Khảo sát điều kiện lên men nhằm nâng cao chất lượng rượu trái điều

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN LÊN MEN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG RƯỢU TRÁI ĐIỀU Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Mạnh Hùng Lớp: 13DSH05 MSSV: 1311100326 i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Là sinh viên năm năm cuối Trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, vinh dự làm đồ án tốt nghiệp để hồn tất chương trình học Tôi cam đoan nghiên cứu tiến hành phòng thí nghiệm Biomass lab trường đại học Bách Khoa – đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh Những số liệu, hình ảnh hồn tồn trung thực chưa có cơng bố Thành phố Hồ Chí Minh,ngày 20 , tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Mạnh Hùng i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghệ thành phố Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm mơn cơng nghệ sinh học tất quý thầy cô truyền đạt cho em kiến thức quý báu suất thời gian em học tập trường Ths Trần Thị Tưởng An người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Ts Nguyễn Văn Khoa, thầy giúp đỡ, nêu ý tưởng bảo em hồn thành khóa luận Ts Nguyễn Hoài Hương người giảng dạy truyền đạt kiến thức cho em bao năm qua, giới thiệu em với cô Trần Thị Tưởng An để tiến hành đề tài Chân thành cảm ơn anh chị bạn phòng thí nghiệm nhiên liệu sinh học biomass trao đổi, đóng góp , phê bình, động viên giúp đỡ em trinh học tập thực đề tài TP.HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2017 Sinh viên Nguyễn Mạnh Hùng ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii LỜI NÓI ĐẦU .1 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ RƢỢU TRÁI CÂY LÊN MEN 1.1 Giới thiệu rƣợu trái lên men 1.1.1 Khái niệm: 1.1.3 Vitamin muối khoáng .5 1.1.4 Polyphenol 1.1.5 Acid hữu 1.1.6 Công dụng rƣợu trái lên men 1.2 Nguyên liệu chế biến rƣợu trái lên men 1.2.1 Nguyên liệu 1.3 Vi sinh vật dùng lên men rƣợu trái lên men 1.3.1 Hệ vi sinh vật có sẵn nguyên liệu .7 1.3.2 Hệ vi sinh vật tham gia trình lên men 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình lên men rƣợu trái lên men 15 1.4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng men giống 15 1.4.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ 15 1.4.3 Ảnh hƣởng pH 16 1.4.4 Ảnh hƣởng ánh sáng 16 1.4.5 Ảnh hƣởng acid hữu 16 1.4.6 Ảnh hƣởng nồng độ cồn .17 1.4.7 Ảnh hƣởng nồng độ đƣờng áp suất thẩm thấu 17 1.5 Tình hình sản xuất .17 rƣợu trái lên men 1.5.1 Trên giới 17 1.5.2 Ở Việt Nam 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.6 Nguyên liệu điều 20 1.6.1 Giới thiệu điều 20 1.6.2 Thành phần hóa học thịt điều 21 1.6.3 Tình hình trồng điều nƣớc ngồi nƣớc 21 Chƣơng VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 23 2.1.1 Thời gian 23 2.1.2 Địa điểm 23 2.2 Vật liệu nghiên cứu .23 2.2.1 Nguyên liệu trái điều 23 2.2.2 Nguồn vi sinh vật 23 2.2.3 Các thiết bị dụng cụ 23 2.2.4 Mơi trƣờng hóa chất sử dụng 24 2.4 Phƣơng pháp phân tích – bố trí thí nghiệm 26 2.4.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 26 2.4.2 Các phƣơng pháp phân tích .31 Chƣơng 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết khảo sát thành phần nguyên liệu điều .36 3.2 Kết việc khảo sát hàm lƣợng tanin theo gelatin theo nhiệt độ .37 3.3 Kết khảo sát môi trƣờng nuôi cấy 37 3.4 Kết khảo sát thời gian lên men 38 3.4.1 Kết khảo sát thời gian lên men tiêu hóa học vi sinh 38 o 3.5 Kết khảo sát nồng độ đƣờng ( Bx ) đƣợc bổ sung .43 3.5.1 Kết đánh hàm lƣợng đƣờng bổ sung tiêu hóa học vi sinh 43 3.6 Kết nghiên cứu tỉ lệ giống theo thể tích bổ sung cho trình lên men .45 3.6.1 Kết nghiên cứu tỉ lệ giống theo thể tích thích hợp cho q trình lên men tiêu hóa học vi sinh 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.7 Kết nghiên cứu nhiệt độ lên men rƣợu trái lên men 48 3.7.1 Kết nghiên cứu nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men tiêu hóa học vi sinh 48 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 4.1 Kết luận .51 4.2 Kiến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT h: NT: nghiệm thức ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Sản lƣợng rƣợu trái lên men năm 2007 quốc gia 18 Bảng 1.2 Một số nghiên cứu rƣợu trái lên men 19 Bảng 1.3 Thành phần hóa học 100g thịt điều 21 Bảng 1.4 Top 10 nƣớc sản xuất hạt điều (còn vỏ) lớn giới (2010) 22 Bảng 2.1 Bố trí khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ trình tủa tanin gelatin 27 Bảng 2.2 Bảng điểm đánh giá cảm quan sản phẩm .36 Bảng 3.1 Thành phần nguyên liệu điều 38 Bảng 3.2 Kết khảo sát thời gian lên men tiêu hóa học vi sinh .41 Bảng 3.4 Kết đánh giá hàm lƣợng đƣờng bổ sung tiêu hóa học vi sinh .46 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết nghiên cứu tỉ lệ giống bổ sung cho trình lên men sau ngày lên men 49 Bảng 3.8 Sự biến đổi thành phần theo nhiệt độ 53 vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một số loại trái làm nguyên liệu sản xuất rƣợu trái lên men.7 Hình 1.2 Một số lồi saccharomyes khác 10 Hình 1.3 Saccharomyces cerevisiae .11 Hình 1.4 Một số lồi vi khuẩn lactic .12 Hình 1.5 : Sơ đồ chu trình EMP 14 Hình 1.6 Quả điều 20 Hình 2.1 Quả điều vàng 23 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 26 Hình 3.1 Sự thay đổi hàm lƣợng tanin theo nhiệt độ 39 Hình 3.2 Ảnh hƣởng mơi trƣờng nuôi cấy đén mật độ tế bào 40 Hình 3.3 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến độ cồn 42 Hình 3.4 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến hàm lƣợng chất khơ 42 Hình 3.5 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến hàm lƣợng acid 43 Hình 3.6 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến hàm lƣợng vitamin C 43 Hình 3.7 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến hàm lƣợng đƣờng khử 44 Hình 3.8 Ảnh hƣởng thời gian lên men đến mật độ tế bào 46 Hình 3.9 Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất khơ ( brix) đến độ cồn .46 Hình 3.10 Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất khô (brix) đến tăng trƣởng nấm men 47 Hình 3.11 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới hàm lƣợng cồn 50 Hình 3.12 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới nồng độ chất khô .50 Hình 3.13 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới mật độ tế bào 51 Hình 3.14 Sự thay đổi độ cồn (%) theo nhiệt độ 53 Hình 3.15 Sự thay đổi hàm lƣợng chất khơ (oBx) theo nhiệt độ 54 Hình 3.16 Sự thay đổi mật độ tế bào theo nhiệt độ 54 viii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Đặt vấn đề Rượu trái lên men sản phẩm kết lên men, phổ biến có từ lâu đời Là loại rượu lên men từ dịch ép trái không qua chưng cất nên giữ phần lớn hàm lượng chất dinh dưỡng hương vị trái Rượu trái lên men biết đến thức uống có cồn thơm ngon, đậm đà mà có lợi mặt sức khỏe dinh dưỡng sử dụng cách hợp lý Ở Việt Nam, rượu trái lên men trái biết đến thức uống thơm ngon, bổ dưỡng gia đình Theo nhà khoa học giới rượu trái lên men không mang bổ dưỡng cho thể mà đem đến cho thể chất chống gốc oxy hóa, giảm bớt nguy đột quỵ, giảm bớt nguy bị mắc số bệnh ung thư nhiều chứng bệnh khác đặc biệt tim mạch Vì vậy, việc sử dụng rượu trái lên men trái hợp lý có tác dụng chống lão hóa bệnh tật cao Hiện nước ta có diện tích trồng điều nước ta năm 2016 đạt 293 nghìn Sản lượng hạt điều đạt 303,9 nghìn (theo báo cáo xuất nhập Việt Nam 2016) tập trung chủ yếu tỉnh Đông Nam Bộ Theo thống kê, 10 điều tái thu khoảng hạt điều thơ, phần thịt trái điều lại bị bỏ đi, vừa lãng phí vừa gây nhiễm mơi trường Trong đó, thành phần dinh dưỡng thịt trái điều cao, cụ thể có khoảng 10% hàm lượng đường, nhân tố để tạo nên nước lên men, đặc biệt chứa hàm lượng vitamin C cao, lượng nhỏ muối vơ cơ: canxi, photpho, sắt… Do sử dụng điều thích hợp cho việc lên men rượu trái lên men Tuy nhiên điều có chứa lượng tanin (0,5% - 0,6%) có ảnh hưởng tới sản phẩm trình lên men Vì người thực đề tài tiến hành đề tài: “Khảo sát điều kiện lên men nhằm nâng cao chất lượng rượu trái điều” Tình hình nghiên cứu Đề tài hướng nghiên cứu chưa nghiên cứu nhiều 10,0 cồn (%) 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 8,9 8,0 6,2 6,8 tỉ lệ cấy giống (%) 10 Hình 3.11 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới hàm lƣợng cồn hàm lƣợng chất khô ,0 (oB x ) 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 14,2 12,2 10,4 8,6 10 tỉ lệ giống (%) o Hình 3.12 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới nồng độ chất khô( Bx) log 8,38 (cfu/ml)8,36 8,34 8,32 8,3 8,28 8,26 8,24 8,22 8,2 8,36 8,31 8,26 8,27 10 tỉ lệ giống (%) Hình 3.13 Ảnh hƣởng tỉ lệ giống tới mật độ tế bào  Nhận xét: + Tỉ lệ giống cấy lên men thường từ 3-10% theo thể tích, điều o phụ thuộc vào hàm lượng chất khô ( Bx) ban đầu + Theo kết trên, ta thấy tỉ lệ nấm men độ cồn thu dịch lên men cao + Số lượng nấm men nhiều trình chuyển hóa đường tạo thành cồn xảy nhanh + Tuy nhiên bổ sung nhiều làm cho sản phẩm bị đục mùi đặc trưng sản phẩm mùi nấm men lấn át, hàm lượng nấm men bổ sung phải mức phù hợp khống nhiều không + Khi bổ sung nấm men tỉ lệ 3% theo thể tích độ cồn đạt 6,2% mức cồn thấp so với tiêu chuẩn rượu trái lên men.Khi tăng lượng nấm men lên đến 5%; 7% theo thể tích độ cồn tăng đến 6,8%-8% hàm lượng cồn cao + Tuy nhiên Khi tăng lượng nấm men lên đến 10% theo thể tích độ cồn tăng đến 8,9% hàm lượng cồn đạt yêu cầu + Qua thấy tỉ lệ thích hợp cho lên men 10% so với thể tích + Tỉ lệ giống bổ sung ảnh hưởng đến mật độ tế bào nấm men tăng tỉ lệ giống từ 3% đến 10% theo thể tích, mật độ tế bào 7 tăng theo từ 18 10 cfu/ml đến 24 10 cfu/ml  Kết luận: Qua việc đánh giá thơng qua tiêu hóa học, vi sinh giá trị cảm quan cho ta biết thỉ lệ giống bổ sung hợp lí cho q trình lên men 10% thể tích 3.7 Kết nghiên cứu nhiệt độ lên men rƣợu trái lên men 3.7.1 Kết nghiên cứu nhiệt độ thích hợp cho trình lên men tiêu hóa học vi sinh Kết nghiên cứu thể bảng 3.8 Bảng 3.8 Sự biến đổi thành phần theo nhiệt độ Nhiệt độ ( C) Cồn (%) 25 30 35 8,9 9,2 Hàm lượng chất khô (Brix) 8,6 8,2 8,4 Hàm lượng acid (%) 0,0282 0,028 0,0288 Vitamin C (mg/l) 228,8 288 280 Đường khử (mg/ml) 23,51 22,93 23,84 Mật độ tế bào (cfu/ml) 2,8x10 3,1x10 3,4x10 cồn (%) 9,25 9,2 9,2 9,15 9,1 9,05 9,0 8,95 8,9 8,9 8,85 8,8 8,75 25 30 nhiệt độ (oC) 35 Hình 3.14 Sự thay đổi độ cồn (%) theo nhiệt độ 8,7 8,6 8,6 8,5 Bx 8,4 8,4 8,3 8,2 8,2 8,1 25 30 nhiệt độ (oC) 35 o Hình 3.15 Sự thay đổi hàm lƣợng chất khô ( Bx) theo nhiệt độ log 8,54 (cfu/ml) 8,52 8,50 8,53 8,49 8,48 8,46 8,46 8,44 8,42 25 30 nhiệt độ (oC) 35 Hình 3.16 Sự thay đổi mật độ tế bào theo nhiệt độ  Nhận xét: 0 Khi tăng nhiệt độ lên men từ 25 C đến 30 C hàm lượng cồn sinh tăng từ 8,9% lên đến 9,2% , sau lên đến 35 C có dấu hiệu bị giảm xuống 9,0% Nguyên nhân khoảng nhiệt độ 30 C nấm men có khả sinh trưởng tốt Còn mức nhiệt độ 35 C lúc nhiệt đô cao nấm men phát triển mạnh nhiên mức nhiệt độ dễ bị tác nhân vi khuẩn phát triển mạnh nên có khả nồng độ cồn bị hạn chế mức nhiệt độ Nhiệt độ có ảnh hưởng tới tế bào nấm men, nấm men phát triển mạnh nhiệt độ o o 8 o 35 C, 35 C mật độ tế bào đạt 3,4×10 cfu/ml cao 2,4×10 cfu/ml 25 C Tuy nhiên nhiệt độ 25 C độ cồn đạt 8,9% chưa đủ để tạo sản phẩm ta chọn nhiệt độ 30 C để tiến hành lên men Mặt khác nhiệt độ ta tiến hành lên men  Kết luận: Qua nghiên cứu thông qua phương pháp đánh giá hóa học, vi sinh, cảm quan nhiệt độ để lên men tốt 30 C Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Kết luận sau thời gian nghiên cứu:  Hàm lượng tanin dược làm giảm thấp 0,251% khối lượng phương pháp tạo tủa gelatin  Xác định môi trường dịch điều dùng làm môi trường nuôi cấy nấm men  Xác định loại nấm men sử dụng để sản xuất nước lên men sacharomyces cerevisiae  Lượng tế bào bổ sung 10% theo thể tích  Xác định thời gian lên men thích hợp 96  Xác định hàm lượng đường bổ sung 19oBx  Nhiệt độ lên men thích hợp 300C 4.2 Kiến nghị Trong trình khảo sát lên men đề tài ta để pH lên men pH dịch điều (pH 3,8 - 4,0) pH yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men, chất lượng sản phẩm Cho nên đề tài sau cần trọng nghiên cứu yếu tố pH Do thời gian có hạn nên nhiều yếu tố chưa khảo sát được:  Chưa khảo sát thời gian lên men phụ  Hàm lượng tanin sản phẩm cao  Nghiên cứu trình biến đổi rượu  Chỉ tiêu vi sinh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Nguyễn Hoài Hƣơng , 2015 Công nghệ lên men Bộ giáo dục đào tạo Đại học cơng nghệ tp.HCM [2] Nguyễn Hồi Hƣơng, Bùi Vinh , 2009 Thực hành hóa sinh.Trường Đại học cơng nghệ tp.HCM [3] Phạm Đình Thanh, 2003 Hạt điều – sản xuất chế biến NXB Nông nghiệp [4] Trần Thị Thanh, 2005 Công nghệ vi sinh NXB Giáo dục [5] Lƣơng Đức Phẩm, 2006 Nấm men công nghiệp NXB khoa học kỹ thuật [6] Hà Duyên Tƣ, 2006 Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [7] Báo cáo Xuất nhập Việt Nam 2016 [8] Niên giám thống kê, 2012 [9] TCVN 3215 – 79 , 1979 Sản phẩm thực phẩm Phân tích cảm quan phương pháp cho điểm Tài liệu Internet [10] Khai trương nhà máy sản xuất rượu nho cao cấp Việt Nam, thứ 5, 25 tháng 10, 2007, http://biatetonline.blogspot.com/2007/10/khai-trng-nh-my-sn-xutru-nho-cao-cp-ti.html/ [11] Rượu trái lên men độ cồn, 20/01/2016, http://daloc.vn/ruou-vang-vanong-do-con/ [12] Nguyễn Thị Phương, nghiên cứu quy sản xuất rượu trái lên men từ thịt xoài, http://luanvan.co/luan-van/de-tai-nghien-cuu-quy-trinh-san-xuat-ruouvang-tu-xoai-44035/ [13] Hồ Thị Kim Ngân, nghiên cứu thử nghiệm chế biến rượu trái lên men chuối, http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-thu-nghiem-che-bien-ruou-vangchuoi-2440/ [14] Nguyễn Thị Ánh Ngọc, nghiên cứu thử nghiệm chế biến rượu trái lên men sabơchê, http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-thu-nghiem-che-bien-ruouvang-saboche-2417/ [15] Mạch Thị Khiêm Tính, Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nước ép long lên men, http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-nghien-cuu-thu-nghiem-chebien-nuoc-ep-thanh-long-len-men-38089/ [16] Lý Nguyễn Bình, sử dụng chế phẩm sản xuất rượu trái lên men mít, http://luanvan.co/luan-van/su-dung-che-pham-sinh-hoc-trong-san-xuat-ruouvang-mit-575/ [17] Phạm Hứu Quang, nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất thử nghiệm rượu trái lên men dứa pha nho, http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-xay-dungquy-trinh-san-xuat-thu-nghiem-ruou-vang-dua-pha-nho-2496/ [18] Vi sinh vật sản xuất rượu trái lên men, http://luanvan.net.vn/luanvan/vi-sinh-vat-moi-truong-vi-sinh-vat-trong-san-xuat-ruou-vang-45667/ [19] Qy trình sản xuất rượu trái lên men, http://luanvan.co/luan-van/de-taiquy-trinh-san-xuat-ruou-vang-cua-dai-hoc-cong-nghe-thanh-pho-ho-chi-minh156/ [20] Sản xuất rượu trái lên men nho, http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-san-xuatruou-vang-nho-24086/ [21] Hạt điều xuất khẩu, http://www.vinacas.com.vn/index.php? route=common/news/details&news_id=102 4/ [22] Khám phá giới rượu trái lên men, http://www.sieuthiruoungoai.com/bai-viet/kham-pha-the-gioi-ruou-vang-233// [23] http://www.oiv.int/en/the-international-organisation-of-vine-and-wine/ [24] Sản lượng hạt điều 2015, http://www.perfectinsider.com/top-ten-cashewproducing-countries-in-the-world/ PHỤ LỤC Phụ lục 1: cách dựng đường chuẩn glucose  Cân xác 1g glucose hòa tan 200ml nước cất  Hút 1, 2, 3, 4, 5ml dung dịch đường glucose vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch định mức Các dung dịch pha có nồng độ 0,1; 0,2;0,3;0,4;0,5 mg/ml  Hút 1ml dung dịch glucose nồng độ vào ống nghiệm chứa 3ml dung dịch DNS  Mẫu trắng: hút 1ml nước cất vào ống nghiệm chứa 3ml dung dịch DNS  Đun cách thủy hỗn hợp 15 – 20 phút  Làm lạnh nhanh đo OD bước sóng 540 nm  Từ kết đo được, ta xác nhận đường chuẩn  Cách pha dung dịch DNS Cân 10 DNS cho vào becher( cốc thủy tinh) 1000ml, thêm 400ml nước cất, đặt becher vào nước 80 C khuấy Thêm dung dịch NaOH(16g NaOH 150ml nước cất) từ từ vào dung dịch DNS, khuấy 80 C Thêm 300 g muối Tartrat K Natri vào dung dịch DNS, khuấy 80 C, làm lạnh nhanh đến nhiệt độ phòng vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất đến vạch lắc Bảo quản DNs chai màu nâu có nắp Đường chuẩn glucose: 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 giá tri OD 540nm y= 0,2 0,4 0,6 0,1 0,3 0,5 n ... theo lượng đường khử lại rượu trái lên men sau lên men người ta phân biệt: rượu trái lên men khô (dưới 10g đường/l), rượu trái lên men (80 – 110g đường/l) Người ta nhân thấy lượng đường khử cao lượng. .. khát thơm ngon giầu chất dinh dưỡng Có thể chia rượu trái lên men thành hai loại : Rượu trái lên men có gas rượu trái lên men không gas Phân loại nồng độ cồn rượu trái lên men:      Thấp:... trình lên men rƣợu trái lên men 1.4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng men giống Tác nhân q trình lên men nấm men, hàm lượng men giống ảnh hưởng lớn tới trình lên men Lượng men giống tăng trình lên men nhanh,