Quả cà phê tươi sau khi thu hoạch có vị ngọt dịu và màu đỏ ở phần vỏ ngoài, hoàn toàn không có hương thơm. Hương và màu sắc của hạt cà phê chúng ta cảm nhận được chỉ hình thành sau khi “ủ”. Ủ là quá trình lên men yếm khí nhờ hệ vi sinh vật tự nhiên bao gồm: nấm men, nấm mốc và vi khuẩn. Trong đó, nấm men và vi khuẩn lactic là hai tác nhân vi sinh vật có vai trò quan trọng quyết định đến chỉ tiêu chất lượng về hương vị của hạt cà phê sau lên men. Cà phê được lên men bằng phương pháp sinh học có vị thơm đậm, sau khi uống vào có vị ngọt hậu, càng để lâu càng ngon. Cà phê được sản xuất bằng phương pháp lên men có hiệu suất trích ly lên đến 95%, các thành phần có trong hạt cà phê được hòa tan gần như hoàn toàn khi pha chế. Đồng thời cà phê lên men đem lại hiệu quả kinh tế cao. Vì mục đích đó, chúng tôi chọn đề tài “ lên men cà phê”
ĐỐI TƯỢNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài
2.1.1 Thời gian Đề tài được thực hiện từ tháng 10/2014 đến tháng 12/2014
Tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Sinh Học, Công Nghệ Sinh Học Thực VậtTrường ĐH CNTP TPHCM, Trung Tâm Thí Nghiệm cơ sở 3
Vật liệu thí nghiệm
- Chủng nấm men đã được phân lập trên hạt cà phê tươi.
- Môi trường nuôi cấy Hansen
- Môi trường thử sinh hóa
2.2.3 Hóa chất Đường glucose Cồn 70 0 , 90 0
Nồi hấp Cân điện tử 4 số
Bếp điện Máy đo OD
Máy lắc ổn nhiệt Tủ ấm
Kính hiển vi điện tử Tủ lạnh
Máy đo pH Brix kế
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu
Phương pháp thiết kế thí nghiệm
2.4.1 Lựa chọn chủng nấm men thích hợp cho quá trình lên men đạt chỉ số este cao.
Cơ sở: Tận dụng nguồn dinh dưỡng có sẵn trong hạt cà phê tươi để làm nguồn cơ chất cho nấm men phát triển.
Mục đích: chọn được chủng nấm men có khả năng lên men cà phê tốt nhất.
Bố trí thí nghiệm : Tiến hành lên men với các 03 chủng đã được phân lập
+ Tỷ lệ giống cấy 4% (10 7 tb/1 ml canh trường)
+ Tỷ lệ khối lượng cà phê hạt tươi/khối lượng nước: 40:60
+ Nhiệt độ lên men 37 0 , thời gian lên men 4 ngày
Tiêu chí đánh giá: chỉ số este.
2.4.2 Khảo sát độ ẩm phù hợp cho quá trình lên men
Mục đích:Khảo sát độ ẩm tối ưu cho sự phát triển của hệ vi sinh vật trong quá trình lên men cà phê tươi.
- Thực hiện lên men cà phê trong các điều kiện tối ưu đã khảo sát ở trên, với độ ẩm khác nhau: 50%, 60%, 70%, 80% (g/g)
- Tỷ lệ giống cấy 4% (10 7 tb/1 ml canh trường)
- Nhiệt độ lên men 37 0 , thời gian lên men 4 ngày
Tiêu chí đánh giá: Dựa vào chỉ số este. xác định chủng nấm men phù hợp cho quá trình lên men
Xác định tỉ lệ nấm men phù hợp cho quá trình lên men
Xác định độ ẩm tối ưu cho quá trình lên men
2.4.3 Khảo sát tỷ lệ nấm men phù hợp cho quá trình lên men
Mục đích: Xác định tỷ lệ nấm men thích hợp cho hạt cà phê sau lên men có hàm lượng este cao.
+ Tiến hành bổ sung hỗn hợp nấm men / khối lượng cà phê hạt tươi lên men ứng với các tỉ lệ 2%, 4%, 6%, 8% khối lượng.
+ Tỷ lệ giống cấy 4% (10 7 tb/1 ml canh trường)
+ Nhiệt độ lên men 37 0 , thời gian lên men 4 ngày
+ Chủng giống và khối lượng cà phê/khối lượng nước như đã khảo sát ở các thí nghiệm trên.
Tiêu chí đánh giá: Dựa vào chỉ số este.
Phương pháp phân tích
Sử dụng phương pháp phân tích ANOVA để phân tích những kết quả đạt được.
2.6 Phương pháp xác định chỉ số este (TCVN 8452:2010)
Chỉ số este được định nghĩa là lượng miligam KOH cần thiết để trung hòa acid sinh ra từ quá trình thủy phân các este trong 1 gam dịch môi trường Sau quá trình lên men kết hợp giữa vi khuẩn lactic và nấm men, trong dịch môi trường sẽ hình thành nhiều hợp chất, trong đó ethyl lactate là hợp chất nổi bật nhất.
CH3CH(OH)COOC2H5 là một hợp chất este thơm, có khả năng làm tăng mùi vị trong quá trình lên men Việc xác định chỉ số este của hợp chất này giúp đánh giá hiệu quả của nó trong việc cải thiện hương vị.
Tiến hành: Để xác định chỉ số este, ta tiến hành nuôi cấy kết hợp với chủng nấm men
Sau khi lên men trong 28 giờ, dịch lên men được thu hoạch bằng cách ly tâm ở 10.000 vòng/phút trong 5 phút Tiếp theo, cân chính xác 10g dịch lên men và chuẩn độ lượng acid có trong dịch bằng KOH 0,1N với chỉ thị phenolphtalein cho đến khi màu hồng ổn định xuất hiện Cuối cùng, mẫu này được xà phòng hóa với KOH 0,5N và chuẩn độ kiềm dư bằng dung dịch.
H2SO4 0,5N đến khi mất màu hồng.Đồng thời tiến hành làm một mẫu kiểm chứng song song không có dịch lên men.
Công thức tính chỉ số este: CSE = CSS – CSA
CSA là chỉ số acid, được tính bằng lượng miligam KOH cần thiết để trung hòa acid tự do trong 1 gam dịch môi trường Công thức xác định CSA giúp đánh giá độ axit của chất lỏng một cách chính xác.
CSS là chỉ số xà phòng hóa có công thức là:
Trong 1ml KOH 0,1N chứa 5,61 miligam KOH, trong khi 1ml KOH 0,5N chứa 28,05 miligam KOH Để chuẩn độ dịch môi trường, cần xác định thể tích ml KOH 0,1N sử dụng Bên cạnh đó, thể tích H2SO4 (ml) cần thiết để chuẩn độ mẫu kiểm chứng và lượng kiềm dư cũng phải được tính toán Cuối cùng, lượng dịch lên men dùng trong thí nghiệm cũng cần được xác định rõ ràng.
2.7 Sơ đồ quy trình thực nghiệm
HÌNH 2.2 Sơ đồ quy trình thực nghiệm
Cà phê nhân lên men
Sơ đồ quy trình thực nghiệm
3.1 Khảo sát động thái sinh trưởng của chủng YH3, YT2, S.cerevisea.
Khả năng sinh trưởng của ba chủng nấm men YH3, YT2 (từ café tươi) và S.cerevisea đã được xác định qua việc nuôi cấy trong ống nghiệm trên môi trường Hansen ở nhiệt độ 30°C Các chủng nấm men này được theo dõi trong các khoảng thời gian 12h, 24h, 36h, 48h, 60h và 72h để đánh giá sự phát triển của chúng.
Sau khi kết thúc các khoảng thời gian nuôi cấy, chúng tôi tiến hành đo độ đục (mật độ quang) của dịch canh trường (OD) ở bước sóng 610nm Kết quả đo được đã được trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1.
Bảng 3.1: Động thái sinh trưởng của chủng YH3, YT2 và S.cerevisea.