Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang cacao

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước CHƯƠNG GIỚI THIỆU Cacao loại công nghiệp có mặt Việt Nam, khơng mang lại hiệu kinh tế Những năm gần đây, hợp tác đầu tư quốc gia Hà Lan, Mỹ, cacao dần “sống” trở lại trở thành mục tiêu cho bà nơng dân nhà sản xuất chuyên chế biến loại hạt giàu giá trị dinh dưỡng Sự có mặt cacao góp phần tăng thu nhập, cải thiện đời sống người dân Tuy nhiên, nên nước ta chủ yếu trồng sơ chế hạt cacao phương pháp lên men với quy mô hộ gia đình Trong trình lên men, tạo loại phế liệu dịch từ cơm cacao Nhưng loại dịch lại tương đối giàu giá trị dinh dưỡng, vị chua hài hòa, hương thơm thoang thoảng thích hợp để chế biến loại vang hấp dẫn Một số hộ gia đình dùng phương pháp lên men tự nhiên, bổ sung thêm men cơm rượu, men thuốc bắc, đường… cách trộn chung với khối hạt trình lên men hứng lấy dịch sau đặc dịch khơng cô đặc trước bổ sung men vào Làm chế biến loại rượu chất lượng không ổn định, cảm quan sản phẩm kém, khơng an tồn vệ sinh, ngồi cịn ảnh hưởng đến chất lượng hạt cacao sau lên men Do đó, vấn đề cần đặt làm để tận dụng nguồn phế lệu đảm bảo chất lượng hạt cacao sau lên men Như vậy, vừa không ảnh hưởng đến sản phẩm vừa tạo loại sản phẩm dễ dàng tăng thu nhập cho nhà sản xuất bà nông dân Ngồi ra, sản xuất vang cacao cịn mang ý nghĩa mặt đa dạng hóa sản phẩm, giúp cacao đứng vững vàng Đồng thời, cịn tạo sản phẩm ngành sản xuất rượu vang Về mặt sản xuất, tận dụng phế liệu tạo quy trình sản xuất khép kín đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm vấn đề vệ sinh môi trường Để đáp ứng u cầu trên, địi hỏi q trình lên men cần kiểm sốt kỹ thơng số kỹ thuật Đây phương pháp sản xuất rượu vang ứng dụng nhiều Trong điều kiện cho phép, nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng trình lên men bao gồm: chủng tỷ lệ nấm men cấy vào dịch lên men, pH, SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -1- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước nồng độ chất khơ dịch đầu thích hợp cho trình lên men, thời gian kết thúc trình lên men Nguồn ngun liệu (dịch cacao) cung cấp từ vựa thu mua sơ chế cacao tỉnh Bến Tre Với dụng cụ thiết bị phịng thí nghiệm thời gian giới hạn, chúng tơi khơng đủ điều kiện để phân tích chủng vi sinh vật diện dịch thu mà xác định thời gian tốt để thu nhận dịch quả, đảm bảo cho trình lên men đạt hiệu suất cao Nghiên cứu dừng lại giai đoạn kết thúc trình lên men nên sản phẩm mức độ chấp nhận, đảm bảo số tiêu hóa lý vi sinh, chưa phải sản phẩm rượu vang cacao hồn thiện Q trình nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót số yếu tố chưa khảo sát Hy vọng rằng, đề tài tiếp tục nghiên cứu để góp phần tạo nên sản phẩm rượu vang cacao hoàn thiện SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -2- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu cacao 2.1.1 Phân loại thực vật cacao [11, 23] Cây cacao có tên khoa học Theobroma cocoa L Là loài số 22 loài thứ Theobroma trồng sản xuất –Giới: Plantae –Ngành: Mannoliophyta –Lớp: Magnoliopsida –Bộ: Mavales –Họ: Sterculiaceae –Giống: Theobroma –Loài: T.cacao 2.1.2 Nguồn gốc phân bố [11, 23] 2.1.2.1 Nguồn gốc Cacao có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazon nằm Nam Trung Mỹ trồng rộng rãi 500 năm trước Từ xa xưa, thổ dân Aztec Mexico xem cacao thực phẩm cao cấp, thức uống thiêng liêng dùng để dâng cúng dành cho giới quý tộc 2.1.2.2 Phân bố Đặc điểm sinh thái tự nhiên cacao tầng thấp, cánh rừng mưa nhiệt đới, nơi có cường độ ánh sáng thấp, ẩm độ khơng khí cao, biên độ nhiệt ngày đêm tháng năm hẹp Vì vậy, đa số nước trồng cacao nằm vùng có vĩ độ khoảng 15 o Bắc Nam Chủ yếu tập trung số khu vực biểu đồ 2.1 SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -3- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Biểu đồ 2.1 Biểu đồ phân bố khu vực trồng cacao giới 2.1.3 Giống cacao [9,11] Hiện nay, có loại cacao để sản xuất bột cacao: Forastero, Criolo Trinitario Bảng 2.1 Phân loại cacao Nhóm cacao Đặc điểm Chiếm khoảng 80 ÷ 90% sản lượng cacao giới Bắt nguồn từ hạ lưu sông Amazon Forastero Năng suất tương đối cao, loại kháng sâu bệnh tốt Chất lượng hạt trung bình Sản lượng chiếm từ ÷ 5% sản lượng giới Xuất xứ từ Trung Mỹ Trồng nhiều Mexico, Nicaragua Guatemala Criollo Có hương vị đặc biệt nên xem loại cacao quý Dùng sản xuất loại chocolate đắt tiền Sản lượng thường bị sâu Chiếm 10 ÷ 15% sản lượng giới Trinitario Hạt dẹp, chất lượng hạt trung bình Là loại lai tạo từ hai loại Giống có Việt Nam Forastero, lai Forastero Trinitario Hiện nay, hệ thống giống sử dụng rộng rãi hạt lai F dịng lai vơ tính chọn lọc có suất cao kháng sâu bệnh 2.1.3.1 Cây lai Là trồng phương pháp lựa chọn hạt từ cặp lai xác định cha mẹ trắc nghiệm suất hệ F1 Cây lai cho suất cao trái to kháng sâu bệnh tốt Tuy nhiên, chất lượng hạt kém: vỏ dày, ruột nhỏ, giá trị kinh tế thấp Hiện nay, nông dân không ưa chuộng lai thay dịng vơ tính SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -4- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước 2.1.3.2 Dòng vơ tính Các cá thể có đặc tính xuất sắc chọn lọc, sau nhân vơ tính (ghép, chiết giâm cành) Giống cho suất cao chất lượng tốt Một số dịng vơ tính như: TD1, TD2, TD3, TD4, TD5, TD6, TD7, TD8, TD9, TD10, TD11, TD12, TD13, TD14, CT15, CD16, CD17, CD18, CD19, CT20 Trong TD11 TD14 khơng thích hợp nơi thiếu nước mùa khơ chịu hạn Trong số dịng vơ tính trên, dịng TD5 có cơm dày, trắng Vì vậy, nơng dân lựa chọn để bán trái siêu thị ven đường Dòng TD8 cho suất cao nhất, trái to, ruột lớn, vỏ mỏng Tóm lại, cacao dài ngày, việc chọn giống tốt cho cacao quan trọng Sự lựa chọn sai lầm dẫn đến thiệt hại từ ÷ năm Do đó, cần lựa chọn giống vơ tính như: TD2, TD3, TD5, TD8 Trong đó, nói TD5 TD8 dịng vơ tính có giá trị kinh tế cao 2.1.4 Đặc điểm hình thái sinh lý cacao [11] 2.1.4.1 Thân Cacao loại thân gỗ nhỏ, cao từ đến 7m, đường kính thân 10 ÷ 18 cm Sinh trưởng tốt bóng che, cần trồng xen với kinh tế khác Hình 2.1 Cây cacao 2.1.4.2 Lá SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -5- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Lá đợt, phát triển cần nhiều chất dinh dưỡng Màu sắc non thay đổi từ xanh nhạt đến vàng, hồng đến đỏ đậm tùy theo giống Lá trưởng thành có màu xanh thẫm, cứng Lá mọc theo hình xoắn ốc Lá cành ngang có cuống ngắn từ ÷ cm, mọc đối cách cành chịu cường độ ánh sáng cao thân 2.1.4.3 Rễ Rễ phát triển khỏe, thuộc loại rễ cọc Cây năm tuổi, rễ trụ dài khoảng 1,5 ÷ m Có nhiều rễ phân nhánh tập trung xung quanh rễ trụ Vì vậy, biện pháp tủ gốc để giữ kéo dài ẩm độ mùa khô quan trọng việc trì hoạt động lớp rễ con, giúp cho trình hấp thu dinh dưỡng nước 2.1.4.4 Hoa Hoa mọc sẹo thân, cành Cây sau trồng khoảng 14 ÷ 20 tháng hoa đợt Hoa có cuống dài 1÷ cm, có cánh đặn, hoa nở từ chiều hôm trước đến sáng ngày hôm sau Hoa thụ phấn nhờ côn trùng thuộc họ Ceratopogonidal Loài Forcisomia loại phổ biến tham gia thụ phấn Hoa cacao nhiều thụ phấn tỷ lệ đậu từ ÷ 5% Phần lớn hoa nở mà không thụ phấn rụng sau 48 Hình 2.2 Hoa cacao 2.1.4.5 Trái SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -6- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Trái tăng trưởng chậm 40 ngày đầu sau thụ phấn đạt tốc độ tối đa 75 ngày sau Sau chậm lại tích lũy chất dinh dưỡng cho hạt, thời kỳ hạt tích lũy chất béo Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau thụ phấn Trái non có ngăn hạt phân chia Khi chín, vách ngăn biến lại hốc chứa đầy hạt Trái non thường có tượng khơ héo Đây tượng sinh lý đặc thù cacao nhằm đảm bảo số lượng trái chín phù hợp giai đoạn phát triển Từ thụ phấn đến trái chín kéo dài từ ÷ tháng tùy theo giống Màu sắc trái đa dạng: trái chưa chín có màu xanh, đỏ, tím xanh đến đỏ tím Hình 2.3 Trái cacao ngun trái bổ đơi Khi trái chín màu xanh chuyển sang vàng, đỏ tím chuyển sang màu da cam Hình dạng thay đổi từ hình cầu đến dài nhọn hay hình trứng Số lượng rãnh độ sâu khía trái thay đổi từ ÷ 10 rãnh Rãnh sâu nhiều, nơng trơn nhẵn 2.1.5 Thành phần hóa học [9, 12, 11] Trái cacao có thành phần chính: vỏ quả, cơm cacao hạt cacao 2.1.5.1 Vỏ Vỏ dày từ ÷ cm, chiếm phần lớn trọng lượng trái cacao (70 ÷ 78%) Trong vỏ gồm: Protein chiếm 6,29% Chất xơ khoảng 27,30% Tro khoảng 80% Ngồi cịn có chất khống Trong đó, kali chiếm 3,2% 2.1.5.2 Hạt Đây thành phần trái cacao Mỗi trái có từ 30 ÷ 40 hạt xếp thành dãy Hạt có vỏ mỏng màu hồng, nhiều đường gân SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -7- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Kích thước hạt thay đổi tùy theo giống mùa vụ Hạt phát triển mùa khơ có kích thước, trọng lượng nhỏ, hàm lượng chất thấp tỷ lệ lép nhiều mùa mưa Bảng 2.2 Thành phần hóa học nhân hạt sống Thành phần Độ Chất Tinh Cellu- Pro- Tro Theo- Thành ẩm béo bột lose tein (%) bromin phần (%) (%) (%) (%) (%) (%) khác Quốc gia (%) Ghana 4,5 54,8 8,4 2,8 19,2 3,2 1,0 6,2 Lagos 4,4 54,1 8,6 3,1 19,3 2,5 1,1 6,4 Bờ biển ngà 4,9 54,6 8,7 2,7 19,4 2,8 1,1 6,1 Tây Carneroon 5,4 55,8 8,5 2,8 19,0 3,0 1,2 6,4 Rio Caribe 4,6 52,8 8,8 2,3 20,1 3,2 1,1 6,8 Trinidad 5,1 53,7 8,8 2,7 20,5 2,7 1,1 3,3 Arriba 5,0 51,2 6,5 2,2 20,1 3,1 1,5 7,9 Sanchej 3,4 52,9 8,1 2,5 20,4 3,1 1,4 8,1 Thành phần khác bao gồm: đường, acid hữu cơ, tannin, Trong trái cacao có 300 hợp chất dễ bay hơi: hợp chất tạo mùi quan trọng este aliphatic, cacbonyl thơm… Các polyphenol tan nước (5 ÷ 10%) epicatechol, leucoanthocyanin anthocyanin, bị phân hủy giai đoạn chế biến, tạo thành màu đỏ đặc biệt “cocoa red”, tannin catechin, đại diện cho catechin epicatechin, ngồi cịn galiocatechin, epigaliocatechin Các amin có hoạt tính sinh học: phenyl - ethyl amin, tyramin, tryptamin… Các alkaloid: theobromin (0,5 ÷ 2,7%), caffein, trigonellin…Một alkaloid vừa ly trích từ cacao anandamin có tác dụng tạo khoan khối dễ chịu Các acid hữu cacao (1,2 ÷ 1,6%), tồn hai dạng: dễ bay không bay Những acid không bay cacao gồm: acid malic, acid tauric, acid ovalic…Trong cacao chứa lượng nhỏ acid hữu tự do, acid dễ bay bị loại bỏ dần trình chế biến SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -8- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước 2.1.5.3 Cơm cacao [11] Hạt cacao bao quanh lớp cơm nhầy Lớp cơm nhầy có vị chua, ngọt, thơm đặc trưng Thành phần hóa học lớp cơm nhầy: Bảng 2.3 Thành phần hóa học lớp cơm nhầy cacao Thành phần Đường Pentosan Alitannin Muối Tỷ lệ (%) 10 ÷ 13 2÷3 ÷ 1,5 ÷ 10 2.1.6 Giá trị cacao [11, 21] 2.1.6.1 Vỏ Vỏ cacao chứa ÷ 4% hàm lượng kali trọng lượng khơ Chính vậy, nguồn cung cấp phân bón giàu kali Tro đốt từ vỏ cacao sử dụng để làm xà phòng Vỏ cacao khô, xay nhỏ dùng làm thức ăn cho bò, cừu dê với tỷ lệ lên đến 50% phần, heo 30%, gà 20% Bị ăn trực tiếp vỏ tươi thay cho phần cỏ voi Theo BoGhol bột vỏ cacao thay bắp trộn với tỷ lệ 35% 2.1.6.2 Hạt Là thành phần sử dụng để sản xuất bột cacao, bơ cacao, dùng cho ngành công nghiệp bánh kẹo, đặc biệt chocolate, sản phẩm pha trộn bột nhão, bơ, đường nguyên liệu khác Theo Arman Sadeghpour, ứng viên tiến sỹ Trường Đại học Tulane (Mỹ), chất chiết xuất từ bột cacao chất thay hiệu cho fluoride kem đánh Theo kết luận nhà khoa học thuộc Trường Đại học Achen (Đức) cho rằng, dùng cacao ngày giúp cải thiện 30% chức mạch máu bệnh nhân tiểu đường Theo chun gia, chất flavonol có cacao phát huy tác dụng cải thiện mạch máu 2.1.6.3 Cơm cacao Cơm cacao cung cấp lượng dịch trình lên men hạt cacao Dịch có mùi vị đặc trưng so với loại trái khác Vì vậy, dùng để uống tươi, làm siro, làm nguyên liệu để sản xuất nata thay cho nước dừa kỹ thuật sản xuất thạch dừa SVTH: Trần Vũ Hồng Liên -9- Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Đặc biệt, cịn chế loại vang cacao hấp dẫn Một số sản phẩm từ hạt cacao như: bột cacao, chocolate, kẹo, bánh nhân chocolate… 2.1.7 Hiện trạng – xu hướng sản xuất tiêu thụ cacao [3, 11, 24] 2.1.7.1 Trên giới Theo thống kê, quốc gia có sản lượng cacao lớn giới tập trung Tây Phi Bờ Biển Ngà, GhaNa, Nigieria Ở Châu Á, Indonesia quốc gia có sản lượng cacao lớn SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 10 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Nồng độ chất khô 24oBx, lượng cồn tạo thành có xu hướng giảm (từ 10,10%V cịn 9,87%V), lượng đường sót khơng cao (11,90g/l) Bởi vì, nồng độ chất khô cao, áp suất thẩm thấu từ dịch lên men cao tác động đến tế bào nấm men Vì vậy, nước tế bào nấm men từ nguyên sinh chất qua màng tế bào ngoài, chất nguyên sinh co rút lại, khả hoạt động nấm men giảm so với nồng độ chất khô dịch đầu 22oBx Theo bảng kết quả, nồng độ chất khơ ban đầu tăng dần lượng cồn tạo thành tăng dần Nồng độ chất khô ban đầu 22 oBx lượng cồn tạo thành cao Các tiêu cảm quan đạt Như vậy, chọn thông số nồng độ chất khơ ban đầu 22 oBx thích hợp cho trình lên men 4.5 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu đến trình lên men pH yếu tố ảnh hưởng lớn đến trình lên men rượu vang pH thấp hay cao ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm hiệu suất q trình lên men khơng cao Nấm men hoạt động vùng pH rộng Tuy nhiên, giá trị pH không tối ưu dễ dàng chịu tác động từ tác nhân khác gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm Để tìm pH tối ưu cho trình lên men, chúng tơi tiến hành thí nghiệm với giá trị pH (3,30 – 3,50 – 3,70 – 3,90 – 4,10) Tỷ lệ nấm men lấy từ kết thí nghiệm 2, nồng độ chất khơ ban đầu thí nghiệm Thời gian lên men ngày Kết  Kết q trình thí nghiệm sau xử lý số liệu thống kê theo phương pháp Anova phần mềm Statgraphics thông số quan trọng sau: SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 55 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.9 Kết thống kê ảnh hưởng pH đến độ cồn hàm lượng đường sót sản phẩm (trích 3.1, 3.2 phụ lục B) Kết Chỉ tiêu Độ rượu Đường sót Sig.level 0,0000 0,0000 Trắc nghiệm khác mẫu (LSD) Mẫu 3.3 3.5 4.1 3.7 3.9 Lặp lại 3 3 Trung bình Sự đồng 8.680000 X 8.960000 XX 9.203333 XX 9.450000 X 10.396667 X Mẫu 4.1 3.9 3.7 3.5 3.3 Lặp lại 3 3 Trung bình Sự đồng 7.150000 X 7.780000 XX 8.566667 X 10.313333 X 15.516667 X (Cặp mẫu khác có ý nghĩa thống kê X cột “sự đồng nhất” nằm so le nhau) Dựa vào giá trị bảng kết quả, cột sig.level có giá trị nhỏ 0,05 nên khẳng định pH có ảnh hưởng đến độ rượu hàm lượng đường sót sản phẩm với độ tin cậy 95% Trắc nghiệm LSD mẫu sản phẩm, kết đa số mẫu có khác mức ý nghĩa 95% Mẫu có độ rượu trung bình cao (10,40%V) pH ban đầu 3,90 Hàm lượng đường sót thấp (7,15g/l) pH ban đầu 4,10 Vậy, cần kết hợp thêm đánh giá cảm quan để chọn pH tối ưu 3,90 hay 4,10 Do mẫu sản phẩm có pH ban đầu 3,70; 3,90 4,10 có độ rượu cao nhất, lượng đường sót tương đối thấp nên tiến hành đánh giá cảm quan mẫu sản phẩm Kết phân tích thống kê đánh giá cảm quan sau: SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 56 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.10 Ảnh hưởng pH đến tiêu cảm quan sản phẩm (trích 7.1,7.2,7.3,7.4 phụ lục B) Kết Sig.level Trắc nghiệm khác mẫu (LSD) Chỉ tiêu Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 3.7 11 3.2727273 X Màu 0,0049 4.1 11 3.8181818 X 3.9 11 4.6363636 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 3.7 11 3.3636364 X Mùi 0,0003 4.1 11 3.7272727 X 3.9 11 4.9090909 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 3.7 11 3.1818182 X Vị 0,0000 4.1 11 3.3636364 X 3.9 11 5.0000000 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 3.7 11 3.2727273 X Đánh giá chung 0,0000 4.1 11 3.4545455 X 3.9 11 5.0000000 X (Cặp mẫu khác có ý nghĩa thống kê X cột “sự đồng nhất” nằm so le nhau) Dựa vào bảng kết quả, sig level < 0,05 nên kết luận pH có ảnh hưởng đến màu, mùi, vị sản phẩm mức ý nghĩa 95% Kết trắc nghiệm LSD: màu, mùi, vị sản phẩm có pH ban đầu 3,70 4,10 khác khơng có ý nghĩa thống kê Trong đó, tính chất cảm quan mẫu có pH ban đầu 3,90 khác với mẫu có pH ban đầu 3,70 4,10 Đồng thời, điểm cảm quan trung bình cao Vì vậy, kết hợp với kết trên, chọn giá trị pH ban đầu 3,90 giá trị tối ưu cho thí nghiệm  Bàn luận Lấy kết trung bình lần lặp lại thí nghiệm ảnh hưởng pH đến tiêu hóa lý sản phẩm kết bảng 4.11 SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 57 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.11 Ảnh hưởng pH đến tiêu hóa lý sản phẩm pH 3,30 3,50 3,70 3,90 4,10 Độ khơ hồ tan (oBx) 9,90 9,00 8,90 8,80 8,80 pH 3,52 3,69 3,81 3,98 4,0 Độ rượu (%V) 8,68 8,96 9,45 10,40 9,18 15,52 10,31 Chỉ tiêu sau lên men Đường sót 8,57 7,78 7,15 Biểu đồ 4.4 Ảnh hưởng pH ban đầu đến số tiêu hóa lý sản phẩm Theo kết trên, pH ban đầu từ 3,30 ÷ 3,70 cho sản phẩm có hàm lượng cồn tăng dần từ 8,68%V lên 9,45%V, lượng đường sót giảm dần (từ 15,52g/l 8,57g/l) Ở giá trị pH này, vi khuẩn khơng có điều kiện phát triển Tuy nhiên, pH thấp, nồng độ ion H+ dù chưa đủ cao để tiêu diệt nấm men với nồng độ làm thay đổi mức độ thẩm thấu tế bào nấm men, đồng thời ức chế số enzyme màng tế bào nấm men Vì vậy, trình sử dụng chất nấm men để chuyển đường thành rượu không triệt để Hàm lượng cồn tạo thấp Bên cạnh đó, pH thấp, sản phẩm sau lên men sinh nhiều CO acid hữu làm tăng nồng độ H + tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lactic phát triển Chính vậy, sản phẩm có vị chua khơng đặc trưng SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 58 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Ở giá trị pH ban đầu 4,10 hàm lượng cồn tạo tương đối cao (9,18%V) thấp so với mơi trường có pH ban đầu 3,90 3,70 Do mơi trường có giá trị pH 4,10 vi khuẩn bắt đầu phát triển Dù mật độ khơng cao có khả cạnh tranh mơi trường dinh dưỡng với nấm men, đồng thời làm giảm chất lượng sản phẩm, hàm lượng cồn tạo thấp Trong đó, lượng đường sót thấp, sản phẩm có vị đắng khơng đặc trưng Tại giá trị pH 3,90 lượng cồn tạo nhiều (10,40%V), sản phẩm có màu vàng sáng, mùi thơm đặc trưng cacao cồn, vị không đắng không chua gắt Vậy chọn pH ban đầu phù hợp cho trình lên men 3,90 4.6 Khảo sát thời gian lên men Q trình lên men rượu vang trải qua giai đoạn: giai đoạn lên men giai đoạn lên men phụ Giai đoạn lên men phụ giai đoạn hoàn thiện sản phẩm, giai đoạn đòi hỏi thời gian dài đến vài tháng Giai đoạn lên men cần thời gian ngắn có ý nghĩa định chất lượng sản phẩm Thời gian lên men phụ thuộc nhiều vào yếu tố nồng độ khô ban đầu, pH, tỷ lệ nấm men cấy vào dịch lên men đặc biệt nhiệt độ lên men Khi nhiệt độ cao tốc độ phản ứng xảy nhanh, trình lên men diễn mạnh Khi nhiệt độ thấp trình lên men diễn yếu Tuy nhiên, nhiệt độ không nằm giới hạn cho phép dễ dàng làm hỏng sản phẩm Để lựa chọn thông số tối ưu thời gian lên men chính, chúng tơi tiến hành thí nghiệm khoảng thời gian lên men khác 4, 5, 6, ngày Các yêu cầu tỷ lệ nấm men, nồng độ khô ban đầu pH ban đầu lấy từ thí nghiệm trước Kết  Sau xử lý số liệu thống kê kết phương pháp Anova phần mềm Statgraphics, chọn số kết quan trọng sau: SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 59 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.12 Thống kê ảnh hưởng thời gian lên men đến độ cồn hàm lượng đường sản phẩm (trích 4.1, 4.2 phụ lục B) Kết Chỉ tiêu Sig.level Trắc nghiệm khác mẫu (LSD) mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 9.150000 X Độ rượu 0,0000 10.060000 X 10.116667 X 10.116667 X mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 11.500000 X Đường sót 0,0000 11.873333 XX 12.883333 X 15.980000 X (Cặp mẫu khác có ý nghĩa thống kê X cột “sự đồng nhất” nằm so le nhau) Dựa vào bảng kết quả, cột sig.level có giá trị nhỏ 0,05 nên kết luận thời gian lên men có ảnh hưởng đến độ cồn hàm lượng đường sót sản phẩm với mức ý nghĩa 95% Kết trắc nghiệm LSD: mẫu có thời gian lên men ngày, ngày, ngày khơng có khác độ cồn Nhưng độ cồn trung bình cao (10,12%V) mẫu có thời gian lên men ngày Hàm lượng đường sót thấp (11,50g/l) mẫu có thời gian lên men ngày Tuy nhiên, mẫu ngày ngày có lượng đường sót khác khơng có ý nghĩa thống kê Vì vậy, chọn thời gian lên men ngày Để làm tăng mức độ tin cậy kết quả, tiến hành đánh giá phân tích thống kê đánh giá cảm quan Tiến hành đánh giá cảm quan mẫu có thời gian lên men là: ngày, ngày, ngày Kết phân tích thống kê sau: SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 60 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.13 Ảnh hưởng pH đến tiêu cảm quan sản phẩm (trích 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 phụ lục B) Kết Chỉ tiêu Sig.level Trắc nghiệm LSD Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 11 3.4545455 X Màu 0,0021 11 3.8181818 X 11 4.7272727 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 11 3.2727273 X Mùi 0,0085 11 3.8181818 XX 11 4.4545455 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 11 3.3636364 X Vị 0,0001 11 3.4545455 X 11 4.8181818 X Mẫu Lặp lại Trung bình Sự đồng 11 3.4545455 X Đánh giá chung 0,0000 11 3.5454545 X 11 5.0000000 X (Cặp mẫu khác có ý nghĩa thống kê X cột “sự đồng nhất” nằm so le nhau) Dựa vào bảng kết phân tích, thời gian lên men có ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan sản phẩm mức tin cậy 95% Trắc nghiệm LSD mẫu tính chất cảm quan (màu, mùi vị) sản phẩm, mẫu có thời gian lên men ngày ngày khác khơng có ý nghĩa Kết hợp với kết trung bình thí nghiệm sau lần lặp, mẫu có thời gian lên men ngày có điểm đánh giá cảm quan trung bình cao Vì vậy, chúng tơi chọn mẫu có thời gian lên men ngày, hay thời gian kết thúc trình lên men ngày Bàn luận  Kết trung bình ảnh hưởng thời gian kết thúc q trình lên men lần lặp lại thí nghiệm bảng 4.14 SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 61 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Bảng 4.14 Ảnh hưởng thời gian lên men đến số tiêu hóa lý sản phẩm Thời gian (ngày) Chỉ tiêu sau lên men pH 3,86 3,84 3,83 3,82 Độ khô (oBx) 9,00 8,70 8,50 8,40 Độ cồn (%V) 9,15 10,05 10,12 10,12 15,98 12,88 11,87 11,50 Đường sót (g/l) Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng thời gian lên men đến số tiêu hóa lý sản phẩm Từ bảng số liệu đồ thị, lượng cồn khoảng thời gian lên men thay đổi không nhiều Ở thời gian ngày lên men so với ngày lượng đường sót độ cồn thay đổi rõ Sau lên men ngày hàm lượng cồn 9,15%V, lượng đường sót 15,98g/l Thời gian lên men ngày, lượng cồn tạo thành (10,05%V) nhiều đồng thời lượng đường sót có xu hướng giảm (15,98 cịn 12,88g/l) Ở thời điểm nấm men hoạt động mạnh, cường độ lên men mạnh, nồng độ chất khơ giảm rõ rệt Điều chứng tỏ hiệu suất lên men thời gian ngày cao so với ngày So với thời gian lên men ngày sau lên men ngày hàm lượng cồn không tăng Cụ thể hàm lượng cồn thời gian lên men ngày tăng 0,07% so với thời gian ngày, lượng đường sót giảm 1,1g/l Xét thời gian lên men ngày hàm lượng cồn SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 62 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước không tăng lên so với thời gian lên men ngày, bên cạnh lượng đường sót giảm khơng đáng kể (từ 11,87g/l 11,50g/l) Như vậy, khoảng thời gian từ đến ngày sau lên men, hoạt động tạo cồn nấm men yếu dần gần dừng hẳn Hàm lượng cồn tạo thành cao nên ức chế số enzyme nấm men Hoạt động trao đổi chất nấm men yếu dần dừng hẳn Như vậy, sau ngày lên men chính, rượu vang đạt độ cồn cao nhất, tiêu cảm quan màu sắc, mùi, vị khơng ưa thích mẫu có thời gian lên men ngày Như vậy, chọn thời gian kết thúc q trình lên men ngày kể từ bắt đầu cấy giống nấm men Tóm lại, qua tháng nghiên cứu, trải qua thí nghiệm, chúng tơi chọn thơng số tối ưu cho trình lên men rượu vang cacao sau: Thời gian cấy giống nấm men vào dịch lên men 16 sau bắt đầu nhân giống cấp Tỷ lệ giống nấm men cấy vào 6% so với dịch lên men tương đương khoảng 16,2 triệu tế bào/ 1ml dịch lên men Nồng độ khô ban đầu 22 oBx với độ pH 3,90 Để hồn thiện thời gian lên men cần lên men ngày sau cấy giống 4.7 Kết đánh giá mẫu sản phẩm 4.7.1 Các tiêu hóa học tiêu vi sinh Mẫu sản phẩm sau xác định thông số tối ưu kiểm tra Viện vệ sinh y tế - Cơng cộng Thành phố Hồ Chí Minh Kết sau: Bảng 4.15 Kết đánh giá chất lượng tiêu hóa học sản phẩm rượu vang cacao non kiểm tra theo TCVN (7045 : 2002) (trích phụ lục A) Stt Tên tiêu Kết Hàm lượng etanol (cồn) 20oC, Hàm lượng metanol Hàm lượng acid bay (tính theo acid acetic) (g/l) 0,12 Hàm lượng SO2, (mg/l) 0,00 Hàm lượng CO2 (g/l) 1,81 (% V/V) (%V/V Etanol 100o) 11,0 0,158 Bảng 4.16 Kết kiểm tra tiêu vi sinh sản phẩm rượu vang cacao non kiểm tra theo TCVN (7045 : 2002) (trích phụ lục A) Stt SVTH: Trần Vũ Hồng Liên Chỉ tiêu - 63 - Giới hạn tối đa Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước 6,9 *102 Tổng số vi khuẩn hiếu khí /ml E Coli, số vi khuẩn ml sản phẩm Coliforms, số vi khuẩn ml sản phẩm Cl perfringens, số vi khuẩn ml sản phẩm S aureus, số vi khuẩn ml sản phẩm Theo kết kiểm tra, đa số tiêu hóa học tiêu vi sinh mẫu sản phẩm rượu cacao đạt theo TCVN 7045 : 2002 Tuy nhiên, tiêu vi sinh vật sản phẩm, tiêu tổng vi sinh vật hiếu khí 1ml sản phẩm khơng đạt, vượt mức cho phép 6,9 lần Do khảo sát q trình lên men chính, sản phẩm mức độ rượu vang non Vì vậy, vi sinh vật hiếu khí chủ yếu nấm men, nên kết kiểm tra hoàn toàn Đồng thời, nồng độ cồn sản phẩm 11%V khó cho lồi vi sinh vật khác phát triển Chỉ tiêu đạt yêu cầu có thời gian lên men phụ dài (khoảng vài tuần) 4.7.2 Kết đánh giá cảm quan Do mẫu sản phẩm rượu vang cacao nghiên cứu dừng lại mức độ rượu non (chưa lên men phụ) Vì vậy, trình đánh giá cảm quan, chúng tơi khảo sát mức độ ưa thích người thử mẫu sản phẩm Hội đồng cảm quan tất 65 người Kết đánh giá cảm quan chúng tơi tính tốn thu điểm trung bình tiêu cảm quan sau: Bảng 4.17 Kết đánh giá cảm quan trung bình mẫu sản phẩm Chỉ tiêu Màu Mùi Vị Đánh giá chung Điểm 6,5 7,0 7,0 6,70 Với điểm trung bình trên, mẫu rượu vang cacao chúng tơi người tiêu dùng chấp nhận với mức tương đối thích SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 64 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước Hình 4.1 Mẫu sản phẩm rượu vang cacao SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 65 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian ngắn thực đề tài: nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng q trình lên men rượu vang cacao, chúng tơi rút số kết luận:  Thời gian lấy nguyên liệu (dịch cacao) tiến hành lên men hạt cacao đến cuối thứ  Để tạo chủng nấm men có sinh khối lớn cần chọn mơi trường ni cấy mơi trường nước malt Chủng nấm men S cerevisiae, thời gian cấy giống vào dịch lên men khoảng 16 sau nhân giống cấp  Tỷ lệ giống nấm men cấy vào dịch lên men khoảng 6% hay tương đương 16,2 triệu tế bào/ 1ml dịch lên men với mật độ tế bào gieo cấy ban đầu 250 triệu tế bào/1ml  Nồng độ chất khô ban đầu thích hợp 22 oBx Để đạt nồng độ khơ cần tính tốn bổ sung thêm đường saccharose  Điều kiện môi trường lên men pH = 3,90  Thời gian lên men ngày để tạo lượng cồn cao Đồng thời, tiêu hóa lý cảm quan đạt  Trong điều kiện phịng thí nghiệm, chúng tơi lên men nhiệt độ phịng  Sản phẩm rượu vang cacao có màu vàng sáng sậm, trong, hương thơm đặc trưng dịch cacao cồn, vị chát, chua Đa số tiêu hóa lý tiêu vi sinh đạt chất lượng theo TCVN 7045 : 2002  Trong tiêu vi sinh vật sản phẩm, tiêu tổng vi sinh vật hiếu khí 1ml sản phẩm không đạt, vượt mức cho phép 6,9 lần Do sản phẩm dừng lại mức độ rượu vang non (khơng qua lên men phụ), vi sinh vật hiếu khí (chủ yếu nấm men) tồn với số lượng lớn hoàn toàn Vả lại, nồng độ cồn sản phẩm 11%V khó cho lồi vi sinh vật khác phát triển SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 66 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước 5.2 Kiến nghị Vì thời gian nghiên cứu ngắn, thiết bị phịng thí nghiệm khơng đủ để đảm bảo Các điều kiện cho trình nghiên cứu Vì vậy, chúng tơi dừng lại mức độ nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men sản xuất vang cacao Sản phẩm tạo thành đạt mức độ sản phẩm chấp nhận được, chưa sản phẩm rượu vang cacao hòan chỉnh Cacao loại trái phổ biến ngành công nghiệp Nhưng dịch từ cacao phế liệu đầu tư để nghiên cứu Việt Nam Vả lại, mẻ ngành cơng nghệ lên men rượu vang Vì vậy, cần nhiều thời gian thiết bị thí nghiệm phục vu cho nghiên cứu loại dịch Để góp phần hồn thiện sản phẩm chúng tơi có vài kiến nghị sau:  Khảo sát chủng vi sinh vật nguyên liệu ban đầu để chọn thời gian lấy nguyên liệu tối ưu  Khảo sát chế độ trùng dịch cacao trước cấy giống  Nghiên cứu khảo sát khả lên men từ chủng nấm men khác  Khảo sát để điều chỉnh yếu tố nhiệt độ trình lên men, nhiệt độ khoảng từ 22 ÷ 28,5oC  Khảo sát trình lên men phụ thời gian yếu tố ảnh hưởng khác  Tối ưu hóa điều kiện tiến hành thí nghiệm để đảm bảo giai đoạn chuyển từ lên men sang lên men phụ hồn tồn khép kín, khơng xảy trường hợp nhiễm vi sinh vật lạ SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - 67 - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa Nhiệm vụ đồ án Lời cảm ơn ii Tóm tắt đồ án .iii Nhận xét Giáo viên hướng dẫn Nhận xét Giáo viên phản biện Mục lục iv Danh sách hình .v Danh sách biểu đồ, bảng, sơ đồ vi CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu cacao 2.1.1 Phân loại thực vật cacao [11, 23] 2.1.2 Nguồn gốc phân bố [11, 23] 2.1.3 Giống cacao [9,11] 2.1.4 Đặc điểm hình thái sinh lý cacao [11] Hình 2.1 Cây cacao .5 Hình 2.2 Hoa cacao Hình 2.3 Trái cacao nguyên trái bổ đôi 2.1.5 Thành phần hóa học [9, 12, 11] 2.1.6 Giá trị cacao [11, 21] 2.1.7 Hiện trạng – xu hướng sản xuất tiêu thụ cacao [3, 11, 24] 10 2.1.8 Hệ vi sinh vật trình lên men hạt cacao [3, 7] 13 2.2 Rượu vang 14 2.2.1 Nguồn gốc rượu vang [3, 16] 14 2.2.2 Định nghĩa [TCVN 7045 : 2002] .14 2.2.3 Phân loại [4, 16] .14 2.2.4 Nguyên liệu sản xuất rượu vang [7] 16 Hình 2.4 Cấu tạo tế bào nấm men 17 2.2.5 Quá trình lên men [1, 7, 8, 10] .19 2.2.6 Các phương pháp lên men rượu vang 21 2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men [7] 24 SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - iv - Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ths Huỳnh Quang Phước 2.2.8 Các giai đoạn trình lên men rượu vang [8, 7] 26 2.2.9 Vai trò rượu vang sức khỏe [27] .27 2.2.10 Thị trường rượu vang .27 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 Nguyên liệu 29 3.1.1 Dịch cacao .29 3.1.2 Nấm men 29 3.1.3 Đường 29 3.1.4 Phụ gia điều chỉnh pH thiết bị nghiên cứu 29 3.2 Phương pháp nghiên cứu [6] 33 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu vi sinh 33 3.2.2 Phương pháp hóa lý 37 3.2.3 Xử lý số liệu .40 3.2.4 Các phương pháp đánh giá cảm quan [2] 41 3.3 Bố trí thí nghiệm 42 3.3.1 Thí nghiệm - Khảo sát thời gian lấy nguyên liệu 42 3.3.3 Thí nghiệm - Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men 43 3.3.5 Thí nghiệm - Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình lên men 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .46 4.1 Nguyên liệu 46 4.2 Khảo sát sinh trưởng tế bào nấm men 24 sau nhân giống 47 4.3 Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào dịch cacao 49 4.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất khô ban đầu đến trình lên men 52 4.5 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu đến trình lên men .55 4.6 Khảo sát thời gian lên men 59 Hình 4.1 Mẫu sản phẩm rượu vang cacao 65 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 5.1 Kết luận .66 5.2 Kiến nghị .67 Tài liệu tham khảo Phụ lục A II Phụ lục B III Phụ lục C IV SVTH: Trần Vũ Hồng Liên - iv - ... loại lên men lên men rượu, lên men lactic, … – Lên men hiếu khí: q trình phân giải đường hợp chất hữu tác dụng enzyme vi sinh vật với có mặt oxy Thuộc loại lên men lên men acid acetic, lên men. .. acid citric, lên men acid glutamic… + Dựa vào đối tượng cung cấp hệ enzyme có cách phân loại nấm men sau: – Lên men nhờ nấm men: lên men rượu, lên men bia,… – Lên men nhờ nấm mốc: lên men acid citric,... Nấm men hoạt động mơi trường có pH từ 2,8 đến 3,8 2.2.7.5 Nồng độ rượu tạo thành Rượu tạo thành q trình lên men có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nấm men Thơng thường, nấm men lên men đến nồng độ rượu