Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế biến rượu vang từ bột khoai lang tím nhật bản

Nghiên cứu xác định được các thông số công nghệ của quá trình lên men rượu đới với sản phẩm rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản .... Để giải quyết được vấn đề này, trong quá trình sản x

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

Khóa học : 2010 - 2014

Thái Nguyên - 2014

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

1 Bộ môn bảo quản Chế biến Viện Nghiên cứu rau quả,

Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

2 Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm

Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực và chưa hề được sử dụng

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin được trích dẫn trong chuyên đề này đã được ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 01 tháng 0 6 năm 2014

Người thực hiện

Hà Thị Thanh Loan

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm vừa qua, em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô của bộ môn Công nghệ Thực phẩm thuộc Khoa Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên và các cô chú, anh chị trong Bộ môn Bảo quản Chế biến - Viện Nghiên cứu Rau quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuân lợi để em hoàn thành được khóa luận văn của mình

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Hoàng Thị Lệ Hằng và cô

Phạm Thị Vinh Em cảm ơn cô đã truyền cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Em xin gửi lời cảm ơn đến cán bộ phòng thí nghiệm và tập thể các bạn sinh viên lớp Công nghệ Thực phẩm K42 đã luôn cổ vũ, động viên, giúp đỡ và đóng góp

ý kiến trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và những người thân đã luôn

ủng hộ, động viên, tạo mọi điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Thái Nguyên, ngày 01 tháng 0 6 năm 2014

Người thực hiện

Hà Thị Thanh Loan

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

PHẦN 1: MỞ ĐẦU i

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

PHẦN 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về khoai lang tím 3

2.2 Giới thiệu về rượu vang 5

2.2.1 Định nghĩa rượu vang 5

2.2.2 Giá trị của rượu vang 6

2.2.3 Thành phần rượu vang 8

2.3 Giới thiệu một số enzym amylase thủy phân tinh bột 8

2.4 Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang 10

2.5 Các quá trình xảy ra chủ yếu trong sản xuất rượu 13

2.5.1 Quá trình dịch hóa 13

2.5.1.1 Cơ sở lý luận 13

2.5.1.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình dịch hóa 14

2.5.2 Quá trình đường hóa 14

2.5.2.1 Cơ sở lý luận 14

2.5.2.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa 14

2.6 Quá trình lên men rượu 14

2.6.1 Khái quát về quá trình lên men rượu 14

2.6.2 Cơ chế của quá trình lên men 15

2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 15

2.7 Sắc tố trong sản xuất rượu vang 18

2.7.1.Vai trò của sắc tố trong sản xuất thực phẩm 18

2.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng anthocyanin 18

2.8 Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng rượu vang 19

PHẦN 3 : ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 21

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu 21

3.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 22

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 22

3.2.2 Thời gian nghiên cứu 22

3.3 Nội dung nghiên cứu 22

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 23

3.4.1.1 Các thí nghiệm cho nội dung 1: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím 23

3.4.1.2 Các thí nghiệm cho nội dung 2 25

3.4.1.3 Các thí nghiệm cho nội dung 3 26

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu 28

3.4.2.1 Xác định pH bằng máy pH meter cầm tay 28

3.4.2.2 Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế 28

3.4.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử, đường tổng số bằng phương pháp Ferixianua 29

3.4.2.4 Xác định hàm lượng cồn bằng phương pháp chưng cất 30

3.4.2.5 Xác định số lượng tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu 30

3.4.2.6 Xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai 31

3.4.2.7 Phương pháp đánh giá cảm quan của sản phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79 32

2.4.2.8 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật 33

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 33

PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím bằng enzym α – amylase 34

4.1.1 Xác định tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho quá trình dịch hóa 34

4.1.2 Xác định nồng độ enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím 35

4.1.3 Xác định nhiệt độ xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím 37

4.1.4 Xác định pH xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím 38

4.2 Nghiên cứu xác định được thông số công nghệ trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím bằng enzym glucoamylase trên nguyên liệu tinh bột khoai lang tím Nhật Bản 40

4.2.1 Xác định nồng độ enzym glucoamylase bổ sung trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím 40

4.2.2 Xác định nhiệt độ xử lý enzym glucoamylase bổ sung trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím 41

4.2.3 Xác định pH xử lý enzym glucoamylase bổ sung trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím 42

4.3 Nghiên cứu xác định được các thông số công nghệ của quá trình lên men rượu đới với sản phẩm rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản 43

4.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím 43

4.3.2 Ảnh hưởng của pH lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím 45

4.3.2.1 Ảnh hưởng của pH đến khả năng sử dụng đường của nấm men 45

4.3.2.2 Ảnh hưởng của pH đến lượng cồn tạo ra sau quá trình lên men 46

4.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống nấm men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím 47

4.4 Kết quả đánh giá chất lượng của rượu vang từ khoai lang tím Nhật bản thành phẩm theo TCVN 7045 - 2002 49

4.4.1 Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan 49

4.4.2 Kết quả đánh giá chỉ tiêu hóa học 50

4.4.3 Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật 50

4.5 Quy trình công nghệ chế biến rượu vang khoai lang tím 52

PHẦN 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CT : Công thức

CKHT : Chất khô hòa tan

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Vam

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác

nhau 4

Bảng 2.2: Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang 4

Bảng 2.3: Chỉ tiêu hóa học của rượu vang (Theo TCVN 7045 - 2002) 19

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu vi sinh vật của rượu vang (Theo TCVN 7045 - 2002) 20 Bảng 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến chất lượng dịch khoai lang tím sau khi dịch hóa bằng enzym α - amylase 34

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ enzym α - amylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau dịch hóa 36

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím 37

Bảng 4.4: Ảnh hưởng nồng độ enzym glucoamylase bổ sung trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím 40

Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím 43

Bảng 4.6: Đánh giá cảm quan rượu vang sau 10 ngày lên men 44

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của pH đến khả năng sử dụng đường của nấm men 45

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng độ cồn tạo ra sau quá trình lên men 46

Bảng 4.9: Đánh giá cảm quan rượu vang sau 10 ngày lên men 47

Bảng 4.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung vào đến chất lượng rượu vang khoai lang tím 48

Bảng 4.11: Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng vang khoai lang tím 49

Bảng 4.12: Kết quả chỉ tiêu hóa học của vang khoai lang tím 50

Bảng 4.13: Kết quả xác định chỉ tiêu vi sinh vật của vang khoai lang tím 51

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím 5Hình 2.2: Giống nấm men Saccharomyces 12Hình 4.1: Ảnh hưởng của pH xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình

dịch hóa tinh bột khoai lang tím 39Hình 4.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym glucoamylase đến quá trình

đường hóa tinh bột khoai lang tím 41

Hình 4.3: Ảnh hưởng của pH xử lý enzym glucoamylase bổ sung trong quá

trình đường hóa tinh bột khoai lang tím 42

Nhật Bản 52

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Rượu vang là sản phẩm lên men khá phổ biến và có từ lâu đời Khác với rượu trắng và các loại rượu pha chế, nó là loại đồ uống lên men trực tiếp từ nước quả, không qua quá trình chưng cất Rượu vang nếu sử dụng một cách vừa phải và

điều độ là một thức uống tuyệt hảo, thơm ngon và bổ dưỡng cho sức khỏe của

chúng ta Chính vì tính phổ biến và tính lợi ích của nó, đến nay đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu và hàng loạt các mặt hàng rượu vang với nhiều hương vị khác nhau có mặt trên thị trường Sự đa dạng về nguyên liệu đã tạo ra các loại rượu vang phong phú về hương vị (Lương Đức Phẩm, 2007) Ngoài việc lên men từ nước quả, thì ngày nay rượu vang còn được sản xuất từ tinh bột của gạo nếp cẩm, gạo đỏ, khoai lang tím…Mà không qua quá trình chưng cất

Nguồn nguyên liệu rau củ ở nước ta rất phong phú và rẻ tiền nhưng có giá trị dinh dưỡng rất cao và khoai lang tím là một ví dụ điển hình Khoai lang tím có nguồn gốc từ Nhật Bản mới được đưa về trồng ở nước ta và đã cho kết quả rất khả quan, đem lại thu nhập ổn định của người nông dân Trong khoai lang tím chứa nhiều anthocyanin hơn các loại khoai lang khác, đây là một chất màu không những tạo ra màu sắc đẹp, hấp dẫn mà còn có nhiều tác dụng có lợi đối với sức khỏe của con người Theo nghiên cứu của giáo sư Soyoung Lim ở bang Kansas (Hoa Kỳ) thì khoai lang tím chứa nhiều anthocyanin có tính kháng ung thư rất tốt Ngoài ra, tạp chí Nông Nghiệp và Hóa thực phẩm của Mỹ vừa công bố kết quả nghiên cứu mới

về tác dụng của khoai lang tím trong việc làm giảm huyết áp, béo phì và phòng bệnh tiểu đường

Khoai lang được dùng trong sản xuất tinh bột biến tính như tinh bột oxy hóa

và nhiều loại tinh bột khác, sản xuất đường glucose, fluctose, đường oligose Sản xuất ethanol sinh học, sản xuất rượu Trong khi đó, việc sản xuất ethanol và rượu từ khoai lang rẻ hơn nhiều so với gạo, ngô, mía và đặc biệt không gây ảnh hưởng tới

nguồn cung cấp lương thực của thế giới (Nguyễn Công Tạn, 2011) Hiện nay, rượu

được sản xuất từ khoai lang chủ yếu rượu đã qua chưng cất vì không chưng cất sẽ

rất đục nên làm mất đi màu sắc và hương thơm, giá trị dinh dưỡng của khoai lang Sản xuất rượu vang từ khoai lang tím sẽ đem lại một loại rượu có màu sắc đẹp hấp

dẫn từ tự nhiên, tốt cho sức khỏe và nâng cao giá trị của khoai lang tím nhưng việc làm trong và giữ được màu sắc ổn định là một điều rất khó khăn

Để giải quyết được vấn đề này, trong quá trình sản xuất rượu vang không qua

chưng cất mà sử dụng enzym α - amylase và enzym glucoamylase tạo thuận lợi cho

quá trình hồ hóa, đường hóa biến tinh bột thành chất hòa tan glucose và đường đơn giản là cơ chất cho nấm men, đồng thời giúp dễ dàng trong khâu gạn lọc và điều chỉnh pH giữ màu cho anthocyanin, sử dụng nấm men thuần chủng nhằm tạo ra một loại rượu màu sắc đẹp, hấp dẫn chất lượng tốt, rút ngắn thời gian sản xuất Hơn nữa, rượu vang từ khoai lang tím hiện nay chưa được sản xuất tại Việt Nam Do đó cần thiết phải tiến hành nghiên cứu sản xuất rượu vang từ khoai lang tím để tạo ra một loại rượu có màu sắc đẹp, hấp dẫn chất lượng cao, tốt cho sức khỏe

Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu

xây dựng quy trình công nghệ chế biến rượu vang từ bột khoai lang tím Nhật Bản”

- Nghiên cứu xác định được các thông số công nghệ của quá trình lên men rượu đối với sản phẩm rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản

- Đánh giá được chất lượng của rượu vang từ khoai lang tím Nhật bản thành phẩm theo TCVN 7045 - 2002

- Thiết lập được quy trình chế biến rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về khoai lang tím

Khoai lang tím Nhật Bản (Murasakimasa – Nhật tím 1) có nguồn gốc từ Nhật Bản, do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm

1994 từ Công ty FSA Giống tuyển chọn và giới thiệu hiện được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với đặc tính nông học chủ yếu như sau: Thời gian sinh trưởng 105 – 110 ngày với năng suất củ tươi đạt 10 – 22 tấn/ha, hàm lượng chất khô 27 – 30 0Bx, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củ màu tím đậm, dạng củ đều đẹp, có thể trồng quanh năm và cho thu nhập cao, gấp đôi các loại khoai khác Đây là giống khoai dễ trồng, bình quân mỗi dây khoai cho từ 3 – 7 củ, ít bị sùng ăn Do khoai lang tím Nhật Bản có chất lượng cao nên ngoài tỷ lệ củ dùng để ăn tươi còn được chế biến ra nhiều sản lượng khác như sấy khô, chế biến bánh kẹo, mứt đóng hộp… Nhờ vậy có thể tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài trên thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Hàn Quốc… Mang lại giá trị kinh tế cao

* Tính ưu việt của khoai lang tím Nhật Bản so với cá loại khoai lang khác

Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và các chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se…, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím Nhật Bản còn có những ưu điểm vượt trội so với các giống khoai lang khác Những nghiên cứu gần đây cho thấy giống khoai lang tím có chứa một lượng anthocyanin

đáng kể với tác dụng kháng oxy hóa rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến của tế

bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu

để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thay thế cho chất màu nhân tạo Bao

gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa chất chống oxy hóa tổng số nhiều nhất Ngoài ra, khoai lang tím là một trong những nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng

Bảng 2.1: Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau

Các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai lang đơn thuần bảo

đảm cung cấp thừa lượng vitamin A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chất

manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamin B6, 8% chất sắt và Kali

* Hợp chất anthocyanin có trong củ khoai lang tím Nhật Bản

Hợp chất anthocyanin có trong khoai lang tím với hàm lượng từ 0,23 – 1,82%, đây là một hợp chất thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin là chất màu tự nhiên có nhiều tính chất, tác dụng quý báu, bởi vậy nó được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong y học Trong sản xuất thực phẩm cùng với các chất màu tự nhiên khác như carotenoid, clorofil, anthocyanin giúp sản phẩm hồi phục màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm Đồng thời do có khả năng kháng oxy hóa nên chúng còn được dùng để làm bền chất béo Trong y học tác dụng của anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng

rộng rãi: do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu Do có khả năng chống oxy hóa nên anthocyanin được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch, nhờ có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện

từ Ngoài ra, anthocyanin còn được dùng trong điều trị chống dị ứng, viêm loét do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều loại vi khuẩn khó tiêu diệt, tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ gan và hoại tử mô gan, điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn xơ vữa động mạch, phục hồi trượng lực tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa caxi, làm giảm đau do tác dụng co thắt cơ trơn, làm giảm các đám xuất huyết nhỏ trong bệnh tiểu đường Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản

ứng đa dạng của chúng trong các enzym và các quá trình trao đổi chất khác nhau,

chính vì vậy việc quan tâm tới thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người

Hình 2.1 Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím

2.2 Giới thiệu về rượu vang

2.2.1 Định nghĩa rượu vang

Là rượu lên men từ các loại quả không qua chưng cất (lên men tự nhiên hoặc cấy chủng nấm men thuần khiết (có độ cồn từ 9 - 150)[7] Bản chất của rượu vang là nước quả lên men Do vậy, vang là sản phẩm tự nhiên, có giá trị dinh dưỡng, có

hương thơm ngon, nhiều vitamin và khoáng, chứa các đường đơn dễ tiêu hóa, chống ung thư, có thể chữa một số bệnh như hen, thiếu máu… Dùng là rượu bồ, bồi dưỡng cho người sức khỏe yếu [3]

2.2.2 Giá trị của rượu vang

Rượu vang được biết có tác dụng kích thích tiêu hoá, giúp ăn ngon miệng, làm cho tinh thần sảng khoái, tăng cường thêm năng lượng, chất dinh dưỡng cho

cơ thể Nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần hoạt chất polyphenol và anthocyanin sẵn có trong rượu vang có khả năng giúp cơ thể bảo vệ chống lại các bệnh xơ cứng các động mạch và các bệnh về tim mạch

Theo một nghiên cứu của các nhà khoa học Hà Lan cho biết, mỗi ngày dùng

ít nhất một ly rượu vang có thể giúp giảm bớt nguy cơ tử vong do các vấn đề về tim mạch và các vấn đề khác ở nam giới, và có thể giúp họ sống lâu hơn nhiều năm nữa Số liệu trong nghiên cứu cho thấy: những người uống rượu vang có tuổi thọ dài hơn gần 4 năm so với những người kiêng rượu, và trung bình người uống rượu vang sống lâu hơn 2 năm so với những người uống bia hoặc các loại rượu mạnh khác

Nghiên cứu của trường Ðại Học Davis và khoa học gia Pháp Quốc còn chỉ

ra rượu vang có ích lợi cho sức khỏe, cụ thể là giúp làm tăng cholesterol có lợi, lipoprotein mật độ cao và giúp làm giảm cục đông máu có liên quan đến đột quỵ, giúp ngăn chặn nguyên nhân gây cao cholesterol xấu Tác dụng này là trong rượu vang có chứa hai thành phần là resveratrol và saponin

* Rượu vang đỏ có tác dụng chống béo phì

Nghiên cứu của trường Ðại Học Ulm, Ðức Quốc đã cho thấy hoạt chất resveratrol có nhiều trong rượu vang đỏ còn giúp ích chống lại chứng béo phì, có thể giúp ngăn chặn sự sinh sản và phát triển của tế bào mỡ trong cơ thể người Trong nghiên cứu cho biết resveratrol làm giảm được số lượng phân chia của các

tế bào mỡ Ngoài ra nó còn làm cho tế bào mỡ trở nên nhỏ đi và giảm sản xuất các yếu tố có liên hệ đến bệnh tiểu đường và hiện tượng máu đóng cục trong mạch máu Cơ chế chính của hiện tượng này là do resveratrol đã “mở” gene SIRT1 điều khiển chuyển hóa và tuổi thọ của tế bào mỡ Hiện tại, một số hãng dược phẩm đã

chuẩn bị sẵn sàng cho việc bào chế loại thuốc mới dựa trên cơ chế này

* Rượu vang có tác dụng giảm nguy cơ ung thư tiền liệt tuyến

Một nghiên cứu trong tạp chí ung thư quốc tế công bố ít nhất dùng 4 ly rượu vang đỏ mỗi tuần bổ sung vào chế độ ăn sẽ làm giúp giảm nguy cơ bị ung thư tiền liệt tuyến Nghiên cứu cho rằng, do rượu vang đỏ chứa các chất hóa học như flavonoids có thể làm thay đổi việc tăng trưởng các tế bào khối u Trong nghiên cứu cho hay trong rượu vang đỏ có chứa một lượng đáng kể flavonoid cũng như các loại polyphenol khác

Năm 2008 một nghiên cứu thuộc Viện Lão Khoa Quốc Gia và Ðại Học Y Khoa Harvard đã phát hiện hợp chất resveratrol có trong rượu vang đỏ khi dùng trong bữa ăn có khả năng làm chậm lại tiến trình lão hóa cũng như suy giảm chức năng tim mạch Vai trò của resveratrol có thể phòng ngừa suy giảm chức năng tim mạch liên quan đến béo phì và lão hóa Tỉ lệ cholesterol giảm đáng kể sau khi

điều trị với resveratrol Resveratrol cũng giảm nhẹ các hiện tượng viêm nhiễm ở

tim

* Rượu vang giúp giữ sạch răng miệng và chống viêm họng

Một nghiên cứu của trường Ðại Học Tổng Hợp Pavia, Ý Ðại Lợi cho thấy rượu vang còn giúp giữ sạch răng miệng và chống viêm họng, bên cạnh những tác dụng đã biết lâu nay là tốt cho tim, ngăn ngừa ung thư, chữa tiêu chảy Theo nghiên cứu, một loạt hợp chất trong rượu vang đỏ và rượu vang trắng có khả năng diệt được

các vi khuẩn gây bệnh sâu răng như các dòng vi khuẩn streptococci cũng như vi

khuẩn gây bệnh viêm họng Khả năng diệt khuẩn này không phải do các acid hay ethanol của rượu vang mà là kết quả tổng hợp của các hợp chất hữu cơ có trong rượu

Thành phần chủ yếu diệt khuẩn phải kể tới các axít rượu được biết như succinic, malic, lactic, tartaric, citric, và axít acetic Nghiên cứu cho thấy rượu vang đỏ có hiệu quả chống vi khuẩn gây bệnh sâu răng và vi khuẩn gây viêm học tốt hơn rượu vang trắng

Dùng rượu vang với lượng vừa phải, có tác dụng kích thích, lợi cho sức khỏe.Rượu vang có chứa lượng cồn trung bình nên phụ nữ và người già có thể dùng

được, cồn trong rượu vang là cồn tinh khiết do nên men tự nhiên nên khi uống vào

sẽ ngấm dần làm người uống không bị say

Rượu vang chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn hẳn các loại rượu khác, rượu vang là loại có thành phần tương đối ổn định, là sản phẩm lên men từ nước quả có mùi hơm đặc trưng và bổ dưỡng

Sản xuất rượu vang thương phẩm làm tăng giá trị kinh tế, thu nhập cho người làm vườn

2.2.3 Thành phần rượu vang

Thành phần hóa học của rượu vang khá phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ, quá tình tàng trữ và sự kết hợp của những phương pháp sản xuất

Rượu ethylic: là thành phần quan trọng nhất của các loại rượu vang và các loại nước giải khát có cồn Hàm lượng ethylic trong rượu vang do quá trình lên men tạo ra đạt từ 10 - 12% thể tích

Đường: hàm lượng đường trong rượu vang tùy thuộc vào loại rượu Chủ yếu

là đường glucose, fructose, có thể có dextrin và một số loại đường khác

Acid: có nguồn gốc từ nguyên liệu hay bổ sung và tăng lên trong quá trình lên men, làm chín Thành phần chủ yếu là các acid hữu cơ như: acid malic, tartaric Hàm lượng acid trong rượu vang có thể dao động trong một khoảng lớn từ 0,4-1% tùy loại rượu

Rượu bậc cao: gồm amyl, isoamyl, nbutyl, propilic… Với hàm lượng 10 75mg/100ml

-Aldehyd: chỉ ở dạng vết, quan trọng nhất là acetaldehyd

Ethylacetat: là ester quan trọng nhất với nồng độ lớn hơn 150ppm

Tanin: tùy loại rượu có thể chứa từ 0,01 - 0,3%

Chất màu, mùi: Chất màu tạo ra do bản thân nguyên liệu còn lại trong quá trình lên men, thường là họ màu flavanal, anthocyanne… Hương vị và các chất thơm của rượu vang phụ thuộc vào nguyên liệu, quá trình lên men và tàng trữ rượu

Vitamin: trong rượu vang có chứa khá nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B

2.3 Giới thiệu một số enzym amylase thủy phân tinh bột

Enzym amylase là nhóm enzym thủy phân tinh bột Amylase thuộc nhóm

enzym thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glucosid nội phân tử trong

polysaccharide với sự tham gia của nước Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và

dextrin thành glucose, maltose, dextrin hạn chế Tốc độ phản ứng của amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, tốc độ polymer hóa cơ chất Các amylase từ nguồn gốc khác

nhau sẽ có thành phần, tính chất, nhiệt độ hoạt động, pH tối ưu, các đặc điểm thủy phân, cơ chế tác dụng và sản phẩm cưới của quá trình thủy phân sẽ khác nhau

Amylase có nhiều loại khác nhau, ở đây ta chỉ nghiên cứu sâu vào hai loại

amylase sử dụng chủ yếu trong thí nghiệm là α - amylase và glucoamylase

* Enzym α - amylase

Là enzym có khả năng xúc tác phản ứng phân cắt liên kết α - 1,4 - glucosid ở

dạng cơ chất nên gọi là endoamylase hay enzym nội bào Enzym α - amylase không

chỉ có khả năng phân hủy tinh bột mà còn phân hủy cả tinh bột nguyên vẹn chưa xử

lý nhưng với tốc độ rất chậm Sự thủy phân tinh bột của α - amylase trải qua nhiều giai đoạn, dưới tác dụng của α - amylase tinh bột sẽ chuyển hóa thành maltose,

maltosetriose, maltosetetraose và một dextrin phân tử thấp (không cho màu với iod)

Tuy nhiên đường α - amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp và maltose Khả năng dextrin hóa của α - amylase do đó người ta còn gọi α - amylase là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa (Lê Ngọc Tú, 2002)

Trong đề tài nghiên cứu này ta sử dụng enzym α - amylase dưới đạng chế

phẩm enzym từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis với tên gọi cụ thể là Termamyl

120L, loại chế phẩm này có những đặc tính như sau:

- Chế phẩm dạng lỏng

- Loại enzym chịu nhiệt độ cao (90 - 1050C)

- Liều lượng sử dụng 0,05 - 0,15%

- pH hoạt động là 3,5 - 7,5

Ứng dụng: trong sản xuất bia, enzym này được sử dụng để xúc tác thủy phân

liên kết α 1,4 glucosid từ đầu không khử của mạch polymer, tạo thành đường α maltose, sự thủy phân sẽ không diễn ra hoàn toàn đối với amylopectin Phản ứng sẽ dừng ở điểm phân nhánh giúp việc dịch hóa dễ dàng Do tính ổn nhiệt của enzym này nên quy trình nấu được đơn giản hơn

-* Enzym glucoamylase

Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết α - 1,4 và α - 1,6 glucosid Khi

thủy phân α - 1,4 - glucosid trong chuỗi polysaccharide, glucoamylase tách lần lượt

từng phân tử glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo glucose

Glucoamylase là enzym ngoại bào Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn

tinh bột, glycogen, amylopectin, dextrin, panose, isomaltose và maltose thành

glucose mà không cần có sự tham gia của các amylase khác Các polysaccharide có nhánh như amylopectin, glycogen, β - dextrin bị glucoamylase thủy phân rất nhanh

Đa số các glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH = 3,5 - 5,5 và nhiệt độ

Với đề tài nghiên cứu này ta sử dụng enzym glucoamylase dưới dạng phế

phẩm enzym với tên gọi cụ thể AMG 300L

AMG 300L là một loại enzym glucoamylase tác động liên kết α - 1,4 và α -

1,6 glucosid Chủ yếu tạo ra glucose nhiệt đột tối ưu là 650C, pH = 4 (Lê Ngọc Tú, 2000)

2.4 Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang

Hiện nay trên thế giới, người ta sản xuất rượu vang theo hai phương pháp:

* Lên men vang bằng vi sinh vật tự nhiên

Ở những nước có nghề sản xuất rượu vang truyền thống, người ta thường sử

dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có ở quả nho Việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên để sản xuất rượu vang có ưu điểm là:

- Không cần có giống vi sinh vật thuần khiết, do đó không đòi hỏi kỹ thuật cao

- Không cần đầu tư nhiều cho quá trình sản xuất

- Sản phẩm khá đặc biệt vì quá trình tích lũy hương cho sản phẩm không chỉ lấy từ nguồn trái cây mà còn được tạo ra bởi vi sinh vật tự nhiên có ở trái cây đó và theo vào quá trình lên men

Tuy nhiên, việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên cũng có rất nhiều nhược điểm:

- Chất lượng sản phẩm thường không ổn định vì không kiểm soát được chất lượng giống vi sinh vật ban đầu khi đưa lên men Ở những nước hay ở những gia

đình có truyền thống sản xuất rượu vang nổi tiếng họ vẫn dùng vi sinh vật tự nhiên

để tiến hành lên men Tuy nhiên chất lượng sản phẩm của họ phụ thuộc phần lớn

vào kinh nghiệm khi lựa chọn nguyên liệu, phối trộn nguyên liệu

- Có nhiều nơi, người ta không rửa nho trước khi làm nát để tận dụng tối đa lượng vi sinh vật có ở trái nho Họ dùng gần như 100% lượng nho không rửa này để lên men

- Có nhiều nơi, họ chỉ lấy 1/2 hoặc 1/3 lượng nho dùng làm nguyên liệu sản xuất như một chất mang vi sinh vật tự nhiên vào lên men Còn 1/2 hay 1/3 khối lượng nho kia người ta rửa rất sạch và đem vào làm nát cùng khối lượng trên

- Việc làm này chỉ có hiệu quả tốt và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm khi người trồng nho không dùng quá nhiều hoặc không dùng thuốc trừ sâu, phân hóa học Trường hợp ngược lại thì không nên dùng phương pháp này vì sẽ rất nguy hiểm cho quá trình lên men cũng như cho sức khỏe người tiêu dùng

- Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất trong các giai đoạn của quá trình lên men Những nghiên cứu của các nhà khoa học cho thất: trong khu hệ vi sinh vật tự nhiên này có 76 - 90% là nấm sợi, 9 - 22% là nấm men, số còn lại chiếm tỷ lệ thấp là vi khuẩn không sinh bào tử

hoặc có bào tử, xạ khuẩn và Mycobacter

- Dịch nước quả thường có pH thấp (pH = 2,7 – 3,8) thường không thích hợp cho vi khuẩn phát triển Do đó thuận lợi cho việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên trong sản xuất

- Theo dõi quá trình lên men ở nhiều nơi một cách tự nhiên cho thấy; vài

ngày đầu các men dại hình thoi đầu nhỏ hoặc hình chùy (Kloeckera) chiếm ưu thế

(70 - 80% trong tổng số nấm men) sau đó các nấm men hình elip hoặc ovan

(saccharomyces ellipsoideus) nhanh chóng phát triển gây lên mạnh, lượng đường

tiêu hao nhanh và tích tụ cồn etylic Khi độ cồn tương đối cao (8 - 12%) thì nấm

men hình elip S.ellipsoideus hay là S.vini ngừng phát triển à hoạt động Khi ấy nấm men chịu cồn Saccharomyces oviformis tiếp tục lên men cho đến khi kết thúc

* Lên men vang bằng vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang

Công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang là quá trình lên men Người ta chia quá trình lên men này bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ Cả hai giai đoạn này vi sinh vật đóng vai trò quan trọng, nhất là nấm men Nấm men tham gia chủ yếu vào quá trình chuyển hóa

đường thành cồn Như vậy, yêu cầu của quá trình lên men trước tiên là phải tạo được cồn từ đường, kế đó là tạo hương và lắng trong

Sản phẩm rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, do đó yêu cầu về độ trong rất quan trọng Về lý thuyết, vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men rượu vang giống như trong quá trình lên men bia Tuy nhiên, việc ứng dụng

các vi sinh vật trong sản xuất rượu vang ngoài các tính chất giống như trong sản xuất bia: lên men cồn, khả năng lắng trong, chịu nhiệt độ thấp, còn phải có khả năng tạo hương

Saccharomyces- có bào tử nang thường từ 1 - 4 bào tử, có khi tới 8 Tế bào

của chúng có hình dạng khác nhau: hình tròn, ovan hay elip Sinh sản bằng lối nảy chồi, sử dụng đường trong quá trình hô hấp và lên men, có trường hợp lên men ở

Hình 2.2: Giống nấm men Saccharomyces

Giống Saccharomyces có tới 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả Các loài nấm men không sinh bào tử thường gặp trong nước quả và khả năng lên men hoặc tiêu hao đường trong đó phổ biến là kloeckera, Torulopsis Người ta thường gọi chúng là men dại

Các chủng nấm men thuần khiết thường sử dụng trong sản xuất rượu vang:

* Saccharomyces vini

Trước đây nấm men này có rất nhiều tên gọi khác nhau như: Saccharomyces

ellipsoideus, Saccharomyces Meyer, Sacharomyces cerevisiae Hansen

Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả, chiếm tới 80%

trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng của

nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng cacbon của loài này là đường, cồn, acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinozit, tiamin và piridoxom Tế bào của chúng đa số hình ovan, có kích thước vào khoảng (3 – 8) x (5 – 12)µm, sinh sản kiểu nảy chồi và tạo

bào tử Saccharomyces vini sinh ra enzym invertaza có khả năng chuyển đường

saccharoza thành fructoza, và glucoza, lượng rượu tạo thành từ 8 – 10% thể tích Ở

giai đoạn cuối lên men Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu

Các nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sulphite, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra và cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt giai đoạn cuối cùng của giai đoạn lên men, các tế bào

Saccharomyces vini thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị

chết rất nhanh

* Saccharomyces uvarum

Được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên

Chúng có hình thái rất giống các loài nấm men có khả năng lên men cồn khác, nhưng khả năng tạo bào tử của chúng cao hơn rất nhiều các loài nấm men khác (nhất là khi ta nuôi chúng trên môi trường thạch- malt) Trong quá trình lên men, chúng có khả năng tạo được lượng cồn rất cao (có thể đạt được lượng cồn trong dịch lên men 12 - 13%V)

* Saccharomyces oviformis

Nấm men này có khả năng lên men dịch đường để tạo thành lượng cồn rất cao (có thể lên đến 18%V) Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng ít hơn và

có hình thái giống Saccharomyces vini Chúng có khả năng chịu được đường cao,

cồn cao, lên men kiệt đường do đó dùng nòi thuần chủng giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt

Đặc điểm quan trọng của nấm men này là có khả năng lên men được rất

nhiều loại đường khác nhau như: glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose, không có khả năng lên men galactose Điều khác cơ bản của chúng so

với Saccharomycesvini là Saccharomyces oviformis không lên men được galactose

và men nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng Các nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu vang thường thích hợp lên men ở nhiệt độ 18 - 250C

2.5 Các quá trình xảy ra chủ yếu trong sản xuất rượu

2.5.1 Quá trình dịch hóa

2.5.1.1 Cơ sở lý luận

Tinh bột của các loại nguyên liệu: gạo, ngô, khoai, sắn… Có lớp màng bền vững bảo vệ nó khỏi bị men amylase tác dụng Mặt khác, ở trạng thái bình thường tinh bột không ở trạng thái hòa tan nên sự tác dụng của men amylase lên nó rất yếu

Muốn tăng cường quá trình đường hóa cần phải phá vỡ cấu trúc tế bào chuyển tinh

bột về trạng thái hòa tan và đến lúc đó enzym α - amylase đã được bổ sung vào sẽ

hoạt động phân cắt những tinh bột thành dextrin mạch ngắn và một lượng nhỏ

đường glucose tạo thuận lợi cho quá trình đường hóa

2.5.1.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình dịch hóa

Qua những nghiên cứu người ta thấy rằng, khi đun tinh bột với nước lên tới

400C, hạt tinh bột bắt đầu trương nở Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, thể tích của hạt tinh bột tiếp tục tăng, mối liên kết giữa các phần tử của hạt tinh bột yếu dần và tới một lúc nào đó thì các phần tử tinh bột được tan ra trong dung dịch Hiện tượng tan ra

của tinh bột này gọi là hiện tượng hồ hóa Khi tinh bột bị hồ hóa thì enzym α -

amylase và phân cắt tinh bột thành những mạch ngắn làm dịch cháo loãng ra

2.5.2 Quá trình đường hóa

2.5.2.1 Cơ sở lý luận

Trong quá trình sản xuất rượu, tế bào nấm men không có khả năng chuyển hóa tinh bột, hồ tinh bột thành rượu Chúng chỉ có khả năng sử dụng đường, chuyển hóa đường thành rượu Vì vậy, sau khi dịch hóa, dịch tinh bột cần được chuyển thành đường trước khi lên men Về lý thuyết, sự chuyển tinh bột thành đường có thể xảy ra nhờ sự xúc tác của các chất hóa học (acid, bazơ) hoặc men amylase Trong sản xuất rượu người ta chỉ sử dung enzym amylsae để đường hóa

2.5.2.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa

Sau khi dịch hóa tinh bột chủ yếu bị biến đổi thành dextrin mạch ngắn và một phần glucose khi vào ở thời điểm thích hợp cho glucoamylsae hoạt động thì các enzym này sẽ tiến hành phân cắt dextrin và tạo ra các sản phẩm chủ yếu là đường glucose để chuẩn bị cho quá trình lên men

2.6 Quá trình lên men rượu

2.6.1 Khái quát về quá trình lên men rượu

Lên men rượu là một quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzym tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của nấm men) Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau

Lên men rượu, bia đều là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm

men Nấm men chuyển hóa đường thành rượu etylic và CO2 Người ta còn gọi lên men là quá trình cồn hóa, rượu hóa Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm hai thời kỳ chính:

- Thời kỳ 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)

- Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này, nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzym 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

2.6.2 Cơ chế của quá trình lên men

Cơ chế của giai đoạn lên men này như sau: đường và các chất dinh dưỡng của môi trường lên men được hấp thụ và khuếch tán vào trong tế bào nấm men qua màng tế bào và được giữ lại trong tế bào Thông qua các hoạt động sống của tế bào,

tạo thành và thoát ra khỏi tế bào Rượu tan tốt trong nước nên khuếch tán rất nhanh vào môi trường CO2 thoát ra bám vào tế bào nấm men, khi bọt khí CO2 đủ nhiều thì lực nâng sẽ lớn hơn trọng lượng tế bào nấm men, làm cho bọt khí và cả tế bào nấm men cùng nổi lên bể mặt dịch lên men, CO2 thoát ra đi vào không khí, còn tế bào nấm men thì chìm xuống trở lại và sau đó lại có bọt khí CO2 khác bám vào, tiếp tục nhiều lần như vậy cho đến khi tế bào nấm men không chuyển động lên xuống nữa thì xem như kết thúc quá trình lên men

2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Có năm yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men rượu như: ảnh hưởng của

nồng độ đường, nhiệt độ, của pH, nồng độ rượu, ảnh hưởng của oxy

* Ảnh hưởng của nồng độ đường trong dịch lên men

Nồng độ đường trong dịch lên men ảnh hưởng đến hiệu suất, hoạt động của nấm men, quá trình lên men Đường cung cấp nguồn cacbon là nguồn thức ăn cho nấm men hoạt động

Hàm lượng đường trong khoai lang tím thấp hơn nhu cầu của nấm men trong quá trình lên men Để tăng độ đường ta tiến hành đường hóa tinh bột trong khoai lang

và bổ sung đường tinh luyện sacharose vào dịch lên men

Với nấm men rượu vang có khả năng lên men biến đường thành rượu nồng

độ đường 16 - 25%, nồng độ đường quá cao sẽ ức chế nấm men và khả năng lên

men rượu giảm khi nồng độ đường 30 - 35%, ngược lại nồng độ đường quá thấp giảm năng lực lên men

* Ảnh hưởng nhiệt độ

Nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến nấm men, quá trình lên men, chất lượng sản phẩm Nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài nhưng chất lượng, hương vị rượu tốt hơn Nhiệt độ lên men càng cao thì thời gian lên men càng ngắn nhưng hàm lượng các chất không mong muốn (aldehyl, diacetyl, furfurol…) càng cao, hàm lượng rượu càng thấp và hương vị sản phẩm không tốt

Để thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sống của nấm men, cụ thể

nấm men Saccharomyces cerevisiae trong quá trình lên men rượu nấm men phát

triển tốt nhất ở nhiệt độ 20 - 300C, nhiệt độ tối đa là 380C, tối thiểu là 50C Nấm men

được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu 17 - 220C có năng lực lên men rất lớn Quá trình nên men thì nấm men sẽ chịu được giới hạn nhiệt độ khá rộng từ 1 -

450C Nếu nhiệt độ quá 500C nấm men sẽ chết

* Ảnh hưởng của pH

pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau Nấm men có thể phát triển trong môi trường có chỉ số pH 2 - 8 Vi khuẩn bắt

đầu phát triển ở pH 4,2 và cao hơn, khi pH < 4,2 chỉ có nấm men phát triển.Vì vậy,

trong lên men rượu để ngăn ngừa khả năng nhiễm khuẩn người ta thực hiện trong giới hạn pH 3,5 - 4,0, với độ pH thấp nên ngoài việc ứng dụng điều chỉnh pH thích hợp còn phải kết hợp sử dụng các chất sát trùng Khi pH 8 nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh Ở pH 3,5 nấm men phát triển mạnh thì hầu như vi khuẩn chưa phát triển

* Ảnh hưởng nồng độ rượu

Rượu tạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng tới sự lên men

Nồng độ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Đa số nấm men có thể lên men cho đến khi nồng độ rượu đạt 12 - 14%V Khi nồng độ rượu cao hơn mức giới hạn này sẽ ức chế nấm men và kìm hãm sự lên men rượu Khả năng sống sót trong môi trường có nồng độ cồn cao là tiêu chuẩn cần có

của chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu vang Những chủng nấm men dại chỉ chịu được độ cồn thấp, do vậy chúng chỉ sống sót trong giai đoạn đầu quá trình lên men Khi độ cồn tăng cao thì chủng nấm men chịu được độ cồn cao sẽ chiếm ưu thế

* Ảnh hưởng của oxy

Nấm men thuộc loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện Trong điều kiện yếm khí và

men sinh sản và phát triển mạnh nó oxy hóa đường và tạo ra các sản phẩm là CO2 và

H2O, chỉ một lượng rất nhỏ rượu được hình thành Do vậy trong sản xuất rượu, giai

đoạn đầu tạo điều kiện hiếu khí để nấm men sinh sản nhanh và đầy đủ số lượng tế bào

cần thiết cho quá trình lên men rượu, sau đó phải tạo môi trường tuyệt đối yếm khí để nấm men thực hiện vai trò lên men chuyển hóa đường thành rượu etylic

Trong giai đoạn bảo quản thì chúng sẽ làm cho sản phẩm có nhiều aldehyt, sản phẩm rất dễ biến màu do các phản ứng oxy hóa, phản ứng hóa nâu gây tối màu cho sản phẩm, làm chua sản phẩm do hình thành acid hữa cơ (vi khuẩn lactic, acetic…) gây thối cho sản phẩm rượu theo thời gian bảo quản (do rượu bia là môi trường rất giàu chất dinh dưỡng cho vi khuẩn gây thối phát triển) (Nguyễn Đức Lượng, 2002 )

* Ảnh hưởng của nguồn Nitơ

Tùy nguồn nguyên liệu ban đầu có thể bổ sung hay không bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men Tùy thuộc vào đặc tính của từng nguyên liệu mà có thể sử dụng (NH4)2S04, NH4H2PO4, NH4NO3 nước chiết nấm men, pepton…

* Ảnh hưởng của SO 2

SO2 có tác dụng trì hoãn sự lên men tùy thuộc vào hàm lượng sử dụng và thậm chí có thể ngăn chặn hoàn toàn quá trình lên men SO2 được sử dụng xử lý môi trường trước khi lên men vì có tác dụng nhiều mặt: chống oxi hóa (SO2 có tác dụng làm tê liệt các enzim oxi hóa khử), làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều vi khuẩn có hại trong đó chủ yếu là ngăn chặn sự phát triển của acetic và lactic Lượng SO2 thường dùng 30 - 120mg/l Nếu dùng quá liều lượng, rượu vang sẽ có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích Nguồn SO2 dùng phổ biến trong ử rượu vang là Na2SO3

* Ảnh hưởng của CO 2

Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế sự sinh sản của nấm vang men, theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi:

Hàm lượng CO2 trong rượu đạt đến 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men bị đình trệ

Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 1,5% trọng lượng thì nấm men không cón sinh sản được nữa

Với hàm lượng CO2 như trên ở nhiệt độ 150C sẽ có áp suất là 7,7atm, nấm men vẫn tiếp tục sống và lên men kị khí

2.7 Sắc tố trong sản xuất rượu vang

2.7.1.Vai trò của sắc tố trong sản xuất thực phẩm

Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa Màu sắc là một chỉ

số quan trọng của giá trị cảm quan Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn cho thêm chất màu mới, tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của

sản phẩm (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2004)

Bên cạnh đó màu sắc còn cho biết trạng thái, độ tinh khiết cũng như trình

độ kỹ thuật chế biến thực phẩm Màu sắc thực phẩm còn có tác dụng kích thích sự

thèm ăn, có tác dụng ngon miệng và tiêu hóa tốt Do đó màu sắc thực phẩm còn có giá trị về mặt thương mại (Bùi Hữu Thuận, 2000)

2.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng anthocyanin

Anthocyanin là chất tạo nên màu sắc của rượu vang khoai lang tím, sự thay

đổi hàm lượng anthocyanin làm thay đổi màu sắc của rươu Màu sắc anthocyanin

thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian bảo quản và ánh sáng, nồng độ các chất màu kết hợp với anthocyanin

- Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi độ hấp thu cực đại, màu

của anthocyanin cũng giảm khi gia tăng nhiệt độ

- pH: pH quá cao hoặc quá thấp sẽ dẫn đến sự thoái hóa màu anthocyanin, hiệu

quả của chất màu này đạt cực đại ở pH = 3,5

- Thời gian bảo quản và ánh sáng: tăng thời gian bảo quản thì chất màu

anthocyanin giảm và khi bảo quản ở các điều kiện môi trường khác nhau cũng ảnh hưởng đến sắc tố anthocyanin Thời gian bảo quản và chiếu sáng trực tiếp ảnh hưởng

lên sự ổn định của anthocyanin Các nhà nghiên cứu đã cho rằng giữ mẫu ngoài ánh sáng thì nồng độ của chất màu giảm mạnh hơn trong tối

- Các yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến màu anthocyanin như nồng

độ của các chất màu kết hợp với anthocyanin, tỉ lệ tương đối trong hỗn hợp các

anthocyanin, ảnh hưởng của các sắc tố khác như carotenoid, chlorophyl (Ikuo SUDA& cs., 2003)

2.8 Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng rượu vang

Rượu vang được đánh giá theo các chỉ tiêu về cảm quan, chỉ tiêu hóa học, chỉ tiêu vi sinh vật

* Chỉ tiêu cảm quan

Rượu vang phải trong, không có vẩn đục và không có vật thể lạ nhỏ, có màu tím đặc trưng của khoai lang tím, mùi thơm khoai lang, ngọt nhẹ, chua dịu hài hòa, không mùi kim loại

Hàm lượng acid bay hơi, tính theo acid acetic,

g/l, không lớn hơn

1,5

công bố của nhà sản xuất

* Chỉ tiêu vi sinh vật

Các giới hạn tối đa vi sinh vật của rượu vang được quy định trong 1ml sản phẩm vang thể hiện trong bảng 2.4 dưới đây

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu vi sinh vật của rượu vang (Theo TCVN 7045 - 2002)

Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong

1ml sản phẩm

102

E.coli, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

Coliforms, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 10

Cl perfringens, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

S aureus, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

PHẦN 3

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Bột khoai lang tím Nhật Bản: có độ ẩm là 11%, lấy từ Bộ môn bảo quản Chế biến, Viện Nghiên cứu rau quả, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội

Chế phẩm enzym glucoamylase: có nguồn gốc từ NOVO Đan Mạch

Chủng nấm men: saccharomyces cerevisiae Được lấy ở Bộ môn bảo quản

Chế biến, Viện Nghiên cứu rau quả, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội

Đường saccharose tinh luyện: Được mua tại big C Long Biên- Hà Nội

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

3.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

Bộ môn bảo quản Chế biến Viện Nghiên cứu rau quả, Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

3.2.2 Thời gian nghiên cứu

Bắt đầu từ tháng 12 năm 2013 đến tháng 06 năm 2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình

dịch hóa tinh bột khoai lang tím

Nghiên cứu xác định tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím

Nghiên cứu xác định nồng độ xử lý enzym α – amylase đến khả năng dịch

hóa tinh bột khoai lang

Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý enzym α – amylase đến khả năng dịch

hóa tinh bột khoai lang

Nghiên cứu xác định pH xử lý enzym α – amylase đến khả năng dịch hóa

tinh bột khoai lang

Nội dung 2: Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ trong quá trình

đường hóa tinh bột khoai lang tím bằng enzym glucoamylase

Nghiên cứu nồng độ enzym glucoamylase bổ sung trong quá trình đường hóa

tinh bột khoai lang tím

Nghiên cứu nhiệt độ xử lý enzym glucoamylase trong quá trình đường hóa

tinh bột khoai lang tím

Nghiên cứu pH xử lý enzym glucoamylase trong quá trình đường hóa tinh

Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tiếp giống nấm men của quá trình lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím

Nội dung 4: Đánh giá chất lượng của rượu vang từ khoai lang tím Nhật bản thành phẩm theo TCVN 7045 - 2002

Nội dung 5: Thiết lập quy trình chế biến rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản

3.4 Phương pháp nghiên cứu

1/10, 1/12, 1/14, 1/16 sau đó bổ sung chế phẩm enzym α - amylase với nồng độ

0,2% ở điều kiện nhiệt độ 700C trong thời gian 30 phút Các công thức thí nghiệm

được bố trí cụ thể như sau:

* Thí nghiệm 2: Nghiên cứu xác định nồng độ enzym α - amylase thích

hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím

Tiến hành phối trộn nguyên liệu bột khoai lang/nước theo tỷ lệ nhất định (là kết

quả của thí nghiệm 1), enzym α – amylase được bổ sung ở các nồng độ 0,1%, 0,2%,

0,3%, 0,4%, 0,5% và điều chỉnh pH = 5,5, được giữ ở nhiệt độ 700C trong thời gian 30 phút Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Trên cơ sở theo dõi hàm lượng chất khô hòa tan và hàm lượng anthocyanin tạo ra trong quá trình dịch hóa tinh bột Từ đó xác định được nồng độ

enzym α – amylase dịch hóa thích hợp

* Thí nghiệm 3: Nghiên cứu nhiệt độ xử lý enzym α - amylase thích hợp

cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím

Chuẩn bị các mẫu như thí nghiệm 2, tiến hành bổ sung enzym α - amylase ở

nồng độ nhất định (là kết quả của thí nghiệm 2) và điều chỉnh pH = 5,5 được giữ ở các mức nhiệt độ khác nhau 650C, 700C, 750C trong thời gian xử lý là 30 phút Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Trên cơ sở theo dõi hàm lượng chất khô hòa tan tạo ra của dịch tinh bột sau khi

dịch hóa Từ đó xác định được nhiệt độ xử lý enzym α - amylase dịch hóa thích hợp

* Thí nghiệm 4: Nghiên cứu pH xử lý enzym α - amylase thích hợp cho

quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím

Chuẩn bị các mẫu như thí nghiệm 3, tiến hành bổ sung enzym α - amylase ở

nồng độ nhất định (là kết quả của thí nghiệm 2) và điều chỉnh pH với các giá trị khác nhau 5,0; 5,5; 6,0 được giữ ở nhiệt độ 700C trong thời gian xử lý là 30 phút Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Công thức Nồng độ enzym α – amylase (%)

Trên cơ sở theo dõi hàm lượng chất khô hòa tan tạo ra của dịch tinh bột

sau khi dịch hóa Từ đó xác định được giá trị pH xử lý enzym α - amylase dịch

hóa thích hợp

3.4.1.2 Các thí nghiệm cho nội dung 2

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím bằng enzym glucoamylase

* Thí nghiệm 5: Nghiên cứu nồng độ enzym glucoamylase bổ sung trong

quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím

Bột khoai lang tím được phối chế với nước theo tỷ lệ nhất định (là kết quả

của thí nghiệm 1) sau đó được tiếp tục tiến hành dịch hóa bằng chế phẩm enzym α –

amylase với nồng độ và nhiệt độ, pH đã được xác định từ thí nghiệm 2, 3, 4 (với

thể tích bằng nhau (V = 500ml) rồi tiến hành hạ nhiệt độ xuống 600C sau đó bổ sung enzym glucoamylase với các nồng độ khác nhau 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4% chúng tôi tiến hành đường hóa dịch bột khoai lang trong thời gian 30 phút ở nhiệt

độ 600C và pH = 4 Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Công thức Nồng độ enzym glucoamylase (%)

* Thí nghiệm 6: Nghiên cứu nhiệt độ xử lý enzym glucoamylase bổ sung

trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím

Chuẩn bị các mẫu như thí nghiệm 5, tiến hành bổ sung enzym glucoamylase

ở nồng độ nhất định (là kết quả của thí nghiệm 5) và điều chỉnh pH = 4 được giữ ở

các mức nhiệt độ khác nhau 600C, 650C, 700C trong thời gian xử lý là 30 phút Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

glucoamylase thích hợp trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím

* Thí nghiệm 7: Nghiên cứu pH xử lý enzym glucoamylase bổ sung trong

quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím

Chuẩn bị các mẫu như thí nghiệm 6, tiến hành bổ sung enzym glucoamylase

ở nồng độ nhất định (là kết quả của thí nghiệm 5) và điều chỉnh pH ở các giá trị pH

khác nhau 3,5; 4; 4,5 được giữ ở nhiệt độ 600C, trong thời gian xử lý là 30 phút Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

glucoamylase thích hợp trong quá trình đường hóa tinh bột khoai lang tím

3.4.1.3 Các thí nghiệm cho nội dung 3

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ của quá trình lên men rượu đối với sản phẩm rượu vang từ khoai lang tím Nhật Bản

* Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím

Dịch khoai lang tím sau khi đường hóa được chia thành các mẫu có cùng thể tích 500 ml và được điều chỉnh bằng đường glucoza đến các giá trị nồng độ cơ chất khảo sát từ 16, 18, 20, 22, 24 0Bx rồi được thanh trùng và làm nguội đến 370C, tiến

hành bổ sung chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae với tỷ lệ tiếp giống 4%

Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Công thức Nồng độ chất khô ( 0 Brix)

* Thí nghiệm 9: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên men đến chất lượng

rượu vang từ khoai lang tím

Tiến hành các thí nghiệm như trên, các mẫu dịch khoai lang tím được bổ

sung nấm men Saccharomyces cerevisiae với tỷ lệ tiếp giống 4%, với nồng độ nhất

định (là kết quả của thí nghiệm 8) và tiến hành điều chỉnh pH ở các giá trị khác

nhau 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 tiến hành lên men ở nhiệt độ 370C trong các thời gian khảo sát 10 ngày Thí nghiệm gồm các công thức và được tiến hành như sau:

* Thí nghiệm 10: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống nấm men của quá trình lên men đến chất lượng rượu vang từ khoai lang tím

Dịch khoai lang thu được sau quá trình đường hóa và điều chỉnh đến hàm lượng chất khô hòa tan xác định (là kết quả của thí nghiệm 8) được chia thành các mẫu có

cùng thể tích (V = 500ml) rồi được bổ sung bổ sung nấm men Saccharomyces

cerevisiae với các nồng độ khảo sát 1, 2, 3, 4, 5% Công thức thí nghiệm được bố trí

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu

3.4.2.1 Xác định pH bằng máy pH meter cầm tay

Nguyên tắc: Máy pH meter được cấu tạo bằng một điện cực hidro, dựa vào việc đo thế điện cực hidro của dung dịch mẫu để đọc giá trị pH

Tiến hành: Hiệu chỉnh máy bằng dung dịch chuẩn KH2PO4 pH = 4,01 Sau khi hiệu chỉnh, nhúng điện cực đo vào dung dịch mẫu cần đo Chú ý không ngập quá đầu điện cực Đợi khi giá trị hiển thị ổn định thì đọc kết quả Sau mỗi lần đo

đều phải hiệu chỉnh máy

3.4.2.2 Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế

Nguyên tắc: Dụng cụ này hoạt động dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng Khi tia sáng đi vào các môi trường khác nhau (từ môi trường khí vào dung dịch) Tùy thuộc vào nồng độ các chất hòa tan mà độ lệch của tia sáng thay đổi Dựa vào độ lệch của tia sáng, ta có thể xác định được nồng độ của chất hòa tan (Ngô Xuân Mạnh & cs, 2001)

Tiến hành: Chuẩn máy bằng nước cất về giá trị 0 Nhỏ dịch nguyên liệu vào

và đọc kết quả Tiến hành đo 2 lần, kết quả chênh lệch giữa 2 lần đo không quá 0,2 Nếu vượt quá giá trị đó, đo lần thứ 3 Lấy trung bình của 2 kết quả

3.4.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử, đường tổng số bằng phương pháp Ferixianua

Nguyên tắc:

- Dung dịch Ferixianua trong môi trường kiềm dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ giải phóng ra oxi nguyên tử, oxi nguyên tử sẽ etylen để kết thúc phản ứng là xanh metylen chuyển từ màu xanh sang màu hồng, oxi hóa đường thành acid phản

ứng được thực hiện khi đun nóng với chỉ thị xanh metylen Điểm kết thúc phản ứng

là xanh metylen chuyển từ màu xanh sang tím hồng rồi vàng rơm

- NaOH dung dịch 10%, HCl dung dịch 15%

- Ferixianua 1%, KOH 2,5N và xanh metylen

Cách tiến hành:

- Lấy 25g mẫu rồi bổ sung nước cất nóng để nguội, sau đó định mức lên 250ml bằng nước cất rồi tiến hành lọc lấy 100ml dịch lọc, bổ sung 10ml HCl 15%, sau đó tiến hành thủy phân trong 30 phút rồi để nguội Nhỏ vài giọt phenolphatalein màu hồng vào rồi trung hòa bằng NaOH 10% Sau đó định mức lên 250ml thu được dịch đường

- Lấy 20ml Ferixianua 1% cho vào bình 250ml + 5ml KOH 2,5N và vài giọt xanh metylen, lắc đều và đun sôi trong 1 – 2 phút Sau đó dùng dung dịch đường để chuẩn độ tới khi màu xanh metylen chuyển sang màu vàng rơm