Cố định nấm men trên chất mang dứa và ứng dụng trong lên men rượu vang dứa

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DIỆP THANH XUÂN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ CỐ ĐỊNH NẤM MEN TRÊN CHẤT MANG DỨA VÀ ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN RƯỢU VANG DỨA Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM & ĐỒ UỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Chữ ký: Cán chấm nhận xét 1: TS HOÀNG KIM ANH Chữ ký: Cán chấm nhận xét 2: TS PHAN NGỌC HÒA Chữ ký: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày 02 tháng 02 năm 2010 LỜI CẢM ƠN  Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Văn Việt Mẫn tận tình hướng dẫn bảo em suốt trình nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp Kế đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành thầy cô môn Công nghệ Thực phẩm- Trường Đại học Bách khoa truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báo cho em suốt thời gian qua Cuối em xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ em vượt qua khó khăn đóng góp ý kiến để em hoàn thành luận văn TP HCM, ngày 20 tháng 01 năm 2010 Sinh viên DIỆP THANH XUÂN TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trong nghiên cứu này, miếng thịt dứa (Ananas comosus) sử dụng làm chất mang để cố định tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae Đầu tiên, ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến q trình cố định tế bào khảo sát Tiếp theo, thời gian cố định hàm lượng chất mang cần bổ sung vào huyền phù tế bào trước cố định tối ưu hóa phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhằm mục đích nâng cao hiệu suất cố định tế bào Sau đó, tỷ lệ giống cấy phù hợp lên men rượu vang dứa xác định Cuối cùng, tế bào nấm men cố định chất mang dứa sử dụng trình lên men rượu vang dứa Kết cho thấy đặc tính lên men nấm men cố định cao so với nấm men tự Ngoài ra, nấm men cố định sử dụng cho 15 chu kỳ lên men mà khơng có giảm sút hoạt tính trao đổi chất LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Diệp Thanh Xuân Ngày, tháng, năm sinh: 08/01/1985 Nơi sinh: Vĩnh Long Địa liên lạc: Số 159, Tổ 9, Ấp Giồng Ké, Xã Trung Ngãi, Huyện Vũng Liêm, Tỉnh Vĩnh Long QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - 2002-2007: Sinh viên Đại học Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Khoa Cơng nghệ Hóa học, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm - 2007 đến nay: Học viên Cao học Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Khoa Cơng nghệ Hóa học, Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm Q TRÌNH CƠNG TÁC - 01/12/2009 đến nay: Vị trí application engineer Cơng ty Cổ phần Kỹ thuật Tồn Thắng Mục lục MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Dứa (Ananas comosus) 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Phân loại dứa 2.1.3 Thaønh phần hoá học 2.1.4 Tình hình trồng dứa 2.2 Cố định tế bào 2.2.1 Giới thieäu 2.2.2 Các phương pháp cố định tế bào 10 2.2.3 Chất mang trái dùng cố định tế bào nấm men 11 CHƯƠNG 3.1 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 Nguyên liệu 18 3.1.1 Dứa 18 3.1.2 Naám men 19 3.1.3 Môi trường 20 3.2 Phương pháp nghiên cứu 21 3.2.1 Muïc đích nội dung nghiên cứu 21 3.2.2 Phương pháp cố định nấm men chất mang dứa 22 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng sơ số yếu tố đến trình cố định 24 3.2.4 Xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp lên men rượu vang dứa 27 3.2.5 So sánh động học tiêu hóa lý vang non dùng tế bào tự tế bào cố định sản xuất rượu vang dứa 27 3.2.6 Khảo sát khả tái sử dụng chất mang 28 3.2.7 Xử lý kết 28 CHƯƠNG 4.1 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35 Khảo sát tối ưu hoá trình cố định nấm men chất mang dứa 35 Trang i Mục lục 4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến trình cố định nấm men chất mang dứa 35 4.1.2 Tối ưu hóa trình cố định nấm men chất mang dứa 49 4.1.3 Khảo sát động học sinh trưởng nấm men cố định chất mang dứa trình ủ (theo phương pháp hấp phụ-ủ) 52 4.2 Xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp lên men rượu vang dứa 55 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến động học trình sinh trưởng nấm men 55 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến động học trình sử dụng chất trình lên men 56 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến động học trình sinh tổng hợp cồn 61 4.2.4 men Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến thay đổi pH dịch lên 64 4.3 Khảo sát so sánh trình lên men dùng nấm men tự nấm men cố định sản xuất rượu vang dứa 65 4.3.1 Khảo sát động học trình sinh trưởng nấm men 65 4.3.2 Khảo sát động học trình sử dụng chất 66 4.3.3 Khảo sát động học trình tạo sản phẩm 71 4.4 Khảo sát trình tái sử dụng nấm men cố định 76 4.4.1 sử dụng Tính chất nấm men cố định chất mang dứa trình tái 76 4.4.2 CHƯƠNG Kết chụp SEM 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 5.1 Kết luận 80 5.2 Kiến nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………………………………………………… 82 Trang ii Mục lục MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng 100g dứa Baûng 2.2 Một số chất mang sử dụng để cố định tế bào vi sinh vật Bảng 2.3 Đặc tính rượu vang sản xuất phương pháp lên men liên tục nhiệt độ khác nhau, sử dụng nấm men S.cerevisiae AXAZ-1 cố định chất mang táo 14 Bảng 2.4 Hàm lượng phụ phẩm dễ bay rượu vang lên men nấm men cố định chất mang táo 15 Bảng 2.5 So sánh hàm lượng phụ phẩm dễ bay dùng chất mang táo sản phẩm lên men truyền thống 16 Bảng 2.6 Kết đánh giá cảm quan rượu vang dùng chất mang táo 17 Bảng 3.1 Thành phần hóa học môi trường lên men sau bổ sung thêm chất 20 Bảng 4.1 Mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định chất mang dứa thay đổi mật độ tế bào huyền phù giống ban đầu 36 Bảng 4.2 Mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định chất mang dứa tốc độ lắc đảo khác 38 Bảng 4.3 nh hưởng pH ban đầu huyền phù nấm men đến mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định chất mang dứa 41 Bảng 4.4 Mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định nấm men chất mang dứa thay đổi khối lượng chất mang 100mL huyền phù giống 43 Bảng 4.5 Mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định nấm men chất mang dứa với kích thước chất mang khác 45 Baûng 4.6 Mật độ tế bào cố định hiệu suất cố định nấm men chất mang dứa theo thời gian 47 Baûng 4.7 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 50 Bảng 4.8 Ảnh hưởng biến độc lập đến hiệu suất cố định tế bào 50 Bảng 4.9 Phân tích ANOVA ảnh hưởng biến độc lập đến hàm mục tiêu 51 Bảng 4.10 Mật độ tế bào nấm men cố định dứa với thời gian ủ khác 53 Trang iii Mục lục Bảng 4.11 nh hưởng tỷ lệ giống cấy đến thời gian lên men dịch dứa 220Bx 58 Bảng 4.12 Thời gian lên men dịch dứa sử dụng nấm men tự nấm men cố định (độ lên men 83.3%) 68 Bảng 4.13 Tính chất nấm men cố định 15 chu kỳ lên men 76 Bảng 4.14 Các tiêu hoá lý vang non 77 Baûng 4.15 Hàm lượng cấu tử hương vang non dùng nấm men tự nấm men cố định 78 Trang iv Muïc luïc MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Trái dứa Hình 2.2 Tế bào cố định chaát mang 10 Hình 2.3 Liên kết tế baøo 10 Hình 2.4 Tế bào cố định chaát mang 11 Hình 2.5 Tế bào cố định kỹ thuật membrane 11 Hình 2.6 nh chụp kính hiển vi điện tử quét bề mặt táo với độ phóng đại 2000lần 40lần 12 Hình 2.7 Cấu trúc bên táo, c: lớp cuticle, e:lớp biểu bì, s: không gian gian bào với độ phóng đại 150lần 12 Hình 2.8 nh quan sát tế bào cố định táo kính hiển vi điện tử 13 Hình 3.1 Chất mang dứa 18 Hình 3.2 Quy trình thu nhận dịch dứa 19 Hình 3.3 Nấm men 19 Hình 3.4 Nội dung nghiên cứu 21 Hình 3.5 Quy trình cố định nấm men mẫu dứa theo phương pháp hấp phụ 22 Hình 3.6 Quy trình cố định nấm men mẫu dứa theo phương pháp hấp phụ-ủ 23 Hình 3.7 Mô hình tối ưu hoá theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm 26 Hình 4.1 Ảnh hưởng mật độ tế bào huyền phù giống ban đầu đến mật độ tế bào cố định chất mang dứa 36 Hình 4.2 Ảnh hưởng mật độ tế bào huyền phù giống ban đầu đến hiệu suất cố định nấm men chất mang dứa 37 Hình 4.3 Ảnh hưởng tốc độ lắc đảo đến mật độ tế bào cố định chất mang dứa 39 Hình 4.4 nh hưởng tốc độ lắc đảo đến hiệu suất cố định nấm men dứa 40 Hình 4.5 Ảnh hưởng pH huyền phù nấm men đến mật độ tế bào cố định chất mang dứa 41 Hình 4.6 Ảnh hưởng pH huyền phù nấm men đến hiệu suất cố định nấm men chất mang dứa 42 Trang v CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.4 Khảo sát trình tái sử dụng nấm men cố định Chúng sử dụng nấm men cố định chất mang dứa để lên men vang dứa theo phương pháp chu kỳ tái sử dụng nấm men cho 15 chu kỳ lên men 4.4.1 Tính chất nấm men cố định chất mang dứa trình tái sử dụng Bảng 4.13 Tính chất nấm men cố định 15 chu kỳ lên men Chu kyø 10 11 12 13 14 15 Đối chứng(nấm men tự do) Thời gian Tốc độ sử Tốc độ sinh tổng Mật độ tế bào canh ethanol trường trình lên đường hợp lên men (h) dụng men kết thúc (triệu tế (g/L.h) (g/L.h) bào/mL) a d g 156 1.5 0.6 191 j 144 b 1.6 e 0.6 h 194 k 144 b 1.6 e 0.6 h 196 l 144 b 1.6 e 0.6 h 197 l 144 b 1.6 e 0.6 h 198 l 144 b 1.6 e 0.6 h 199 l 144 b 1.6 e 0.6 h 200 l 144 b 1.6 e 0.6 h 202 l 144 b 1.6 e 0.6 h 204 m 144 b 1.6 e 0.6 h 206 n b e h 144 1.6 0.6 208 o b e h 144 1.6 0.6 209 o b e h 144 1.6 0.6 209 o b e h 144 1.6 0.6 210 o b e h 144 1.6 0.6 211 o c f i 180 1.3 0.5 143 p Kết giá trị trung bình ba lần lặp lại xử lý phương pháp ANOVA (P