấm men có thể có hình trứng (men bia), hình elip (men rượu vang), hình cầu (Torulopsis), hình gậy (Candida), hình quả chanh Kích thước của tế bào nấm men khoảng

8 - 15µ m

Nấm men sinh sản chủ yếu bằng hình thức nảy chồi Tế bào mẹ nảy sinh ra thành một chồi nhỏ rồi lớn dần lên và sẽ tách ra Quá trình này xảy ra khoảng 2 giờ Ở một số giống nấm men, tế bào con không tách rời mà kết thành chuỗi Đặc tính này có ở các nấm men tạo màng (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2006)

2.4.2 Dinh dưỡng của nấm men

Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt tế bào và sau đó khuếch 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, 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 nguyên tử lượng thấp và hoà tan trong nước, một phần các chất dinh dưỡng chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (protid, glucid, lipid…) trong tế bào và xây dựng thành tế bào mới Nước trong nấm men gồm hai dạng: dạng tự do bám ở ngoài màng tế bào khoảng 28% và dạng kết hợp khoảng 47% Thành phần các chất không phụ thuộc vào giống nấm men

Nấm men cũng giống như các cơ thể thực vật khác cần oxi, cacbon, nitơ, phospho, kali, magiê…

2.4.3 Cơ chế của quá trình lên men

Thông thường, khi lên men, mật số tế bào nấm men phải nhiều hơn 1 triệu/ml dung dịch lên men Do diện tích của tế bào nấm men lớn nên khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng rất mạnh Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác được hấp thụ trên bề mặt nấm men sau đó khuếch tán qua màng vào bên trong, tạo ra rượu và CO2

Rượu etylic tạo thành sẽ khuếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm men Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên tốc độ khuếch tán rất nhanh CO2 cũng hòa tan trong môi trường nhưng sự hòa ta không lớn Vì thế, CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt trạng thái bão hòa Khi đó, CO2 bám xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí Tế bào nấm men thường dính liền nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên thành túi lớn, đến lúc nào đó sẽ có sự chênh lệch khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên Khi nổi lên, do

có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho CO2 phóng thích ra bên ngoài Lúc này, khối lượng riêng của nấm men đủ lớn trở lại nên chúng chìm xuống Quá trình tế bào nấm men nổi lên rồi chìm xuống diễn ra liên tục làm cho nấm men từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạng thái động, gia tăng khả năng tiếp xúc của tế bào với môi trường, điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ hơn, khi đó,

sẽ gia tăng tốc độ lên men Khí CO2 ức chế quá trình lên men nhưng trong quá trình thoát

CO2 làm tăng khả năng lên men của tế bào nấm men (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2006)

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

* Nồng độ đường

Nấm men chỉ có khả năng lên men đường thành rượu, trong khoảng nồng độ đường từ

10-18 %, nồng độ cao sẽ ức chế hoạt động của nấm men Tương tự, nồng độ đường thấp cũng giảm năng lực lên men

* Nồng độ rượu

Nồng độ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của nấm men Với các điều kiện ban đầu thì nồng độ rượu 1% chưa ảnh hưởng đến nấm men nhưng 4 - 6% thì bắt đầu có

ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men

* Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có tác động mạnh mẽ đến hoạt động của nấm men Trong quá trình lên men, nấm men chịu được giới hạn nhiệt độ khá rộng (1- 45 oC), nếu quá 50 oC nấm men sẽ chết

* Ảnh hưởng của pH

Nấm men có thể phát triển trong môi trường pH = 2-8 nhưng thích hợp nhất là pH = 4 - 4,5; vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2 và cao hơn Khi pH < 4,2 chỉ có nấm men phát triển pH = 3,8 là điều kiện tối ưu cho hoạt động của nấm men (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2006)

* Ảnh hưởng của oxy

Nấm men là vi sinh vật kị khí không bắt buộc Nếu trong môi trường không có O2, nấm men sẽ lên men đường tạo thành rượu và CO2, ngược lại thì sản phẩm tạo thành là CO2 và

H2O đồng thời tăng sinh khối

CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Địa điểm thời gian

Địa điểm: phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm – khoa Nông nghiệp và Sinh

học ứng dụng – Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian: tháng 1 đến tháng 4 năm 2011

- Máy cắt lát (S2, Ohmichi, Japan)

- Cân phân tích độ chính xác ± 0,0001 g (AR2140, Ohaus, USA)

- Tủ sấy chân không (Thermaline, Japan)

- Khúc xạ kế độ chính xác ± 1 (Atago, Japan)

- Kính hiển vi

3.1.5 Phương pháp phân tích:

Số liệu phân tích thống kê bằng Microsoft Excel và Statgraphics Centurion XV

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ cà chua : dung dịch đối với quá trình thẩm thấu tách nước

a Mục đích thí nghiệm

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cà chua : dung dịch lên quá trình truyền khối của cà chua và dung dịch thẩm thấu theo thời gian ngâm

b Bố trí thí nghiệm:

Thí nghiệm bố trí 2 nhân tố với 3 lần lặp lại

Nhân tố A: tỷ lệ cà chua: dung dịch

A1: 1:6