Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm nước táo lên men bổ sung caramen

Do đó bên cạnh việc bảo quản trái cây tươi thì việc chế biến các loại trái cây cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng nhằm nâng cao giá trị sử dụng của các loại trái cây và phù hợp với nhu c

Em chân thành biết ơn quý thầy cô giáo trong khoa Chế Biến đã truyền đạt cho

em những kiến thức quý báu trong thời gian qua Xin cảm ơn các cán bộ các phòng,

bộ môn: Công Nghệ Thực Phẩm, Công Nghệ Chế Biến, Hóa Sinh - Vi Sinh, khoa Chế Biến, trường Đại Học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành

đề tài

Em cũng xin cám ơn gia đình, bạn bè, các anh chị khóa trước đã động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày 15 tháng 6 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Khuyên

MỞ ĐẦU

Trái cây tươi không những là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mà còn là thực phẩm tươi phục vụ trực tiếp trong đời sống hàng ngày như cung cấp vitamin, acid hữu cơ, muối khoáng…cho con người Do nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm nên việc bảo quản trái cây tươi là rất khó, dễ bị thối, hỏng sau khi thu hoạch và vận chuyển làm giảm phẩm chất ban đầu của trái cây Do đó bên cạnh việc bảo quản trái cây tươi thì việc chế biến các loại trái cây cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng nhằm nâng cao giá trị sử dụng của các loại trái cây và phù hợp với nhu cầu, thị hiếu của người tiêu dùng, đồng thời tạo ra ngành sản xuất mới góp phần tạo việc làm ổn định

và tăng thu nhập làm cho người dân

Từ lâu chúng ta đã biết chế biến trái cây bằng nhiều phương pháp tạo ra các sản phẩm khác nhau nhưng vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho con người như: sản phẩm trái cây ướp đường, trái cây nấu chín, mứt trái cây sấy khô, dịch trái cây lên men để tạo ra các sản phẩm rượu, nhưng việc chế biến trái cây

để tạo ra sản phẩm nước giải khát lên men có độ cồn thấp thì còn rất ít Mỗi loại trái cây sau khi lên men đều có hương vị thơm ngon riêng biệt cho ta cảm giác sảng khoái Nước ta là xứ sở của các loại trái cây nhiệt đới như: nho, xoài, dứa, mít… có thể nói đây là nguồn nguyên liệu đa dạng phong phú cho việc nghiên cứu và chế biến các loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp

Nước giải khát lên men từ táo tây bổ sung caramen là một sản phẩm hoàn toàn

mang tính tự nhiên, là một loại NGK sử dụng nấm men saccharomyces lên men từ

dịch chiết trái táo tây tạo rượu etylic và CO2 Nhờ đó khi uống ta có cảm giác mát lạnh nhờ CO2, vị thơm nồng của rượu etylic và táo tây Điều đặc biệt là trong quá trình sản xuất không sử dụng hóa chất bảo quản, không màu thực phẩm, phù hợp với

xu hướng tiêu dùng hiện đại Đây là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, rất tốt cho sức khỏe nếu uống điều độ, rất thích hợp cho người tiêu dùng đặc biệt là giới trẻ, phù hợp cho cả người già và phụ nữ

Từ những ý tưởng trên, được sự đồng ý của khoa Chế Biến, bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, ThS.Trần Thanh Giang em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài

“Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm nước táo lên men bổ sung caramen”

Mục đích của đề tài

- Xây dựng quy trình chế biến thử nghiệm nước giải khát lên men dịch táo tây

- Xác định hàm lượng đường, pH, tỷ lệ nấm men bổ sung, thời gian lên men

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Là cơ sở cho việc áp dụng vào việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm nước giải khát lên men từ nhiều loại trái cây khác

- Thành công của đề tài sẽ ra được các thông số thích hợp cho quy trình sản xuất, nhằm áp dụng vào sản xuất với quy mô công nghiệp, tạo ra sản phẩm mới, làm

đa dạng hóa sản phẩm đồ uống

- Tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào mà thiên nhiên đã ban tặng cho đất nước Việt Nam, tạo nguồn thu nhập ổn định cho người dân

- Trong quá trình học tập, tìm hiểu và nghiên cứu để thực hiện đề tài này em đã

cố gắng nhiều Song, do trình độ hiểu biết còn hạn chế, một số điều kiện không cho phép và trong quá trình làm thí nghiệm không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em rất mong được sự xem xét, góp ý của thầy cô và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tình hình sản xuất NGK

Nước giải khát là loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng, cung cấp nguồn năng lượng lớn cho cơ thể Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống của con người

1.1.1 Tình hình sản xuất NGK trên thế giới

Ngành sản xuất NGK đang phát triển với tốc độ rất nhanh cả về chủng loại và

số lượng, nhanh chóng chiếm lĩnh và được thị trường chấp nhận trong suốt thế kỷ

XX Trong số đó phải kể đến các hãng sản xuất nước giải khát nổi tiếng như: Cocacola, Pepsicola, Nestle… với mặt hàng truyền thống là loại NGK pha chế từ: Đường, hương liệu, màu, CO2 và một số loại hoá chất khác

Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng NGK ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại NGK pha chế truyền thống sang sử dụng loại NGK có chứa các chất dinh dưỡng như các loại: axit amin, vitamin, muối khoáng…được sản xuất từ các loại trái cây Đây được coi

là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ XXI, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Hà Lan, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Úc, Thái Lan, Trung Quốc…đã và đang tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại NGK từ các loại trái cây như: Cam, dứa, xoài, sơri, ổi, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải…có chất lượng rất cao phù hợp với nhu cầu ngày càng cao của khách hàng

Theo dự đoán của các nhà chiến lược trong các loại NGK được sản xuất từ trái cây thì loại NGK lên men được đánh giá là mặt hàng “mạnh” trong tương lai và rất phù hợp với thế hệ trẻ vì đây là sản phẩm được đánh giá có giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật Cho đến nay đã có một số sản phẩm từ trái cây như: Bluebird, Treetop là các sản phẩm không cồn của Florida (Mỹ) được sản xuất từ 100% dịch trái nho, táo mà thành phần có nhiều loại vitamin, muối khoáng,

độ đường khoảng 15÷18% đóng trong hộp kim loại có dung tích 160÷180ml Một số sản phẩm có lượng cồn thấp (6%V) mang nhãn hiệu: Arbor Mist (Mỹ) được sản xuất từ rượu vang: Nho, dâu, đào có hàm lượng đường từ 12÷15% và nhiều loại vitamin, muối khoáng khác đã và đang được bán trên thị trường Việt Nam, được người tiêu dùng đánh giá cao

1.1.2 Tình hình sản xuất NGK trong nước

Việt Nam có khí hậu nóng và khô, nên nhu cầu sử dụng NGK rất lớn Hiện nay trên thị trường Việt Nam có rất nhiều sản phẩm NGK của các hãng nổi tiếng như Number one, Cocacola, Pepsicola và một số hãng sản xuất nhiều loại NGK với nhiều hương vị khác nhau (nho, mận….), nhưng đa số được pha chế từ đường và các hóa chất thực phẩm Những loại nước uống này hoàn toàn không có dinh dưỡng

mà chỉ có một ít năng lượng là đường, và nếu sử dụng đường hóa học lại còn có hại đối với sức khỏe người tiêu dùng

Mặc dù cho đến nay đã có một số công ty nước ngoài được cấp giấy phép đầu

tư và sản xuất NGK từ trái cây tại Việt Nam, song mức tiêu thụ bình quân của người Việt Nam mới chỉ đạt 0,16 lít/ người năm (là quá thấp so với nhiều quốc gia trong khu vực), trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất NGK từ trái cây ở Việt Nam lại

vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang có nguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp

NGK lên men từ dịch trái cây không qua chưng cất, có độ cồn thấp được xem

là loại nước uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì có chứa nhiều chất dinh dưỡng của trái cây NGK lên men chứa một lượng cồn thấp, nhiều người có thể uống được kể

cả phụ nữ và người già, cồn etylic trong NGK lên men tự nhiên rất tinh khiết Việc nghiên cứu để sản xuất NGK lên men từ trái cây là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và khu vực

1.2 Giới thiệu về táo tây

1.2.1 Nguồn gốc và đặc điểm

Táo tây, còn gọi là bôm (phiên âm từ tiếng Pháp: pomme) có danh pháp khoa

học là Malus domestica Loài cây thân gỗ này thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae) Đây

là một trong những loại cây ăn trái phổ biến nhất

a Cây táo tây

Cây táo tây có nguồn gốc ở Trung Á, hiện vẫn còn loài táo dại tổ tiên của táo tây mọc ở vùng này Táo trồng có năng suất và kích thước cây khác nhau, kể cả khi mọc từ cùng loại gốc ghép Có hơn 7500 giống táo trồng với nhiều đặc tính mong muốn Sản lượng táo tây năm 2005 trên toàn thế giới là trên 55 triệu tấn, tổng giá trị khoảng 10 tỷ đô la Mỹ Trong đó, sản lượng của Trung Quốc chiếm 35% Mỹ là nước có sản lượng táo cao thứ nhì, chiếm hơn 7.5% tổng sản lượng thế giới Thổ Nhĩ Kì, Pháp, Italia, và Iran cũng là những nước xuất khẩu táo hàng đầu

Cây táo tây cao khoảng 3÷12 m, tán rộng và rậm Đến thu cây rụng lá Lá táo hình bầu dục, rộng 3÷6 cm, dài 5÷12 cm; đầu lá thắt nhọn với cuống lá (petiole) khoảng 2÷5 cm Rìa lá dạng răng cưa

Hình 1.1: Cây táo tây

Trái táo tây chín vào mùa thu và thường có đường kính cỡ 5÷9 cm, ruột táo bổ

ra có năm "múi" (carpel) chia thành ngôi sao năm cánh, mỗi múi có 1÷3 hột

Hình 1.3: Quả táo tây

Tiết diện ngang quả táo cho thấy từ ngoài vào là vỏ mỏng (màu đỏ), thịt (trắng xanh), và ruột 5 múi với hột màu nâu

1.2.2 Thu hoạch và bảo quản táo tây

Thu hoạch táo tây tốt nhất khi quả chín Trong quá trình thu hái nên cắt để tránh ảnh hưởng đến quả non và cây Táo được bọc từng quả trong túi xốp hở để tránh dập trong quá trình vận chuyển và bảo quản Táo được bảo quản lạnh sẽ tươi lâu hơn là để ở nhiệt độ bình thường

1.2.3 Thành phần hóa học và vai trò của táo tây

1.2.3.1 Thành phần hóa học

Bảng 1.1: Bảng thành phần hóa học của táo

Nước 84.6% Đường chuyển hóa 7.5÷11.6%

Chất chát 0.025÷0.1 (mg/100g) Chất khoáng 0.4%

1.2.3.2 Công dụng của trái táo tây

Táo có nhiều công dụng đối với sức khỏe con người, cả về giá trị dinh dưỡng

và công dụng phòng, trị bệnh

• Giảm đau đầu

Táo có đầy đủ các vitamin C và khoáng chất, là nguồn dinh dưỡng khá tốt Uống nước táo ép và xoa nhẹ nước táo lên đầu và vùng thái dương có tác dụng làm giảm căng thẳng, bớt đau đầu

• Tăng cường trí nhớ

Uống nước ép từ quả táo có thể giúp cải thiện chức năng não và tốt cho các bệnh nhân Alzheimer (mất trí nhớ) Nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Massachusetts Lowell (Mỹ), nước ép táo có thể thúc đẩy việc sản sinh chất acetylcholine trong não vốn cần thiết cho trí nhớ Các nhà khoa học hy vọng với phát hiện này, trong tương lai các chế phẩm từ táo, nước ép từ quả táo có thể được xem là loại thuốc trị chứng mất trí nhớ hữu hiệu

• Giảm bệnh tim mạch, đột quỵ

Táo rất giàu pectin–một chất xơ hòa tan đã được biết đến để làm giảm cholesterol Ăn hai quả táo mỗi ngày đã giảm mức cholesterol trong máu đến 16%

Vì thế nó rất tốt cho việc giúp cho máu lưu thông và giảm chứng xơ vữa động mạch

Các chuyên gia dinh dưỡng khuyên rằng để giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, mọi người nên thêm vài quả táo vào trong chế độ ăn hàng ngày Quả táo còn

là lựa chọn tối ưu giúp ngừa chứng đột quỵ, nhất là đối với những người cao tuổi Các nhà khoa học đã tìm thấy sự liên quan rõ ràng rằng những người ăn táo đều thường ít bị đột quỵ hơn những người không ăn táo Ngoài ra ăn táo còn làm tăng lượng vitamin C có tác dụng gia tăng sức bền thành mạch máu và sức đề kháng của

cơ thể

• Chống lão hóa:

Các nhà khoa học đã so sánh 1500mg vitamin C với 1 quả táo nhỏ, kết quả là quả táo và lượng vitamin C này có lượng chất chống ôxy hóa như nhau Quả táo

tươi có lượng chất chống oxy hóa gấp 15 lần so với lượng vitamin C mỗi ngày nên dùng

• Ngăn ngừa ung thư:

Nghiên cứu của Finland’s National Public Health tại Helsinki (1994) ghi nhận các Flavonoids trong táo đóng một vai trò quan trọng trong việc làm giảm nguy cơ ung thư phổi Theo các nhà nghiên cứu Quercetin, một Flavonoid có nhiều trong táo, cung cấp 95% lượng Flavonoids tổng cộng mà các người thử nghiệm đã dùng

trong cuộc nghiên cứu Nguy cơ bị ung thư phổi trong nhóm ăn táo giảm được 58%

Nghiên cứu do Viện Ung thư Mỹ thực hiện trong 24 tuần trên chuột đã cho thấy, nước chiết xuất từ táo làm chậm quá trình tăng trưởng các khối u tuyến, nguyên nhân gây lên ung thư vú Càng ăn nhiều táo, các khối u này càng bị ức chế Đặc biệt, nếu ăn những quả táo còn nguyên vỏ thì hiệu quả ngăn ngừa bệnh sẽ cao hơn nhiều khi gọt vỏ

• Chống béo phì:

Táo chứa nhiều chất xơ, kali, magiê giúp điều chỉnh lượng đường trong máu, rất tốt cho bệnh nhân tiểu đường Nó cũng giúp ngăn chặn sự gia tăng đột ngột hoặc giảm mức đường huyết thanh

Có tác dụng tiêu mỡ, giảm cân bởi chất béo trong táo không đáng kể, hầu như không chứa protein nên cung cấp ít calo (trung bình 100 gram chỉ có 60 calo) Và có hàm lượng acid malic ít và lại phân tán dễ dàng trong cơ thể nên là cách giảm béo hữu hiệu Ăn mỗi ngày 2 quả có tác dụng giảm béo và chất mỡ dư thừa của cơ thể

• Tốt cho ruột và hệ tiêu hoá:

Nước táo ép mang lại hiệu quả tích cực cho đường ruột Nghiên cứu mới đây cho thấy chất pectin trong táo và chất polyphenol trong nước táo là những hợp chất quan trọng tạo nên các chất chống ung thư trong suốt quá trình lên men tại đường ruột

• Tốt cho phổi

Phổi bị ảnh hưởng bởi khói thuốc, khói bụi, không khí ô nhiễm và phấn hoa gây bệnh hen suyễn và các bệnh về phổi Để bảo vệ phổi, ngoài việc tập thở sâu mỗi ngày, ăn táo hàng ngày cũng rất tốt cho phổi Nghiên cứu tiến hành trong 5 năm với hơn 2.500 nam giới xứ Wales đã rút ra kết luận rằng những người ăn trên 5 quả táo mỗi tuần có thể cung cấp nhiều không khí cho phổi hơn những người không ăn quả táo nào Các chuyên gia tin tưởng rằng chất chống ôxy hoá trong những quả táo giúp giảm sự phát triển các bệnh về phổi

1.3 Tổng quan về quá trình lên men

Lên men là quá trình trao đổi cơ chất dưới tác dụng của enzyme tương ứng gọi

là chất xúc tác sinh học Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người

ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên, có hai hình thức lên men là lên men yếm khí và lên men hiếu khí

Lên men NGK là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành etanol và CO2

1.3.1 Tác nhân lên men

Tác nhân chính của quá trình lên men nước giải khát là nấm men

Saccharomyces cerevisiae Dựa vào đặc tính của quá trình lên men mà nấm men

được chia làm 2 dạng chính:

- Nấm men nổi: Gây ra sự lên men nổi, lên men ở nhiệt độ cao từ 20÷28oC Quá trình lên men nhanh, tạo thành nhiều bọt, do tác dụng thoát khí CO2 nhiều nên trong thời gian lên men nấm men nổi trên mặt hoặc lơ lửng trong dịch lên men và

chỉ lắng xuống đáy thành một lớp xốp khi quá trình lêm men kết thúc

- Nấm men chìm: Quá trình lên men chậm ở nhiệt độ 5÷10oC, CO2 thoát ra ít trong quá trình lên men, nấm men ở đáy thùng lên men

1.3.2 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 cho vào lượng nấm men là khác nhau Thường khi lên men lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bào trong 1ml dịch lên men Vì diện tích bề mặt của tế bào nấm men lớn (do số lượng tế bào nấm men lớn) nên khả năng hấp thụ các chất của tế bào nấm men là rất lớn Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác có trong môi trường lên men đầu tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó được khuếch tán vào trong tế bào nấm men Rượu

và CO2 được tạo thành theo phản ứng tổng quát sau:

C6H12O6 + 2ADP + 3H 3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + H2O

Như vậy sự lên men chuyển đường thành rượu là một dãy quá trình oxy hóa khử có enzyme trong tế bào nấm men tham gia Đầu tiên tế bào nấm men hấp phụ đường và chất dinh dưỡng khác lên bề mặt của nó Sau đó các chất khuếch tán qua màng bán thấm vào trong tế bào Nước có thể ra vào tự do nhưng đường và các chất tan khác đã vào tế bào rồi thì không cho ra Trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men, đường được chuyển hóa thành ethanol và CO2 Ethanol và CO2 tạo thành được thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường Ethanol hòa tan vô hạn trong nước Lúc này môi trường lên men nhanh chóng được bão hòa bởi khí CO2, khí CO2

hấp phụ trên bề mặt của tế bào nấm men tạo thành như một cái phao, thắng được trọng lực của tế bào, cả bọt khí và nấm men nổi lên Khi đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức săng bề mặt nên chúng bị vỡ làm cho bọt khí CO2 thoát ra ngoài Lúc này tế bào nấm men sẽ bị chìm xuống, quá trình cứ diễn ra liên tục nên tế bào nấm men chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và môi trường nên làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh, mạnh hơn, như thế 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

Hình 1.4: Sơ đồ lên men ethanol

Lên men ethanol được chia làm hai thời kỳ:

- Thời kỳ cảm ứng: Là thời kỳ đầu hướng phản ứng xảy ra theo chiều (a) Lúc này sản phẩm là glyxerin Bởi vì lúc này hàm lượng axetaldehyt (CH3CHO) chưa có nhiều để nhận hydro của alcoldehydrogenaza mà hydro lại chuyển đến cho photphoglyxeraldehyt tạo photphoglyxerin, sau đó photphoglyxerin bị thủy phân giải phóng axit photphoric và glyxerin

- Thời kỳ tĩnh: Lúc này lượng axetaldehyt đã hình thành nhiều, nên hydro từ alcoldehydrogenaza lại chuyển sang axetaldehyt (CH3CHO) theo chiều phản ứng (b), lúc này sản phẩm chủ yếu là ethanol và CO2

CH2OP CHOH CHO

CH2OP CHOH

CH2OH

CH2OP CHOH COOH

CH2OH CHOH

CH2OH

-P Photphoglyxeryl

C6H12O6

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Trong sản xuất, ngoài việc lựa chọn chủng nấm men người ta còn phải nghiên cứu các điều kiện phù hợp nhất để đạt được hiệu suất lên men cao Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men gồm:

a Ảnh hưởng của nồng độ đường

Nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản đặc biệt là maltose và saccarose Trong dịch len men ngoài đường ra, phải bổ sung thêm một số thức ăn cần thiết cho nấm men như các muối amôn, các muối photphat và đạm như urê Nồng độ đường thích hợp từ 18÷22%, nếu cao hơn thì khả năng lên men giảm và ngược lại nếu nồng độ đường thấp sẽ không tạo điều kiện cho quá trình lên men Thường ở nồng độ đường từ 30÷35% thì sự lên men bị đình chỉ do nồng độ đường quá cao sẽ gây áp suất thẩm thấu lớn, phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của nấm men

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động sống của nấm men, cụ thể ở đây là

nấm men saccharomyces cerevisiae trong quá trình lên men NGK Lên men NGK

thích ứng ở nhiệt độ 28÷30oC, ở nhiệt độ 50oC trở đi và dưới 0oC thì nấm men không hoạt động Trong thực tế người ta có thể lên men ở nhiệt độ trong khoảng 4÷28oC tùy theo yêu cầu của người sử dụng

c Ảnh hưởng của pH môi trường

pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men NGK Nấm men có thể phát triển trong môi trường pH từ 2÷8 nhưng thích hợp nhất là từ 4÷4.5 Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4.2 và cao hơn, khi thấp hơn mức này chỉ có nấm men có thể phát triển được Vì thế trong quá trình lên men nên điều chỉnh pH ≤ 4 Khi pH = 8 thì nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh

Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men người ta thường bổ sung vào môi trường lên men một loại axit không gây ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men Thực tế người ta hay dùng axit citric để điều chỉnh pH

d Ảnh hưởng của oxy

Oxy là thành phần quan trọng trong giai đoạn phát triển sinh khối của tế bào nấm men Tuy nhiên nó là nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm trong các công đoạn

kế tiếp

Lên men NGK là một quá trình lên men yếm khí, nhưng lên men trong giai đoạn đầu nhất thiết phải cho dịch lên men tiếp xúc với oxy để cho nấm men sinh trưởng và phát triển (tăng sinh khối) Nhưng oxy chỉ cần có ít trong giai đoạn đầu, khi dịch lên men đã đạt số lượng tế bào nấm men, thì ngăn chặn dịch lên men tiếp xúc với oxy để nấm men tiến hành quá trình lên men chuyển hóa đường thành rượu

và CO2

e Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO 2

Rượu và CO2 có tác dụng kìm hãm sự sinh trưởng và khả năng lên men của nấm men Sự sinh trưởng của nấm men bị chậm lại khi nồng độ rượu có trong môi trường lên men là 2%, từ 4÷6% có ảnh hưởng xấu Khí CO2 ức chế sự lên men nhưng việc thoát khí CO2 lại có tác dụng tốt cho quá trình lên men Khi thoát khí

CO2 sẽ làm cho môi trường lên men luôn khuấy động, kéo dài trạng thái lơ lửng của

tế bào nấm men nên làm tăng quá trình lên men

f Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men

Số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lên men diễn ra tốt và hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm tốt hơn Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào quá ít thì tốc độ lên men chậm Sinh khối tế bào 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 vị lạ, phí một lượng nấm men đáng kể

1.3.4 Những kỹ thuật áp dụng chung cho lên men

a Chống oxy hóa nước quả

Nếu dịch quả tiếp xúc với oxy của không khí sẽ gây ra hiên tượng oxy hóa dịch lên men ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Vì thế cần có những biện pháp phồng chống

Sau đây là một số biện pháp phồng chống:

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

• Cần có công đoạn phân loại, lựa chọn nguyên liệu khi đưa vào sản xuất

• Vừa tách dịch xong cần tiến hành lên men ngay

• Dùng những biện pháp lý hóa để hạn chế oxy hóa

• Chứa dịch trong thiết bị có CO2 thay cho O2

• Xử lý nhiệt cũng là một biện pháp chống oxy hóa có hiệu quả

• Bổ sung vitamin C

b Theo dõi quá trình lên men

Kỹ thuật theo dõi quá trình lên men là công việc rất quan trọng, nếu không được theo dõi chu đáo có thể dẫn đến hỏng cả mẻ lên men hoặc sản phẩm sẽ kém chất lượng Do đó phải tạo điều kiện cho quá trình lên men diễn ra nhanh để tránh cho vi sinh vật phát triển làm hỏng sản phẩm Theo dõi quá trình lên men bằng cách theo dõi lượng bọt khí bay lên, nếu thấy tốc độ lên men chậm thì cần bổ sung thêm nấm men ngay

1.3.5 Các vi khuẩn có hại cho quá trình lên men

Dịch lên men không chỉ là môi trường dinh dưỡng cho nấm men mà còn có các

vi sinh vật khác Các vi sinh vật nếu lẫn vào dịch lên men chúng sẽ biến đường thành các sản phẩm khác vì thế làm giảm hiệu suất lên men rượu Trong quá trình lên men rượu thường gặp các loại vi sinh vật sau:

b Vi khuẩn acetic

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

ưu trong khoảng 2÷35oC, tối đa 42oC Chúng phát triển tốt trong môi trường có alcol thấp, oxy hóa alcol thành axit acetic

c Vi khuẩn butylic và các vi sinh vật khác

Các vi sinh vật loại này không phát triển trong quá trình lên men vì pH tối thích của chúng nằm trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu Vì thế nhiễm khuẩn chủ yếu trong quá trình lên men là vi khuẩn lactic

1.4 Giới thiệu và ứng dụng enzyme pectinase

1.4.1 giới thiệu về enzyme pectinase

Trên thế giới người ta đã sử dụng rộng rãi nhiều loại enzyme khác nhau, trước hết là amylase, protease và pectinase Pectinase là tên gọi chung của phức hợp enzyme có khả năng phân giải pectin, một gluxit cao phân tử chứa nhiều ở thực vật

Riêng pectinase ở Liên Xô đã sản xuất và sử dụng 10.7%, chiếm 1.33% so với tổng số enzyme đã được sản xuất và sử dụng trên thế giới Đặc biệt ở Mỹ có công ty Rohm và Hoas độc quyền sản xuất pectinase Ở Pháp các hãng Rapidase sản xuất pectinase ở dạng xirô đóng trong hộp kim loại hoặc đựng trong túi polyetylen để tiện dùng và xuất khẩu Nhiều nước xã hội chủ nghĩa ở Đông Âu như Bungari, Hungari, Cộng Hoà Dân Chủ Đức, Rumani cũng sản xuất pectinase sử dụng trong sản xuất nước quả Pectinase là enzyme có ứng dụng lớn thứ 3 sau amylase và protease trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm Nó được dùng để tăng hiệu suất ép và làm trong nước quả, rượu quả Bởi lẽ khi có pectin thì khối quả nghiền

sẽ có trạng thái keo, do đó khi ép dịch quả không thoát ra được Nhờ pectinase phân giải các chất pectin đi mà dịch quả trong suất không bị vẩn đục và lọc dễ dàng Không những vậy, pectinase còn góp phần chiết rút các chất màu và những chất hoà tan nữa, do đó làm tăng thêm chất lượng của sản phẩm

Các pectinase chia thành 2 nhóm :

* Pectinase (pectinmelylestease) (pectinhydrolase) (mã số EC 3.1.1.11)

Là các enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết este trong phân tử pectin hoặc axit pectinic (các axit polygalacturronic được este hoá nhờ rượu metylic ở mức thấp), khi toàn bộ các nhóm metoxyl đều bị tách khỏi cơ chất thì sản phẩm tạo thành là methanol và các axit polygalacturonic Sự thuỷ phân chỉ xảy ra ở các liên kết ester kề liền với các nhóm cacboxyl tự do

Như vậy số liên kết este trong phân tử pectin và axit pectinic có thể bị thuỷ phân hoàn toàn hoặc một phần

Hình 1.5: Sơ đồ tác dụng của pectinmetylestease lên hợp chất pectin

…

* Polygalacturonase (polygalacturonit-glucanohydrolase)(mã số EC 3.2.1.15)

Là các enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết 1 – 4 glucozit trong phân tử

pectin Có nhiều polygalacturonase có tính đặc hiệu khác nhau:

¾ Polymetylgalacturonase tác dụng chủ yếu lên các este metylic của các axit

polygalacturonic Các enzyme này được chia thành hai nhóm nhỏ tuỳ theo vị trí liên kết glucozit bị cắt đứt dưới sự xúc tác của các enzyme đầu hay ở giữa mạch như:

+ Endo-glucozidaza – polymetylgalacturonase I: Xúc tác sự thuỷ phân các

liên kết glucozit nội mạch của các phân tử axit polygalacturonic được este hoá ở mức độ cao Hoạt tính của enzyme này bị giảm khi có mặt enzyme pectinesterase trong môi trường

Hình 1.6: Sơ đồ tác dụng của Endo-glucozidaza-polymetylgalacturonase I lên hợp chất pectin

+ Exo-glucozidaza – polymetylgalacturonase III: xúc tác sự thuỷ phân các liên

kết glucozit ở đầu mạch để tách từng gốc axit galacturonic ra khỏi phân tử pectin, bắt đầu từ đầu phân tử Enzyme này có ái lực với gốc axit galacturonic đã metoxyl

hoá nghĩa là phân cắt các liên kết 1 – 4 glucozit ở đầu mạch nằm giữa hai gốc axit

galacturonic có nhóm –OCH3

Hình 1.7: Sơ đồ tác dụng của Exo-glucozidaza-polymetylgalacturonase III lên hợp chất pectin

… COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOH COOH COOCH3 COOH

…

COOH COOCH3 COOH COOH COOH COOH COOH COOCH3

¾ Polygalacturonase là enzyme có tác dụng chủ yếu lên axit pectic (các axit

polygalacturonic không bị ester hoá) và axit pectinic (các axit polygalacturonic bị ester hoá ở mức độ thấp) Các enzyme này được chia làm hai nhóm dựa vào vị trí

liên kết glucozit bị cắt đứt

+ Endo-glucozidaza-polygalacturonase II: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucozit ở giữa mạch của các phân tử axit pectic hoặc axit pectinic, các enzyme có tác dụng ở vị trí liên kết đầu nhóm cacboxyl tự do

Hình 1.8: Sơ đồ tác dụng của Endo-glucozidaza-polygalacturonase II lên

axit pectinic

+ Exo-glucozidaza-polygalacturonase IV: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucozit ở đầu mạch của phân tử axit pectic hoặc axit pectinic Enzyme có ái lực

với các liên kết glucozit đầu mạch gần với nhóm cacboxyl tự do

Hình 1.9: Sơ đồ tác dụng của Exo-glucozidaza-polygalacturonase IV lên

axit pectinic

1.4.2 Ứng dụng của enzyme pectinase

Đã có nhiều nghiên cứu và kết quả áp dụng trong sản xuất nước quả và rượu vang cho thấy khi sử dụng enzyme pectinase cho hiệu suất nước quả và chất lượng rượu vang rất cao

Khi tiến hành ứng dụng enzyme trong sản xuất nước quả và sản xuất rượu vang, người ta đặc biệt quan tâm đến hai yếu tố có tính chất quyết định đến hiệu quả enzyme

- Nguyên liệu

- Khả năng xay, nghiền và làm nhỏ nguyên liệu

COOH COOH COOCH3 COOH COOH COOCH3 COOH

…

… COOCH3 COOH COOCH3 COOH COOH COOCH3 COOH

Nguyên liệu: không phải tất cả các loại quả đều có khả năng cho hiệu suất cao khi xử lý enzyme Khi sử dụng enzyme trong chế biến nước quả và chế biến rượu vang người ta phải đưa ra độ chín kỹ thuật cho phù hợp Khái niệm này khác hoàn toàn khác khái niệm độ chín kỹ thuật khi trong công nghệ người ta không sử dụng enzyme Độ chín kỹ thuật để sản xuất nước quả là giai đoạn chín của quả, đảm bảo tách dịch quả được tốt với sự tích tụ tối đa các chất có giá trị dinh dưỡng cao và hương vị thích hợp

Tuy nhiên cũng cần biết rằng, phần lớn hiệu suất dịch quả cao không trùng hợp với sự tích tụ các chất có giá trị dinh dưỡng Ở nhiều loại quả, khả năng thoát dịch quả không trùng với mức độ chín Nhiều khi quả thật chín, khả năng tích tụ chất dinh dưỡng cao nhưng lại không thuận lợi trong việc tách nước quả Chính

vì thế, từng loại quả, người ta phải tiến hành phân loại và xác định độ chín kỹ thuật riêng, sao cho phù hợp với việc sử dụng enzyme và thu hồi dịch quả

Công việc thứ hai sau khi phân loại quả, việc nhất thiết phải làm trước khi sử dụng enzyme là quả phải được làm sạch bằng cách rửa nhiều lần để loại bỏ những tạp chất, vi sinh vật Sau đó là các quá trình kỹ thuật như xé nhỏ, nghiền…để tăng khả năng tác động của enzyme và tăng hiệu suất thu nhận dịch quả

Khả năng làm nhỏ nguyên liệu: làm nhỏ nguyên liệu là khâu kỹ thuật rất quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả tác động của enzyme và hiệu suất thu nhận dịch quả cũng như chất lượng dịch quả

Tuỳ theo tính chất cơ lý và đặc điểm cấu tạo của từng loại quả, người chọn những phương pháp xử lý quả thích hợp như nghiền, cắt, chà và xé nhỏ…

Khi thực hiện một trong những phương pháp cơ học trên, một số tế bào sẽ bị phá huỷ, mất tính chất bán thấm, do đó việc chọn phương pháp cơ học làm nhỏ quả phù hợp với từng loại quả rất có ý nghĩa công nghệ Những đặc điểm kỹ thuật sử dụng enzyme cho từng loại quả và cho từng loại sản phẩm từ quả được trình bày chi tiết như sau :

+ Sử dụng enzym để sản xuất nước quả thanh trùng uống trực tiếp từ quả táo và

quả vải

Ngày nay, nước quả trong hoặc nước quả đục được sản xuất ở nhiều nước trên thế giới Tuỳ theo hàm lượng đường và axit có trong nguyên liệu, người ta chế biến nước quả có cho thêm đường hoặc axit hay không Đối với nước quả có hàm lượng đường và axit thấp, người thường bổ sung thêm đường và axit để điều chỉnh chất lượng cuối cùng của sản phẩm Hàm lượng pectin cao trong dịch quả thường không có lợi vì khi đó độ nhớt sản phẩm rất cao Việc thuỷ phân pectin có trong dịch quả còn làm cho những sản phẩm dịch quả trong không bị đục Tuy nhiên, việc xử lý pectin bằng các enzym pectinase không nên tiến hành phân giải pectin đến cùng mà cần phải giữ một lượng pectin nhất định trong sản phẩm nước quả Chính lượng pectin này sẽ giúp cho chất lượng nước quả tốt hơn

Trong sản xuất nước quả táo và quả vải, người ta sử dụng chế phẩm enzyme pectinase cho hiệu quả rất cao Khi xử lý nước quả ở 50oC trong 2 giờ, hiệu suất tách nước quả tăng được 20%, ở 37÷40oC sau 2÷4 giờ xử lý, hiệu suất tách nước quả tăng 20÷25% Các nghiên cứu và thực tế sản xuất đều cho thấy hiệu quả

xử lý nước táo rất cao Chính vì thế, việc ứng dụng enzyme pectinase được áp dụng

ở tất cả các nhà máy sản xuất nước táo trên thế giới Trong khi xử lý nước quả bằng enzyme pectinase, người ta thường cho thêm axit ascobic vào để chống quá trình oxy hoá của nước táo

Bảng 1.2: Hiệu suất xử lý nước táo và nước vải bằng chế phẩm pectinase

+ Sản xuất nước quả uống từ dâu tây, anh đào và phúc bồn tử

Người ta thường sản xuất cả dạng nước quả trong và nước quả đục từ loại trái cây trên Trong quá trình sản xuất, người thường cho thêm đường và điều chỉnh lại lượng axit cho phù hợp

Các loại nước quả này thường chứa nhiều pectin Do đó việc sử dụng các chế phẩm enzyme pectinase để loại bỏ khả năng gây đục cho nước quả trong cũng như ổn định và nâng cao chất lượng dịch quả là điều cần thiết

Người ta rửa sạch các loại quả trên bằng nước của vòi hoa sen Sau đó, các loại quả trên được đem chà thành dạng purê Quả nghiền được đun nóng ở nhiệt

độ đến 40÷45oC được cho vào máy trộn Tại đây nước quả được phối trộn với tỷ

lệ một phần nước quả và 10 phần nước enzyme có lượng enzyme 0,03% Riêng đối với nước dâu tây, người ta cho thêm vào 0.03% axit ascobic để làm chất chống oxy hoá Hỗn hợp này được giữ ở nhiệt độ 40oC trong thời gian 4÷8 giờ Nước quả sau

Loại nước quả Hiệu suất

(%)

Chất khô (%)

Độ acid (%)

Đường(%)

Pectin (%)

Chất chát (%)

đó được cho qua máy ép và được đun nóng lên 45oC Tiếp đó người ta đem nước quả ly tâm và cuối cùng là đem lọc qua máy ép lọc khung bản

+ Sản xuất nước quả từ nho

Nước uống từ trái nho là loại nước uống chủ yếu ở dạng trong Loại nước uống từ nho dạng trong thường được sản xuất nhiều ở hầu hết các nước châu Âu và châu Mỹ Tuy nhiên, hiện nay người ta cũng sản xuất nước uống từ nho dạng đục (chủ yếu từ nho có màu đỏ) Trong đó, Ý là nước sản xuất nước uống dạng đục nhiều nhất, sau đó là Pháp và Romani Nho là loại quả cho nhiều dịch và chứa nhiều đường Tuy nhiên, nước nho thường chứa nhiều thịt quả Trong thịt quả có nhiều pectin, dễ gây đục hoặc nếu thu nhận dịch quả trong thường không cho hiệu suất cao Chính vì thế người ta phải xử lý nước nho bằng chế phẩm pectinase Lượng enzyme pectinase được sử dụng trong trường hợp làm nát nho là 0.2% so với khối lượng nho trong sản xuất trong thời gian 3 giờ ở nhiệt độ 45oC Bằng phương pháp xử lý này người ta đã làm tăng hiệu suất thu nhận dịch nho từ 65.9 lên 77.3% đối với nho trắng và từ 66÷ 82.2% đối với nho đỏ

Đối với nho trắng nghiền kỹ, khi xử lý enzyme pectinase trong thời gian 2.5÷3 giờ ở nhiệt độ 40÷45oC, hiệu suất tăng 14÷18% Nếu tiếp tục xử lý nước quả sau giai đoạn xử lý trên thêm 4÷5 giờ ở nhiệt độ 40÷45oC, nước nho sẽ hoàn toàn trong

Ở giai đoạn làm trong dịch quả này, người ta đun nóng dịch quả ở giai đoạn 1 lên tới 90oC, sau đó người ta hạ nhiệt độ xuống 50oC và khi đó mới sử dụng enzyme làm trong nước quả Trong khi ở những mẫu dịch không xử lý bằng enzyme, quá trình làm trong nước nho kéo dài 2÷4 tháng Hiệu suất thu dịch không sử dụng enzyme chỉ đạt trung bình 65%

Quá trình sản xuất nước nho trắng có xử lý enzyme pectinase được thực hiện như sau: Nho đã rửa sạch, tách cuống, xé nhỏ và đun nóng đến 85÷90oC trong máy gia nhiệt và ngay lập tức làm nguội đến nhiệt độ 45÷50oC Giữ dịch nho ở nhiệt độ này trong thời gian 4÷6 giờ trong thùng kín hoặc 3÷4 giờ trong những thiết bị lên men liên tục Người ta thường cho enzyme pectinase vào giai đoạn này là 0.03%

Sau thời gian thuỷ phân bằng enzyme như trên, người ta tiến hành lọc ép Dịch lọc được cho thêm 0.03% enzyme pectinase để làm trong dịch quả Quá trình làm trong dịch quả được thực hiện trong thời gian 6÷8 giờ Sau đó nước quả được lọc, rót chai và đem thanh trùng

Bảng 1.3: Hiệu suất và chất lượng nước nho sản xuất theo phương pháp xử

lý pectinase

Nước nho

Chất khô (%)

Hiệu suất (%)

Độ axit(%)

Đường(%)

Chất chát (%)

Cặn (%) ĐCQMẫu đối

chứng 17.5 65.0 0.54 15.1 0.125 3.0 4.2 Mẫu xử lý bằng

enzyme 19.0 70.1 0.68 16.85 0.135

Có một

ít 4.5

Chương II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu chính

Sử dụng quả táo tây làm nguyên liệu chính được mua ở chợ Vĩnh Hải Dạng quả có màu đã đạt độ chín kỹ thuật: màu vàng đỏ; Trạng thái: hình tròn, còn nguyên vẹn không dập nát

2.1.2 Nguyên liệu phụ

a Đường

Dùng để điều chỉnh độ Brix tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men, và dùng để điều chỉnh vị của sản phẩm sau lên men Sử dụng đường saccarose tinh luyện, dạng đường cát trắng tinh khiết, được đóng gói kỹ của công ty đường Khánh

Hòa

- 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 Saccarose > 99.5%, hàm lượng ẩm

< 0.05%, lượng đường khử < 0.1%

- Tiêu chuẩn cảm quan: Dạng tinh thể tương đối đồng đều, không vón cục,

không ẩm, không tạp chất lạ, vị ngọt, không có vị lạ nào khác, không mùi lạ, tất cả tinh thể đều trắng tinh, óng ánh, khi pha trong nước cất thì dung dịch trong suốt

b Dung dịch caramen

Nước caramen hay nước hàng hay đường thắng là loại nước có màu vàng nâu, thu được bằng cách đun các loại đường Nước caramen được dùng để tạo hương vị cho các loại bánh (bánh flan hay bánh caramen, bánh trứng), kẹo, kem hoặc dùng trong chế biến một số món ăn châu Á (thịt kho, cá kho)…

Quá trình caramen hóa xảy ra khi gia nhiệt chậm các loại đường ở nhiệt độ khoảng 170 °C (340 °F) Khi đường tan chảy, các phân tử bị phá vỡ và tái tạo thành các hợp chất có màu sắc và hương vị đặc trưng

Caramen hóa là việc loại bỏ nước khỏi đường, dẫn đến đồng phân hóa và trùng hợp đường thành các hợp chất cao phân tử Các hợp chất như difructoza-anhydrid có thể được tạo ra từ các monosacarit sau khi mất nước Các phản ứng phân mảnh tạo nên các hợp chất phân tử lượng thấp dễ bay hơi và có thể tạo hương

vị Phản ứng trùng hợp tạo thành các hợp chất cao phân tử sẽ làm cho sản phẩm có màu nâu đậm

Hình 2.2: Dịch caramen

Trong quá trình thí nghiệm, caramen được làm như sau: Cân 200g đường saccharose đạt yêu cầu, bổ sung vào 100ml nước, sau đó đun trên bếp lửa và khuấy đều Đến khi dịch bắt đầu chuyển màu thì đo nhiệt độ Khi nhiệt độ đạt 1600C thì tắt lửa, lúc này caramen có màu vàng nâu rất đẹp như hình trên Nếu đun tiếp sẽ cho sản phẩm có màu đen

Sự mất nước của saccharose được diễn ra như sau:

C12H22O –H2O C12H20O10 –H2O C12H18O9 –H2O C36H50O25

Trùng hợp –H2O

C36H48O24 Trùng hợp C36H48O24

Caramenlan màu vàng

Caramenlen màu vàng đậm Caramenlin

màu vàng nâu

c Nấm men

Nấm men sử dụng là chủng Saccharomyces Cerevisiae thuộc chủng nấm men

nổi, được giữ trong ống nghiệm, nấm men đang ở dạng tiềm sinh trên môi trường thạch

Hình 2.1: Ống men giống

Nấm men được cung cấp bởi phòng vi sinh - khoa Chế Biến, trường Đại học Nha Trang Sau đó nấm men được đem đi tăng sinh trong môi trường dịch quả táo tây

- Chuẩn bị dịch táo tây: Dịch táo tây có độ Brix trong khoảng 10÷15%, pH = 4.5÷4.7 sau đó đem đi thanh trùng và làm nguội Dịch được đựng trong ống nghiệm

và bình tam giác 250ml, tỷ lệ đổ đầy từ 1/3÷1/2 dung tích của bình

- Tiến hành tăng sinh: Dùng que cấy lấy một lượng nhỏ khuẩn lạc cấy vào dịch táo tây đã chuẩn bị trong ống nghiệm như trên và lắc đều, nút ống nghiệm lại bằng bông Tiến hành lắc ống nghiệm trên máy lắc trong thời gian 20h Sau đó đổ toàn bộ dịch nấm men vào bình tam giác chứa dịch đã thanh trùng ở trên Công việc tăng sinh được tiến hành bên ngọn lửa đèn cồn để tránh tạp nhiễm vi sinh vật lạ sau khi cấy nấm men Sau 24÷30h thì tiến hành lên men được cho dịch quả

d Axit citric (C6H7O8)

Sử dụng ở dạng tinh thể, màu trắng, tan vô hạn trong nước và tạo dung dịch trong suốt

Axit Citric được sử dụng để làm giảm độ pH cho dịch lên men

Yêu cầu đối với Axit Citric: Không lẫn tạp chất, hàm lượng axit citric > 99%, hàm lượng ẩm < 0.3%

e Enzyme Pectinase

Pectinase có tên thương mại là Novoferin 14, là nhóm enzyme xúc tác sự phân

cắt các hợp chất pectin (có phân tử lượng lớn) thành các hợp phần khác nhau có phân tử lượng thấp hơn cơ chất ban đầu

Bổ sung enzyme pectinase vào thịt quả táo tây nhằm mục đích thủy phân pectin làm trong dịch quả, làm cho dịch ép trong đẹp hơn Enzyme pectinase được

mua tại viện Công Nghệ Sinh Học - Thành Phố Hồ Chí Minh

f Acid ascobic (Vitamin C)

Vitamin C được sử dụng nhằm chống quá trình oxy hóa làm biến màu của dịch quả trong quá trình ép Vitamin C sử dụng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Hàm lượng vitamin C >99.7%

• Hàm lượng Al: 0.0003%

• Hàm lượng Fe: 0.0005%

• Hàm lượng kim loại nặng (như Pb): 0.001%

• Khối lượng riêng: 176.14

g Nước

Nước được sử dụng trong đề tài nghiên cứu của tôi là nước cất được chưng cất tại phòng thí nghiệm Hóa Sinh trường Đại Học Nha Trang

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

a Địa điểm nghiên cứu

Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn: Công Nghệ Thực Phẩm, Công Nghệ Chế Biến, phòng Hóa Sinh, Vi Sinh – Khoa Chế Biến – Trường Đại Học Nha Trang

b Các thiết bị được sử dụng làm đề tài

- Máy đo độ pH meter - BASIC ( Mỹ) với độ chính xác 0.01

- Khúc xạ kế đo độ Brix – 1E ( 0 ÷ 32%)

- Máy ép dịch

- Bộ chưng cất cồn đơn giản (phòng hóa sinh)

- Cân điện tử với độ chính xác 0.001g

- Dung dịch Feling A: 69.28g CuSO4 tinh thể + nước cất vừa đủ 1 lít

- Dung dịch Feling B: 34.6g kalinatritactrat + 100g NaOH + nước cất vừa đủ 1lít

- Dung dịch bertrand (Dung dịch sắt (III) sunfat):

50g Fe2(SO4)3 + 200g H2SO4 đậm đặc + nước cất vừa đủ 1 lít

- Dung dịch KMnO4

2.2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình lên men

- Xác định thành phần ăn được của táo

- Xác định thành phần hóa học của táo

- Xác định hàm lượng enzyme pectinaza thích hợp cần bổ sung

- Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp

- Xác định hàm lượng đường thích hợp cho quá trình lên men

- Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

- Xác định tỷ lệ men bổ sung thích cho quá trình lên men

- Xác định thời gian lên men thích hợp

- Môi trường lên men: Dịch quả có độ khô 160 ÷ 240g/l, pH= 3.0÷5.0

- Nấm men được nuôi cấy và lên men ở nhiệt độ 25÷27oC

2.3.2 Các phương pháp hoá học

- Xác định hàm lượng đường tổng số và đường khử bằng phương pháp Bertrand

- Xác định hàm lượng axit tổng số bằng KOH 0.1N chỉ thị là Phenolphtalein

- Xác định hàm lượng cồn bằng phương pháp đồ thị đường chuẩn

- Xác định độ pH bằng pH meter - BASIC ( Mỹ)

2.3.3 Phương pháp phân tích cảm quan [2]

Chất lượng cảm quan sản phẩm được đánh giá bằng phương pháp cảm quan theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215 – 79) Tiêu chuẩn này sử dụng hệ số 20 điểm, xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (Từ 0÷5), và điểm 5 là điểm cao nhất cho một chỉ tiêu Sáu bậc đánh giá được mô tả ở phụ lục 3 Đối với sản phẩm

đồ uống có cồn nói chung và sản phẩm nước giải khát lên men nói riêng thí các chỉ tiêu cảm quan quan trọng cần đánh giá gồm: Độ trong và màu sắc, mùi, vị

Dưới đây là bảng chuẩn được xây dựng để tiến hành đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm NGK lên men từ táo tây Dựa vào bảng chuẩn để tiến hành lập chọn 5 thành viên đánh giá cảm quan sản phẩm

Khi đánh giá cảm quan các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm, 5 thành viên tham gia cho điểm, kết quả trình bày là trung bình cộng điểm của các kiểm nghiệm viên Bảng đánh giá về mùi, vị, màu sắc và trạng thái được thể hiện ở bảng 2.1, bảng 2.2, bảng 2.3 như sau:

Bảng 2.1: Bảng điểm về mùi của sản phẩm nước táo lên men bổ sung caramen

Bậc đánh giá ĐCCTL HSQT Cơ sở đánh giá

1 5

1.2

Có mùi thơm của táo tây đặc trưng cho sản phẩm, thơm mùi rượu hài hòa tạo cảm giác thích

2 4

Mùi táo thơm nhẹ đặc trưng cho sản phẩm, thơm mùi rượu và tương đối hài hòa, tạo cảm giác thích

được hài hòa, khó nhận ra mùi

4 2

Sản phẩm còn mùi thơm của táo tây, mùi rượu cao rõ rệt, mùi không hài hòa, thoảng mùi lạ

5 1 Sản phẩm có mùi lạ rõ rệt, nồng, hăng

hỏng

Bảng 2.2: Bảng điểm về vị của sản phẩm nước táo lên men bổ sung caramen

Bậc đánh giá ĐCCTL HSQT Cơ sở đánh giá

1 5

2.0

Vị ngọt của đường, của rượu, của glyxerin, hài hòa với vị chua nhẹ của axit, vị chát nhẹ của tanin, vị đậm đà của muối khoáng Tạo thành vị êm dịu, đậm đà, hậu kéo dài

trưng, hậu vừa phải

hậu yếu, cho cảm giác không thích

vị chát, có vị lạ

lạ của sản phẩm hỏng

Bảng 2.3: Bảng điểm về màu sắc và độ trong của sản phẩm nước táo lên men bổ sung caramen

Bậc đánh giá ĐCCTL HSQT Cơ sở đánh giá

1 5

0.8

Sản phẩm trong, không vẩn đục, rót chảy lỏng đều Sản phẩm có màu vàng cánh gián đẹp

2 4

Sản phẩm trong, không vẩn đục, rót chảy lỏng đều Sản phẩm có màu vàng hơi đậm

2.3.4 Quy trình dự kiến sản xuất nước táo lên men bổ sung caramen

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình dự kiến chế biến thử nghiệm sản phẩm nước táo lên men bổ sung caramen

Sản phẩm

Nấm men chìm

Nâng nhiệt (800C)

Chiết chai (thủy tinh 240ml)

Xử lý

Ép lấy dịch Táo tây

Thanh trùng (600C,3÷5 phút) Lên men

t0 = 25÷270C [Đ] = 160÷240g/l TLM = 4÷12%

T = 24÷72h) Tăng sinh

Xử lý sau lên men (làm trong, phối trộn)

Dịch ép trong (30%)

Thanh trùng t0= 800C

T= 10 phút

Syrup A.citric Caramen

Acid ascobic Enzyme pectinase Ủ

t0 = 400C T=120 phút Lọc

Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm vì thế việc chọn nguyên liệu để đưa vào sản xuất là rất quan trọng Táo tây được mua ở chợ Vĩnh Hải là quả có độ chín kỹ thuật màu vàng đỏ, đạt các chỉ tiêu

về độ chín Quả to không dập nát, khi bổ đôi ra thịt quả có mùi thơm mạnh, màu trắng hơi xanh Nguyên liệu sau khi mua về đem đi xử lý: Rửa sạch bằng vòi nước chảy để loại bỏ các tạp chất bám trên quả và đồng thời loại bỏ một phần vi sinh vật bám trên quả Sau đó để ráo và tiến hành bổ thành miếng nhỏ để dễ tách hạt Quá trình xử lý cần diễn ra nhanh để tránh hiện tượng oxy hóa quả Sau xử lý cần mang

đi ép ngay Bổ sung vitamin C (5mg/100g dịch quả) vào dịch quả ngay sau khi ép và khuấy đều Sau đó nâng nhiệt dịch quả lên 40oC bổ sung enzyme pectinase vào và ủ ngay ở nhiệt độ 40oC trong 2h Ủ nhằm làm thủy phân pectin có trong dịch quả để tăng chất lượng của dịch ép về mặt cảm quan

Sau khi ủ tiến hành gạn lấy phần dịch trong và đem đi phối chế bổ sung đường, nước, chất điều chỉnh độ chua (acid citric) tiếp theo là thanh trùng Thanh trùng nhằm diệt một số vi sinh vật có hại cho quá trình lên men Tiến hành thanh trùng ở

600C trong 3÷5 phút và làm nguội

Sau làm nguội cần bổ sung nấm men để lên men ngay để tránh sự phát triển của vi sinh vật có hại

Sau lên men tiến hành làm trong và phối chế sản phẩm nhằm tạo ra sản phẩm

có vị hài hòa và đảm bảo về mặt cảm quan Làm trong bằng cách để lắng sau đó tiến hành lọc bằng vải lọc Bổ sung 30% dịch ép không lên men đã chuẩn bị ở trên Điều

vị sản phẩm bằng syrup đường Syrup đường được làm như sau:

Nước và đường được phối trộn với tỷ lệ 1/7 sau đó đem đun sôi trong 10 phút Sau đó tiến hành bổ sung axit citric theo tỷ lệ nước/axit citric: 200/1(g/g) nhằm để điều hòa vị và tránh hiện tượng lại đường trong sản phẩm sau này Tiếp đến ta đun sôi dịch tiếp trong 10 phút để hòa tan hoàn toàn các thành phần vào dịch syrup Sau

đó làm nguội đến 60oC và lọc bằng vải lọc nhằm loại bỏ tạp chất làm cho dịch syrup

được sạch hơn và làm cho sản phẩm sau này đạt chất lượng tốt hơn Tiếp tục làm nguội đến 20oC và đem đi sử dụng nếu chưa sử dụng ngay thì tốt nhất đem bao quản

ở tủ lạnh

Sau khi phối trộn xong thì đem đi nâng nhiệt đến 80oC rồi tiến hành rót chai luôn nhằm mục đích bài khí

Thanh trùng: Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 80oC trong 10 phút để tiêu diệt

vi sinh vật Diệt hoàn toàn nấm men để duy trì sản phẩm ở độ rượu nhất định Sau

đó đem đi bảo quản

Theo quyết định 46/2007/QĐ-BYT Sản phẩm nước uống có cồn phải đảm bảo

các chỉ tiêu vi sinh vật (bảng 2.4)

Bảng 2.4: Bảng các chỉ tiêu VSV của sản phẩm đồ uống có độ rượu thấp

1 Tổng số VSV hiếu khí (Số khuẩn lạc trong 1ml sản phẩm) 10

2 E.Coli (Số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm) 0

4 Cl.Perfringens (Số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm) 0

5 Staphylococus aureus (Số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm) 0

Dựa vào bảng chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm do Bộ Y Tế quy định về nước giải khát có cồn thấp như trên thì sản phẩm đang nghiên cứu được đem đi kiểm tra

vi sinh vật sau khi thanh trùng sản phẩm Sản phẩm đòi hỏi phải đạt tất cả các chỉ tiêu về vi sinh

Địa điểm kiểm tra VSV: Viện Pasteurs Nha Trang

2.4 Bố trí thí nghiệm

2.4.1 Xác định thành phần của táo

- Xác định tỉ lệ thành phần ăn được của táo

Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần ăn được của táo

- Phương pháp xác định hàm lượng ẩm của táo bằng cách sấy ở nhiệt độ cao (100oC÷105oC)

- Phương pháp xác định hàm lượng tro của táo bằng cách nung ở nhiệt độ cao (550oC÷600oC)

- Phương pháp xác định hàm lượng tro sunfat

- Phương pháp xác định hàm lượng acid

- Phương pháp xác định hàm lượng glucid theo phương pháp Bertrand

- Xác định pH: Sử dụng máy đo pH

Lấy hạt, tách riêng phần thịt quả

Cân phần thịt quả, phần lõi và hạt

Kết quả thu được Táo đã được lựa chọn, cân

2.4.2 Nuôi tăng sinh khối nấm men

2.4.2.1 Chuẩn bị môi trường nuôi tăng sinh

Hình 2.5: Sơ đồ chuẩn bị môi trường nuôi cấy nấm men

Điều chỉnh pH = 4.5;

[Đường]=10÷150Bx

Acid citric