Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase để thuỷ phân tanin và thử nghiệm lên men rượu vang từ dịch ép quả điều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - VÕ THỊ THU GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TANASE ĐỂ THỦY PHÂN TANIN VÀ THỬ NGHIỆM LÊN MEN RƯỢU VANG TỪ DỊCH ÉP QUẢ ĐIỀU LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC TP Hồ Chí Minh - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - VÕ THỊ THU GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TANASE ĐỂ THỦY PHÂN TANIN VÀ THỬ NGHIỆM LÊN MEN RƯỢU VANG TỪ DỊCH ÉP QUẢ ĐIỀU Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Hướng dẫn 1: TS NGUYỄN VĂN KHOA Hướng dẫn 2: TS: LÊ THỊ ÁNH HỒNG TP Hồ Chí Minh - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase để thủy phân tanin thử nghiệm lên men rượu vang từ dịch ép điều” thực với đồng ý hướng dẫn nhiệt tình thầy TS Nguyễn Văn Khoa TS Lê Thị Ánh Hồng Đây chép cá nhân, tổ chức Các kết thực nghiệm, số liệu, nguồn thông tin luận văn tơi tiến hành, trích dẫn, tính tốn đánh giá Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 Người cam đoan Võ Thị Thu Giang ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Văn Khoa cô TS Lê Thị Ánh Hồng dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Sinh học nhiệt đới Viện Cơng nghệ Hóa học, thầy giảng viên Học viện Khoa học Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khóa học Tôi xin cảm ơn đến tất bạn bè, đồng nghiệp, người động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn q trình học tập, làm việc nghiên cứu Và cuối cùng, xin dành tình cảm trân trọng cho người thân gia đình ln động viên giúp tơi vượt qua khó khăn q trình học tập, làm việc nghiên cứu Võ Thị Thu Giang iii DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BYT: NN&PTNT: EC: FAO: IWSR: NT: OIV: QCVN: S1: S2: SBD: TCVN: Bộ Y Tế Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Cộng đồng Châu Âu (European Community) Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) Phân tích thị trường đồ uống Anh Nghiệm thức Tổ chức Rượu vang Rượu Quốc tế Quy Chuẩn Việt Nam Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 (S1) Saccharomyces uvarum 664 (S2) Sabouraud Tiêu Chuẩn Việt Nam iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số thành phần dinh dưỡng điều……………………… Bảng 2.1: Một số thành phần dinh dưỡng dịch ép điều 27 Bảng 2.2: Khảo sát ảnh hưởng pH nhiệt độ dịch ép điều đến hoạt tính enzym tanase 27 Bảng 2.3: Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng enzym tanase 28 Bảng 2.4: Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng gelatin đến trình tách loại tanin dịch ép điều 29 Bảng 2.5: Lựa chọn môi trường nhân giống nấm men 30 Bảng 2.6: Giá trị thay đổi thơng số q trình lên men 31 Bảng 2.7: Thiết kế thí nghiệm CCD để tối ưu hóa q trình lên men dịch ép điều 32 Bảng 2.8: Kết xây dựng đường chuẩn axit gallic 33 Bảng 2.9: Điểm trung bình hệ số trọng lượng 37 Bảng 2.10: Bảng điểm chất lượng sản phẩm 38 Bảng 3.1: Một số tiêu dinh dưỡng dịch ép điều ban đầu 40 Bảng 3.2: Ảnh hưởng pH nhiệt độ đến trình thủy phân tanin enzym tanase thời gian 30 phút 42 Bảng 3.3: Ảnh hưởng hàm lượng enzym tanase đến tách loại tanin 43 Bảng 3.4: Một số thành phần dinh dưỡng dịch điều sau trình tách loại tanin 47 Bảng 3.5: Kết phân tích ANOVA đến q trình hình thành cồn lên men 54 Bảng 3.6: Tác động yếu tố đến trình hình thành độ cồn theo phần mềm JMP 55 v Bảng 3.7: Kết kiểm tra thực nghiệm từ thông số 58 Bảng 3.8: Kết số tiêu sản phẩm rượu vang điều 60 Bảng 3.9: Kết kiểm tra tiêu vi sinh vật rượu vang điều 60 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1: Cây điều Hình 1.2: Khu vực trồng điều giới Hình 1.3: Đóng góp nước sản lượng điều giới năm Hình 1.4: Thị trường xuất hạt điều Việt Nam Hình 1.5: Quả điều Hình 1.6: Quả điều bị vứt bỏ đến mùa thu hoạch Hình 1.7: Phản ứng thủy phân ellagitanin 11 Hình 1.8: Phản ứng thủy phân gallotanin 11 Hình 1.9: Cấu trúc flavonoic 12 Hình 1.10: Phản ứng xúc tác thủy phân enzym tanase 13 Hình 2.1: Quá trình ép điều máy ép trục vít………………………24 Hình 3.1: Hiệu tách loại tanin gelatin nồng độ khác nhau….45 Hình 3.2: Hiệu tách loại tanin gelatin nhiệt độ khác 46 Hình 3.3: Dịch ép điều trước sau xử lý enzyme tanase gelatin 48 Hình 3.4: Đường cong sinh trưởng nấm men Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 (S1) 49 Hình 3.5: Đường cong sinh trưởng nấm men Saccharomyces uvarum 664 (S2) 49 Hình 3.6: Sự biến thiên oBrix 51 Hình 3.7: Sự biến thiên độ cồn 51 Hình 3.8: Sự biến đổi hàm lượng axit tổng số q trình lên men 52 Hình 3.9: Sự biến đổi giá trị pH q trình lên men 52 vii Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng yếu tố khảo sát đến độ cồn tạo thành không gian chiều 55 Hình 3.11: Kết tối ưu hóa ba yếu tố ảnh hưởng theo phần mềm JMP 56 Hình 3.12: Kết tiêu theo dõi trình lên men 58 Hình 3.13: Rượu vang điều 59 Sơ đồ 3.1: Giản đồ phân tích HPLC xác định axit gallic dịch ép điều trước sau thủy phân enzym tanase 44 Sơ đồ 3.2: Quy trình sản xuất rượu vang điều……………………………….61 viii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢN, SƠ ĐỒ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 CÂY ĐIỀU 1.1.1 Khái quát điều 1.1.2 Tình hình sản xuất, chế biến tiêu thụ hạt điều QUẢ ĐIỀU 1.3 TANIN 10 1.3.1 Định nghĩa 10 1.3.2 Phân loại cấu trúc 10 1.4 ENZYM TANASE 12 1.4.1 Định nghĩa tính đặc hiệu 12 1.4.2 Thành phần cấu tạo chế xúc tác enzym tanase 12 1.4.3 Ứng dụng yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzym 13 1.5 GELATIN 14 1.5.1 Định nghĩa 14 1.5.2 Tính chất 14 1.5.3 Liên kết hóa học gelatin tanin 15 1.6 RƯỢU VANG 16 68 and non-soluble complexes, Eur Food Res Technology, 233, pp 213-222 48 Aliyu OM, Hammed LA, 2008, Nigerian Cashew Economy: A Review of Nut Production Sector Paper Presented at the International Academy of African Business and Development (IAABD) Conference, University of Florida Gainesville, pp 20-24 49 Singh Manish Pal, Gupta Avneet, Sisodia S Siddhraj, 2018, Gallic acid: Pharmacogical promising lead molecule: a review International Journal of Pharmacognosy and Phytochemical Research, 10(4), pp 132-138 50 Hà Thị Thụy Vy, Trần Thanh Trúc, Nguyễn Văn Mười, 2018, Khảo sát đặc điểm enzym protease thịt đầu tơm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) sau q trình tinh sơ bộ, Tạp chí trường Đại học Cần Thơ, 51(1), pp 28-36 51 Bartosz Adamczyk, Judy Simon, Veikko Kitunen, Sylwia Adamczyk, and Aino Smolander, 2017, Tannins and their complex interaction with different organic nitrogen compound and enzyms: old paradigms versus recent advances, Erschienen in: Chemistry Open, 6(5), pp 610-614 52 Nishimoto M, Sakamoto R, Mizuta S, Yoshinaka R, 2005, Identification and characterization of molecular species of collagen in ordinary muscle and skin of the Japanese flounder (Paralichthys olivaceus), Jour Food Chem, 90, pp 151-156 53 Emmanuelle SCA, Dedehou, Joseph Dossou, Bonaventure Ahohuendo, Aliou Saidou, Adam Ahanchede, Mohamed M Soumanou, 2015, Optimization of cashew (Anacardium occidentale L.) apple juice’s clarification process by using cassava and rice starch, Journal of Applied Biosciences, 95, pp 8989-9002 54 Shuklajasha Mohanty, Pratima Ray, M.R Swain, R.C Ray, 2006, Fermentation of cashew (Anacadium Occcccidentable L.) “Apple” in to wine, Journal of Food Processing and Preservation, 30(3), pp 314 - 322 55 Nguyen Van Khoa, Vo Thi Thu Giang, Tran Thi Tuong An, Nguyen Minh Hien, Nguyen Huu Tri, Duong Phuoc Dat (2017) Removal of tannin to reduce the astringent in cashew apple juice by enzyme method 69 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 Proceeding of the 15th Asean Conference on Food Science and Technology, 3:405-411 Nguyễn Xuân Duy, Hồ Bá Vương, 2013, Hoạt tính chống oxy hóa ức chế enzym polyphenoloxydase số loại thực vật ăn Việt Nam, Tạp chí khoa học phát triển, 11(3), pp 364-372 Đái Thị Xuân Trang, Nguyễn Thị Mai Phương, Võ Thị Ngọc Diễm, Quách Tú Huê, 2012, Khảo sát hiệu hạ đường huyết chống oxi hóa cao chiết Nhàu (Morindan citrifolia L.) chuột bệnh tiểu đường, Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 23b, pp 115-124 Nguyễn Minh Thủy, Nguyễn Phú Cường, Nguyễn Thị Mỹ Tuyền Nguyễn Hữu Phước, 2011, Biện pháp làm ổn định sản phẩm rượu vang khóm, Tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ, 18b, pp 73-82 Larpent, 1991, Biotechnologie des levures, Masson éditeur, pp 132-273 Nguyễn Thanh Hằng, Nguyễn Đình Thưởng, 2007, Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn Ethylic, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Tuấn, 2006, Phân tích số liệu tạo biểu đồ R, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Tống Thị Ánh Ngọc, Bùi Thị Ánh Ngọc, Nguyễn Thị Mỹ Ngọc, Ngô Minh Quang, 2018, Ảnh hưởng pH chất khơ hòa tan đến q trình lên men rượu từ xơ mít (Artocarpus heterophyllus) giống Thái Lan, Tạp chí trường Đại học Cần Thơ, 5, pp 211-218 Sevda, Rodrigues L., 2011, Fermentative Behavior of Saccharomyces Strains During Guava (Psidium Guajava L) Must Fermentation and Optimization of Guava Wine Product, Journal of Food Processing and Tecnology, p.16-22 Bùi Thị Thúy Ngân, 2010, Phân lập tuyển chọn nấm men từ nước nốt huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ thực phẩm đồ uống, trường Đại học Cần Thơ Trần Thị Thanh vân, 2016, Nghiên cứu quy trình lên men rượu vang ca cao, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM 70 66 Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Minh Thủy, Trần Thị Quế Nguyễn Thị Mỹ Tuyền, 2013, Phân lập, tuyển chọn định danh nấm men lên men rượu vang khóm, Tạp chí khoa học trường đại học Cần Thơ, 25, pp 27-35 67 Hồ Thanh Trúc, 2011, Phân lập tuyển chọn nấm men tự nhiên ứng dụng sản xuất rượu vang long, Luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ 68 Ribéreau-Gayon P., Dubourdieu D., Donèche B., Lonvaud A., 2006, Handbook of Enology, Volume 1: The Microbiology of Wine and Vinifications (Volume 1, 2) Great Britain by Antony Rowe Ltd, Chippennham, Wiltshire 69 Umashankar, N., Mohan Chavan, Benherlal P.S., Maruthesh.A.M., 2014, Standardization of fermentation process for the production of cashew wine, International Journal of Science and Nature, 5(2), pp 226-230 70 Bộ Y tế, 2010, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia sản phẩm đồ uống có cồn, QCVN 6-3:2010 71 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ XỬ LÝ PHẦN MỀM ➢ Kế xử lý thống kê hàm lượng polyphenol (mgGAE/100mL) Analysis of Variance Source DF Sum of Squares Mean Square Model Error C Total 15 16 31 594,95306 7,42815 602,38121 Source Nparm DF Sum of Squares F Ratio Prob > F pH 3 69,99922 50,2587 F C Total 31 0,03181197 F Nhiệt độ 3 0,01330234 165,9552