Sản xuất nước giải khát lên men từ dịch chiết đài hoa bụp giấm hibiscus sabdariffa L

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LUÂN VĂN TỐT NGHIÊP • • SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM Hibừcus sabdariffa L Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực ThS Nguyễn Minh Khang Trịnh Trung Trực Thành phố Hồ Chí Minh -2009- LỜI CÁM ƠN Cám ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Tôn Đức Thắng, Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học ứng dụng Bộ Môn Công nghệ sinh học, tất quý thầy cô truyền đạt kiến thức cho suốt trình học trường Tôi gởi lời cám ơn đến Ban giám đốc công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha Đặc biệt, gởi lời cám ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Minh Khang tận tình hướng dẫn, bổ sung kiến thức kinh nghiệm thực tế suốt thời gian thực đề tài Đồng thời thầy sửa chữa thiếu sót giúp hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp tích luỹ kinh nghiệm quý báu phục vụ cho nghề nghiệp chuyên môn sống sau Sinh viên Trịnh Trung Trực TÓM TẮT TRỊNH TRUNG TRựC, Đại học Tôn Đức Thắng, tháng 12/2009 “SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM Hibiscus Sabdariffa L.” Thời gian thực hiện: từ tháng đến 12 năm 2009 Phòng thí nghiệm công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN MINH KHANG Cây bụp giấm Hỉbỉscus sabdariffa L loại có nhiều công dụng hữu ích cho sống hàng ngày người Hơn nữa, loại dược thảo tiềm chứa nhiều họp chất có hoạt tính sinh học cao Chính công dụng hữu ích đó, thực đề tài chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm nhằm hiểu rõ loại ♦ Các thí nghiệm tiến hành: - Xác định thành phần nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô - Tìm hiểu ảnh hưởng đến trình trích ly thu nhận dịch lên men - Khảo sát đặc điểm hình thái nấm men - Xây dựng đường cong tăng trưởng nấm men Saccharomyces cerevisiae - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất nước giải khát lên men - Kiểm tra chất lượng sản phẩm ♦ Qua trình thực đề tài thu kết cuối sau: - Nhiệt độ trích ly 100°C, thời gian trích ly 15 phút, tỉ lệ phối trộn nguyên liệu nước 1:30 - Tỷ lệ nấm men cấy bố sung vào dịch lên men xử lý là: 10% - Độ Brix ban đầu dịch lên men cần chỉnh đế đạt 20% - Nhiệt độ lên men 16°c - Thời gian kết thúc trình lên men ngày - Sản phấm nước giải khát lên men bụp giấm, qua đánh giá cảm quan phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215 - xếp loại 11 MỤC LỤC Trang LỜI CÁM Ơ N i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC CHỪ VIẾT TẮT vi DANH SÁCH CÁC HÌNH vii DANH SÁCH CÁC BẢNG .viii DANH SÁCH CÁC s ĐỒ VÀ BIÊU Đ Ồ X Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đ ề 1.2 Mục đích 1.3 Nội dung nghiên cứu: Chương TÔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan nước giải k hát 2.1.1 Nguồn gốc nước giải khát 2.1.2 Nguyên liệu sản xuất nước giải khát công nghiệp 2.1.3 Thực tế loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên có thị trường Việt Nam 2.1.4 Giới thiệu nước giải khát lên men 2.2 Phân loại nước giải khát 2.2.1 Nước giải khát có gas 2.2.2 Nước giải khát gas 2.3 Giới thiệu bụp giấm 2.3.1 Mô tả thực vật 2.3.2 Nghiên cứu nước nước .11 2.3.3 Năng suất 12 2.3.4 Hiệu kinh tế môi trường 12 2.4 Công dụng bụp giấm .13 2.4.1 Công dụng ngành thực phẩm : 13 2.4.2 Công dụng dược phẩm: 13 iii 2.5 Giới thiệu nấm men 16 2.6 Cơ chế trình lên men rượu 20 2.6.1 Cơ ch ế 20 2.6.2 Động học trình lên men 21 2.6.3 Các vi khuẩn có hại cho nấm men .22 2.6.4 Các trình biến đổi khác 23 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men rượu 24 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN c ứ u 26 3.1 Thời gian địa điểm tiến hành 27 3.2 Vật liệu hóa chất thiết b ị .27 3.2.1 Vật liệu 27 3.2.2 Hóa chất thiết bị 28 3.3 Phương pháp nghiên cứu 31 3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 31 3.3.2 Thuyết minh sơ đồ .32 3.4 Phương pháp thí nghiệm 32 3.4.1 Phương pháp xác định thành phần nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô 32 3.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly thu nhận dịch lên m en 33 3.4.3 Khảo sát đặc điểm hình thái chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 34 3.4.4 Phương pháp xác định đường cong tăng trưởng 35 3.4.5 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 35 3.4.6 Kiếm tra thành phần, chất lượng sản phấm 37 3.5 Các phương pháp phân tích 38 3.5.1 Phương pháp vi sinh vật .38 3.5.2 Phương pháp hoá học 38 3.5.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 38 3.6 Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm lên men 38 Chương KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39 4.1 Ket khảo sát thành phần nguyên liệu 39 4.2 Ket khảo sát trình trích ly thu nhận dịch lên men 40 IV 4.2.1 Nhiệt độ trích ly 40 4.2.2 Thời gian trích l y 42 4.2.3 Xác định công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu nước 43 4.3 Ket khảo sát đặc điểm hình thái nấm m en 44 4.3.1 Quan sát đại th ể 44 4.3.2 Quan sát vi thể 44 4.4 Xây dựng đường cong sinh trưởng nấm men Ssaccharomyces cerevisiae 45 4.5 Ket khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 46 4.5.1 Ảnh hưởng nồng độ chất khô ban đầu 46 4.5.2 Ảnh hưởng lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men 53 4.5.3 Ảnh hưởng nhiệt độ trình lên men dịch chiết đài hoa bụp giấm 60 4.6 Khảo sát trình lên m en .68 4.6.1 Quy trình thực hiện: 69 4.6.2 Thuyết minh quy trình .70 4.6.3 Sự thay đổi thành phần trình lên m en 71 4.7 Kiểm tra thành phần sản phẩm 72 4.8 Kết đánh giá cảm quan phương pháp cho điểm 74 4.9 Tính toán sơ chi phí cho sản xuất 100 chai thành phẩm ( 500ml/chai) .75 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ N G H Ị 77 5.1 Kết luận 77 5.2 Đề nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC V DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Dr : Doctor TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh SGTT : Sài gòn tiếp thị FDA : Food and Drug Administration WHO : World Health Organization GS : Giáo sư ThS : Thạc sĩ EMP : Endem - Mayehop - Panat ATP : Adenozin triphotphat ADP : Adenozin diphotphat CFU : Colony Forming Unit TNHH sx - TM : Trách nhiệm hữu hạn sản xuất - thưcmg mại TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Kg : kilogram g : gram p : Phường Q : Quận VI DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 2.2: Cây bụp giấm Hibiscus sabdarijfa L 10 Hình 2.3 Hoa bụp giấm 10 Hình 2.4 Trái câybụp giấm 10 Hình 2.5 2.6: Hạt bụp giấm Hibiscus sabdarijfa L 11 Hình 2.7: Đài hoa bụp giấm khô bán túi nylon Mexico 14 Hình 2.8: Đài hoa bụp giấm tươi chế biến 14 Hình 4.1: Hình thái khuẩn lạc nấm men Saccharomyces cerevisiae 44 Hình 4.2: Hình thái tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae 44 Hình 4.3: Sản phẩm nước giải khát lên men đài hoa bụp giấm 76 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Các thiết bị dụng cụ sử dụng thí nghiệm .30 Bảng 4.1: Thành phần nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô 39 Bảng 4.2 Kết khảo sát nhiệt độ trích ly 41 Bảng 4.3 Ket khảo sát thời gian trích ly 42 Bảng 4.4 Kết khảo sát công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu / nước .43 Bảng 4.5 Kết khảo sát đường cong tăng trưởng 45 Bảng 4.6: Các mẫu lên men thay đổi nồng độ chất khô ban đầu thí nghiệm 46 Bảng 4.7: Độ cồn lượng đường sót dịch lên men sau ngày .46 Bảng 4.8 Ket khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất khô lên thay đổi hàm lượng đường tổng trình lên m en 47 Bảng 4.9 Ket khảo sát tăng sinh khối nấm men theo thời gian mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 49 Bảng 4.10 Kết khảo sát tạo thành ethanol trình lên men tương ứng với mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 50 Bảng 4.11 Ket khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất khô lên thay đổi hàm lượng acid tổng trình lên men 51 Bảng 4.12 Ket khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất khô lên thay đổi pH trình lên m en 52 Bảng 4.13: Các mẫu lên men thay đối lượng giống cấy ban đầu thí nghiệm 53 Bảng 4.14: Đo độ cồn hàm lượng đường sót dịch lên men sau ngày 54 Bảng 4.15 Ket khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy lên thay đổi hàm lượng chất khô dịch chiết bụp giấm trình lên men 55 Bảng 4.16 Ket khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy lên thay đổi hàm lượng đường tổng dịch chiết trình lên men .56 Bảng 4.17 Ket khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy lên lượng cồn tạo thành dịch chiết trình lên men 57 Bảng 4.18 Ket khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy lên thay đối hàm lượng acid tổng dịch chiết bụp giấm trình lên men 58 viii Bảng 4.19 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy lên thay đổi pH dịch chiết bụp giấm trình lên men 59 Bảng 4.20: Các mẫu lên men thay đổi nhiệt độ khác thí nghiệm 60 Bảng 4.21: Độ cồn hàm lượng đường sót sau ngày lên men 60 Bảng 4.22 Ket khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên thay đổi hàm lượng chất khô dịch bụp giấm trình lên men 61 Bảng 4.23 Ket khảo sát phát triển sinh khối nấm men trình lên men62 Bảng 4.24 Kết khảo sát thay đổi hàm lượng đường tổng trình lên men 63 Bảng 4.25 Ket khảo sát hình thành ethanol trình lên men 64 Bảng 4.26 Ket khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên thay đổi hàm lượng acid tổng nước giải khát trình lên men 65 Bảng 4.27 Ket khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên thay đổi pH trình lên men 66 Bảng 4.28: Giá trị trung bình mức độ ưa thích hai mẫu nước giải khát lên men nhiệt độ thấp nhiệt độ thường .67 Bảng 4.29: Sự thay đổi thành phần trình lên m en 72 Bảng 4.30: Thành phần nước giải khát lên men bụp giấm 73 Bảng 4.31: Chỉ tiêu vi sinh nước giải khát có cồn 73 Bảng 4.32 Ket đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm khô 74 Bảng 4.33 Chi phí cho sản xuất 100 chai nước giải khát dịch chiết từ đài hoa bụp giấm thành phẩm (500ml/chai) 76 IX Phụ ỉục Các phương pháp kiểm tra chất lượng Xác định nồng độ chất hòa tan (°Bx) a Dụng cụ - Bx kế ATC-le phòng thí nghiệm hóa sinh, đũa khuấy, giấy cuộn, bình xịt nước cất b Phương pháp thực Dùng đũa khuấy khuấy nhẹ dung dịch cần đo nồng độ chất hòa tan, lấy giọt chấm vào mặt kính Đậy nắp kính lại Quan sát đọc độ Bx qua ống kính vạch phân chia vùng tối vùng sáng thang đo Xoay nhẹ ống kính để nhìn rõ thấy thang đo bị mờ Sau rửa lại kính nước cất lau khô nhẹ nhàng giấy thấm Xác định pH dung dịch a Dụng cụ - Máy đo pH METTLER TOLEDO b Phương pháp thực Rửa điện cực, lau khô giấy thấm, nhúng điện cực vào dung dịch muốn đo Khi máy kêu ‘tít’ đọc giá trị pH hình Khi đo nhiều lần liên tiếp sau lần đo, nhúng điện cực vào nước cất Sau đo xong, rửa điện cực, lau khô cho điện cực vào dung dịch KC1 3M Tắt máy Phương pháp xác định hàm lượng acid toàn phần a Dụng cụ hóa chất Microburet ml, khắc vạch 0,01 ml Bình nón 250 ml Dung dịch NaOH 0,05 N Dung dịch phenolphtalein % rượu 60 % b Tiến hành thử Dùng pipet lấy xác 50 ml rượu cần thử cho vào bình nón, thêm giọt phenolphtalein, dùng dung dịch NaOH 0,05 N để chuẩn độ đến màu phớt hồng bền 30 giây c.Tính kết Hàm lượng acid tính mg acid acetic lít rượu 100° theo công thức: V, »N»Mxl M0 GxV, Trong Xi: hàm lượng acid (mg/1) Vi: lượng dung dịch NaOH 0,05 N sử dụng (ml) N: nồng độ đương lượng dung dịch NaOH (N) M: đương lượng acid acetic (60) G: độ rượu mẫu thử Vo: lượng rượu lấy để chuẩn độ (ml) Phương pháp xác định hàm lượng tro a Nguyên lý Dùng sức nóng (550-600°C) nung cháy hoàn toàn chất hữu cơ, sau đem cân tính phần trăm tro có mẩu b Tính kết _ (P2-P).100 px- p • p : khối lượng chén sứ • Pi: khối lượng chén mẩu trước nung • p2: khối lượng chén mẩu sau nung Đối với thực phấm lỏng, cô lửa trước nung Xác định hàm lượng đường tổng số theo Bectorang a Nội dung phương pháp Chiết đường tổng số từ mẫu nước nóng, dùng acid clohydric thủy phân thành đường glucose, lượng glucose xác định qua phản ứng với dung dịch pheling, sắt (III) sunfat kali permanganat b Dụng cụ, hóa chất Cân phân tích xác đến 0,000 lg Bình tam giác dung tích 250 500 ml Nút cao su có gắn sinh hàn ngược ống thủy tinh dài m Bình định mức, dung tích 250 500 ml Phễu lọc Pipet 25 ml Buret 10 25 ml Ống đong 10 50 ml Cốc thủy tinh có mỏ dung tích 50 250 ml Bình hút lọc dung tích 500 1000 ml Bom chân không vòi hút Burner Bếp cách thủy điều chỉnh đuợc nhiệt độ Acid clohydric 1/3 Chì acetate 10 % kẽm acetate 20 % Kali oxalate bão hòa dinatriphotphat bão hòa Natri hydroxit 20 % Phenolphtalein 0,1 % ethanol 60° Sat (III) sunfat 5%: hòa tan 50 g sat (III) sunfat 200 ml nuớc có chứa sẵn 108 ml acid sunfuric đặc (d=l,84), khuấy tan, thêm nuớc đến 1000 ml Dung dịch phải khử sat (II) oxyt bang kali permanganat 0,1 N có màu phớt hồng Kali permanganat 0,1 N Pheling A: Hòa tan 69,2 g đồng sunfat 500 ml nuớc cất, thêm 10 ml acid sunfuric đặc đế dễ tan, thêm nuớc cất đến 1000 ml, lắc kỹ, lọc Pheling B: - Hòa tan 364 g kali natri tactrat 500 ml nuớc cất - Hòa tan 100 g natri hydroxit 500 ml nuớc cất, đổ a b, thêm nuớc đến 1000 ml, lắc kĩ, lọc c Chuẩn bị thử Mẩu chuẩn bị đuợc đo độ khô khúc xạ kế, từ độ khô suy luợng mẫu cân cho tích kali permanganat 0,1 N dùng chuấn độ cuối nằm khoảng - ml Với đồ hộp nguyên liệu rau có độ khô - % luợng mẫu cân từ 20 - 50 g d Tiến hành thử Cân - 20 g mẫu chuẩn bị, chuyển toàn vào bình tam giác 250 ml, tráng kĩ cốc nuớc cất, luợng nuớc cho vào bình Vz thể tích, đậy bình nút cao su có gắn ống sinh hàn ống thủy tinh Đun bếp cách thủy 80°c 15 phút Lấy để nguội Thêm 10 ml chì acetate 10 % lắc kĩ để kết tủa protit có mẫu Có thể kiểm tra việc loại protid hoàn toàn cách để lắng mẫu rót từ từ theo thành bình dòng mảnh chì acetate 10 %, chỗ tiếp xúc hai dung dịch không hình thành kết tủa loại protit hoàn toàn, kết tủa cần thêm dung dịch chì acetate Đe lắng Thêm vào mẫu - 10 ml dung dịch kali oxalate bão hòa, lắc kĩ để loại chì du Để lắng Lọc qua giấy lọc gấp nếp, thu dịch lọc vào bình định mức 500 ml, rửa kĩ kết tủa, thêm nuớc cất đến vạch mức, lắc kĩ Hút 50 - 100 ml dịch lọc chuyển vào bình tam giác 250 ml thêm 15 ml acid clohydric 1/3, đậy nút cao su có cắm ống thủy tinh, đun bếp cách thủy sôi 15 phút Lấy để nguội Trung hòa dung dịch mẫu natri hydroxit 30 % thử giấy thị Chuyển toàn dịch mẫu vào bình định mức 250 ml, thêm nuớc cất đến vạch, lắc kĩ Hút 10 - 25 ml dung dịch mẫu vào bình tam giác 250 ml, cho vào bình hỗn họp gồm 25 ml dung dịch pheling A 25 ml dung dịch pheling B, lắc nhẹ, đặt bếp điện có luới amiăng đun phút kể từ lúc sôi Để nguội bớt lắng kết tủa đồng oxyt Lọc dung dịch qua phễu lọc Chú ý để lúc mặt kết tủa có lóp dung dịch hay nuớc cất, rửa kĩ kết tủa phễu lọc vào bình tam giác nuớc cất đun sôi Chuyển phễu lọc sang bình tam giác có kết tủa, hòa tan kết tủa phễu lọc vào bình 10 - 20 ml dung dịch sat (III) sunfat % Chuấn độ luợng sat (II) hình thành bình tam giác dung dịch kali permanganat 0,1 N dung dịch có màu hồng sẫm bền vững phút Ghi so ml kali permanganat 0,1 N dùng, e Tính kết Từ so ml kali permanganat 0,1 N dùng tra bảng Bectorang đuợc so mg glucose tuơng ứng, chuyển gam Hàm luợng đuờng tong so (X) tính % theo công thức: Trong đó: a: lượng glucose tưong ứng (g) V: thể tích bình định mức mẫu để khử protit (ml) Vi: thể tích mẫu lấy để thủy phân (ml) v 2: thể tích bình định mức mẫu thủy phân (ml) v 3: thể tích mẫu lấy để làm phản ứng với pheling (ml) m: lượng cân mẫu (g) Ket trung bình cộng kết lần xác định song song Tính xác đến 0,01 % Chênh lệch kết lần xác định song song không lớn 0,02 % Xác định đạm tổng số phương pháp Kjeldahn [11] a Nguyên lý Sự vô hoá đạm biến đổi tất đạm có nguyên liệu dù dạng đạm nào(hữu cơ, protein) thành dạng vô (NH4)2S 04 cách đun sôi với H2S04 đậm đặc hỗn họp xúc tác CuS04 + K2S 04 Chất đạm nằm dạng (NH4)2S04 đem tác dụng với chất kiềm mạnh: NaOH để phóng thích NH3 (NH4)2S 04 + 2NaOH -> 2NH3 + 2H20 + Na2S 04 Lượng NH3 lôi máy Pannas dẫn đến erlen có chứa lượng thừa H2S04 Từ cho phép xác định lượng NH3 phóng thích ra, nghĩa xác định lượng đạm có nguyên liệu 2NH3 + H2S 04 -> (NH4)2S 04 2NaOH + H2S 04 (thừa) Na2S 04 + 2H20 b Cách tính 0,1.(V,0 -V).14.10Q m d a rn - 1000.10 v 0là thể tích NaOH IN ba lần thử mẫu trắng V thể tích NaOH 0.1N ba lần thử mẫu nguyên liệu Neu chất lỏng: số gam đạm có llit mẫu nguyên liệu ban đầu: 4.(V0- VXg/1) Neu chất rắn: số gam đạm có 100g mẫu nguyên liệu ban đầu: 1>4(V0- V)(g/1 OOthựcphẩm) Phương pháp xác định độ cồn a Dụng cụ Ống đong 500ml Cồn kế đo 20°c, khắc vạch 0,1 Nhiệt kế - 50°c, khắc vạch 0,5°c Bộ chưng cất rượu b Tiến hành thử Đong 250 ml rượu cần thử, sau đem chưng cất cho lượng cồn thu vào ống đong khô (rót cẩn thận theo thành ống tránh tạo bọt khí nhiều) Thả từ từ cồn kế vào ống đong cho cồn kế không chìm sâu so với mức đọc Để cồn kế ổn định Đọc độ rượu cồn kế (không để bọt khí bám vào làm sai lệch kết quả) Trường họp rượu không 20°c phải đọc nhiệt độ rượu độ rượu lúc Sau tra bảng hiệu chỉnh để có độ rượu 20°c Phu lue Đếm số tế bào nấm men « « *Phư độ pha loãng 101 Các bước tương tự pha loãng mẫư lỏng *Mật độ tế bào đếm theo công thức : _J L c,