Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ lên men nhiệt độ và thời gian lên men đến sản xuất brandy dứa

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ MEN, NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN LÊN MEN ĐẾN SẢN XUẤT BRANDY DỨA Nguyễn Tuấn Linh1, Đinh Thị Hiền2*, Hồ Tuấn Anh3 Học viên cao học K23CNSTH, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, * Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Cơng nghiệp TĨM TẮT Nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu sản xuất giống dứa Nữ hoàng (Bảo Sơn Bắc Giang) tuyển chọn Dịch dứa bổ sung enzym Pectinex Ultra SP-L với nồng độ xác định 0,025% so với thể tích dịch dứa Các mẫu thí nghiệm bổ sung đường để hàm lượng đường dịch lên men đạt 180 g/l Quá trình lên men thực 160C, 180C, 200C, 220C, 240C, sử dụng chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae C5 tuyển chọn với tỷ lệ bổ sung 0,1% 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6% so với khối lượng dịch dứa Kết thu cho thấy bổ sung chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae C5 với hàm lượng 0,4%, lên men 20oC, thời gian lên men ngày phù hợp với cơng nghệ sản xuất brandy Từ khóa: Lên men, nấm men, dịch dứa, thời gian lên men ĐẶT VẤN ĐỀ Brandy tên gọi chung loại rượu mạnh cất từ dịch trái lên men ủ lâu thùng gỗ sồi gỗ cao su Các nước trồng nho sản xuất brandy Tại châu Âu, brandy đồ uống lâu đời nhiều nước vào huyền thoại, có vị thần thờ phụng để bảo trợ cho vườn nho rượu làm từ nho Một số thương hiệu brandy tiếng giới bao gồm Cognac, Hennensy, Remy-martin, Martell Brandy sản xuất từ loại trái khác thường thêm tên loại trái sau từ brandy tương tự brandy táo, brandy mận, brandy lê… (Vũ Thị Kim Phong ctv., 2011) Dứa nguyên liệu sẵn có Việt Nam Theo Tổng cục Thống kê, sản lượng dứa năm 2015 đạt 598,3 nghìn tấn, tăng 1,1% so với năm 2014 Dứa trồng chủ yếu với giống Queen Cayen Mặc dù có nguồn nguyên liệu trái dồi nói, sản xuất rượu brandy Việt Nam chưa thực bắt đầu Thị trường Brandy nước bỏ ngỏ để loại Brandy ngoại nhập thống trị (Trần Thanh Hùng ctv., 2011), Các chuyên gia Viện nghiên cứu Bông Phát triển nông nghiệp Nha Hố công bố đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu Brandy từ nho Việt Nam” Công ty cổ phần Cồn rượu Hà Nội hoàn thành đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất Rượu Brandy từ vải mận Việt Nam” Nghiên cứu sản xuất brandy dứa chứa hoạt chất sinh học tự nhiên, có hương vị đặc trưng dứa, có màu hổ phách từ gỗ sồi hướng mang ý nghĩa thực tế cao II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Trong nghiên cứu khảo sát lựa chọn giống dứa Nữ Hoàng thu hái Bảo Sơn – Bắc Giang với số tiêu chất lượng sau: Nồng độ chất khơ hịa tan 16,10Bx, đường tổng số 125,0 g/l; đường khử 35,5 g/l; axit tổng số 4,15 g/l; pH 3,7 Chủng nấm men S cerevisiae C5 tuyển chọn Đường sacaroza sử dụng đường RE công ty đường Lam Sơn Chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP-L có nguồn gốc từ hãng Novo – Đan Mạch Chip gỗi sồi có xuất xứ từ Pháp Các thiết bị hóa chất phân tích sử dụng đáp ứng theo yêu cầu phương pháp phân tích chuyên ngành, thể mục 2.3 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu lựa chọn tỉ lệ tế bào nấm men Theo kết khảo sát, dịch dứa thu sau trình xử lý học tiến hành xử lý vi sinh vật với K2S2O5 tỷ lệ 0,25 g/l Chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP-L nồng độ 0,025% so với thể tích dịch dứa bổ sung nhằm thủy phân pectin Các mẫu thí nghiệm bổ sung đường sacaroza để hàm lượng đường tổng số dịch lên men đạt 180 g/l Để tiến hành lên men rượu Brandy dứa sử dụng nấm men khô chủng S cerevisiae C5 với tỷ lệ 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6% so với khối lượng dịch dứa ( tỷ lệ tế bào 0,1% so với khối lượng dịch dứa tương ứng 4.105 tế bào/ml ) Tỷ lệ tế bào nấm men phù hợp xác định sở phân tích đánh giá tiêu chất lượng dấm chín sau thời gian lên men nhiệt độ 200C, thời gian lên men ngày 2.2.2 Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ lên men Tiến hành lên men điều kiện nhiệt độ khác nhau: 160C, 180C, 200C, 220C, 240C, thời gian lên men ngày đánh giá chất lượng giấm chín sau lên men 2.2.3 Xác định thời gian lên men thích hợp Tiến hành lên men nhiệt độ 200C thời gian khảo sát ngày Thời gian lên men phù hợp lựa chọn sở theo dõi trình lên men 2.3 Các phương pháp phân tích 2.3.1 Xác định tiêu vật lý - Xác định pH máy đo pH hiệu WinLabR GmbH & Co.KG - Đức 2.3.2 Xác định tiêu hóa học - Xác định nồng độ rượu (phương pháp cất xác định máy đo tỷ trọng - Specific Gravity Meter) (Lê Thanh Mai, 2007) - Định lượng đường tổng số phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử với Ferixianua kali (Lê Thanh Mai, 2007) - Hàm lượng metanol, acetaldehyde, ethylacetate, furfurol xác định phương pháp sắc ký khí theo AOAC 972.10 Bằng máy System HP 6890 series - Xác định hàm lượng axit tổng số phương pháp chuẩn độ NaOH (Lê Thanh Mai, 2007) 2.3.3 Xác định tiêu vi sinh - Xác định mật độ tế bào nấm men buồng đếm Neubauer (Lê Thanh Mai, 2007) III KẾT QUẢ THẢO LUẬN Hương thơm brandy phụ thuộc nhiều vào chất lượng dịch giấm trước chưng cất Do hàm lượng đường dinh dưỡng dứa cao, thời điểm sản xuất mùa nóng nên nhiệt độ cao thích hợp cho phát triển vi sinh vật Các điều kiện trình xử lý dịch tối ưu hóa nhằm đảm bảo cho hỗn hợp dịch trước lên men có chất lượng ổn định 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tế bào nấm men đến trình lên men brandy dứa Chủng nấm men S cerevisiae C5 lựa chọn có khả lên men tạo độ cồn cao, khả tạo hương, khả bền vững với SO2 Quá trình lên men rượu q trình hơ hấp kị khí nấm men để chuyển hóa đường glucoza thành rượu, CO2 sản phẩm phụ khác dầu fuzel, axit axetic, axit lactic, axit succinic, acetaldehyde đồng thời giải phóng lượng (Lương Đức Phẩm, 2005) Kết thu thực thí nghiệm theo 2.2.1 thể bảng Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ nấm men bổ sung đến trình lên men STT Chỉ tiêu Tỷ lệ nấm men bổ sung, % 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Hàm lượng đường sót (g/l) 20,65a 15,50b 4,70c 4,20c 4,0d 3,80d Nồng độ cồn, % v/v 8,20a 8,58b 9,36b 9,82c 9,67d 9,54e Axit tổng số (g/l) 4,53c 4,61c 4,86b 5,13a 5,18a 5,20a Methanol (ppm) 110,5f 115,3e 132,6d 145,7c 152,2b 155,8a Acetaldehyde (ppm) 56,4a 54,7b 51,5c 47,4d 42,5e 39,4f Ethylacetate (ppm) 56,4f 58,2e 63,1d 68,6c 72,5b 73,9a Furfurol (ppm) 0,45f 0,68e 0,86d 1,02c 1,29b 1,38a Hương Thơm Thơm Thơm Thơm Thơm Thơm Hài hòa Đậm, hài hòa Đậm, hài hòa Đậm, hài hòa Đậm, hài hòa Đậm, chua Vị (Trong hàng, số có chữ giống khơng khác mức ý nghĩa α = 0,05) Kết đạt thể bảng cho thấy, tỷ lệ nấm men bổ sung có ảnh hưởng đến thay đổi hàm lượng đường tổng số Sau ngày lên men mẫu lên men với tỷ lệ nấm men 0,1% - 0,2% có hàm lượng đường sót cao (15,50 - 20,65 g/l), trình lên men diễn khơng triệt để hay nói cách khác lên men không kiệt đường Tương ứng với mức độ sử dụng nấm men tỷ lệ 0,3% - 0,6% hàm lượng đường tổng số dao động phạm vi 3,8 – 4,2 g/l Hàm lượng cồn thành phần quan trọng góp phần tạo nên hương vị cho brandy hiệu suất trình lên men Khi sử dụng tỷ lệ tế bào nấm men từ 0,3% - 0,6% nồng độ cồn đạt cao (từ 9,36% đến 9,54% v/v) Trong đó, mẫu lên men với tỷ lệ tế bào nấm men thấp (0,1% - 0,2%) tạo nồng độ cồn thu mức 8,2% – 8,58% v/v Khi sử dụng nấm men nồng độ thấp thời gian lên men kéo dài ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi chất nấm men chất lượng thành phẩm (Lương Đức Phẩm, 2005) Các sản phẩm phụ trình lên men đóng vai trị quan trọng giá trị cảm quan sản phẩm Acetaldehyde tiết từ nấm men ngày đầu trình lên men, nồng độ giảm dần giảm mạnh trình lên men phản ứng khử gia tăng trình tổng hợp bị ngưng lại Cùng với trình lên men tăng nồng độ loại rượu, ester axit hữu Khi lên men với tỷ lệ nấm men 0,6% sản phẩm trình trao đổi chất tạo vị chua rõ ràng cho dấm chín đánh giá cảm quan Xét tổng thể tạo thành thành phần dịch dấm chín bổ sung tỷ lệ nấm men khác lựa chọn tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% cho thí nghiệm 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình lên men Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến phát triển nấm men định đến tốc độ hiệu suất trình lên men Kết thu thực thí nghiệm theo 2.2.2 (với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% so với khối lượng dịch dứa) thể bảng Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình lên men STT Chỉ tiêu Nhiệt độ lên men 160C 180C 200C 220C 240C Hàm lượng đường sót (g/l) 4,73a 4,42b 4,15c 4,05d 4,02d Nồng độ cồn, % v/v 9,41a 9,62b 9,78b 9,72c 9,68d Axit tổng số (g/l) 4,85c 4,90c 5,03b 5,08b 5,13a Methanol (ppm) 127,5e 135,8d 142,6c 147,7b 152,2a Acetaldehyde (ppm) 56,4a 52,7b 47,5c 46,4d 44,9e Ethylacetate (ppm) 59,4e 62,2d 69,1c 71,2b 72,7a Furfurol (ppm) 0,65e 0,79d 0,91c 1,12b 1,33a Hương Thơm Thơm Thơm Thơm Thơm Hài hòa Đậm, hài hòa Đậm, hài hòa Hài hòa Hài hòa Vị (Trong hàng, số có chữ giống không khác mức ý nghĩa α = 0,05) Khi nhiệt độ dao động khoảng 20 – 220C nồng độ cồn thu cao hàm lượng đường sót tương ứng thấp Nhiệt độ lên men cao ảnh hưởng đến trao đổi chất tế bào nấm men thay đổi hàm lượng sản phẩm phụ tạo thành Trong dấm chín dịch lên men dứa có chứa hàng loạt sản phẩm bậc khác trình lên men cồn Nhiệt độ cao làm gia tăng trình tổng hợp thực trình khử acetaldehyde nhanh Theo dõi trình lên men dải nhiệt độ nghiên cứu tất mẫu có hương thơm đặc trưng cho brandy dứa Kết thu bảng cho thấy nhiệt độ khác tạo thành sản phẩm phụ bao gồm nhóm chất khơng có lợi mặt an tồn thực phẩm metanol, acetaldehyde, furfurol nhóm chất tham gia vào trình tạo hương cho sản phẩm brandy dứa, điển hình ethylacetate Tổng hợp kết thu thể bảng cho thấy, với nhiệt độ lên men 200C chất lượng dấm chín phù hợp cho công nghệ sản xuất brandy dứa 3.2 Nghiên cứu xác định thời gian lên men phù hợp Nghiên cứu xác định thời gian lên men sử dụng môi trường dịch dứa xử lý enzym Pectinex Ultra SP-L, K2S2O5 đưa nồng độ đường tổng số đạt 180 g/l saccaroza Men giống chủng S cerevisiae C5 bổ sung với tỉ lệ 0,4% so với khối lượng dịch dứa hoạt hóa Lên men nhiệt độ 200C thời gian ngày Một số tiêu theo dõi trình lên men thể hình Hình Động học trình lên men Theo kết đạt thể hình 1, hàm lượng đường tổng số giảm nhanh - ngày đầu sau tốc độ giảm chậm lại Nồng độ cồn thay đổi theo chiều hướng ngược lại tăng dần theo thời gian trình lên men Ở giai đoạn đầu, hàm lượng cồn tăng nhanh nấm men có hoạt lực cao, hàm lượng loại đường có khả lên men nhiều, nấm men chưa bị ức chế nồng độ cao cồn CO2 Tế bào nấm men sinh sản nhanh vào ngày tiếp tục trì số lượng ngày thứ thứ Cùng với giảm nồng độ đường chất dinh dưỡng, tăng nhanh hàm lượng cồn môi trường ức chế dần hoạt động nấm men, số lượng tế bào nấm men vào ngày cuối giảm nhanh đến ngày thứ khoảng 34,8 x 106 tế bào/ml Sản phẩm lên men sau thời gian ngày có hương vị đặc trưng, khơng có hương vị lạ Sau khoảng thời gian lên men ngày thơng số theo dõi q trình nồng độ cồn hàm lượng đường tổng khơng thay đổi, q trình lên men kết thúc Chúng lựa chọn thời gian lên men ngày IV KẾT LUẬN Quá trình lên men công nghệ sản xuất brandy dứa đạt yêu cầu chất lượng dịch lên men bổ sung chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae C5 với tỷ lệ 0,4% so với khối lượng dịch dứa, nhiệt độ lên men 200C thời gian ngày LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty TNHH Một thành viên Bia rượu ERESSON Ban chủ nhiệm Dự án “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất rượu Brandy trái (vải, dứa) quy mô công nghiệp” thuộc Đề án “Ứng dụng phát triển công nghệ sinh học lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020” Bộ Cơng Thương chủ quản có phối hợp thực nghiên cứu công nghệ sản xuất brandy dứa TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thanh Mai, 2007 Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lương Đức Phẩm, 2005 Nấm men công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật Trần Thanh Hùng, Lê Văn Chánh, Mai Văn Hào, Lê Đình Điểu, Phạm Duy Hải, Nguyễn Thị Hồng, Lê Tọng Tình, Nguyễn Quang Hào, Phạm Văn Phước, Dương Xuân Diêu, Phan Công Kiên, 2011 Nghiên cứu công nghệ sản xuất Rượu Brandy từ nho Việt Nam Đề tài thuộc Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học lĩnh vực CNCB đến năm 2020; Viện nghiên cứu Bông phát triển nông nghiệp Nha Hố - Bộ Công thương Vũ Thị Kim Phong, Nguyễn Thị Hồng Chi, Trần Thị Lan, Nguyễn Đắc Kiên, Hoàng Liên Hương, Nguyễn Văn Cường, Lê Hoài Thanh, Hồ ViệtHưng, Nguyễn Thị Hợi,2011 “Nghiên cứu công nghệ sản xuất Rượu Brandy từ vải mận Việt Nam” Đề tài Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học lĩnh vực CNCB đến năm 2020; Công ty Cổ phần Cồn rượu Hà Nội - Bộ Công thương ABSTRACT Researching and producting of the brandy pineapple used material was the selected species pineapple Queen (Bao Son - Bac Giang province) In the pineapple juice was added enzyme Pectinex Ultra SP-L with the determined concentration of 0,025% compared to the pineapple juice The samples are added by the sugar RE that the concentration of the total sugar reaching to 180 g/l Fermentation was performed at 160C, 180C, 200C, 220C, 240C, using selected strain Saccharomyces cerevisiae C5 at a rate 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6% compared to the pineapple juice The obtained results showed that using strains Saccharomyces cerevisiae C5 with the rate of 0,4%, fermented at 20°C, fermentation time days the fermented juice was suitable for brandy production technology Key words: Fermentation, yeast, pineapple juice, fermented juice Ngày nhận bài: Người phản biện: Ngày phản biện: Ngày duyệt đăng: *Tác giả liên hệ: Tel: 01669087913, email: hienhd2001@yahoo.com ... sung tỷ lệ nấm men khác lựa chọn tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% cho thí nghiệm 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình lên men Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến phát triển nấm men định đến tốc độ hiệu... bào/ml ) Tỷ lệ tế bào nấm men phù hợp xác định sở phân tích đánh giá tiêu chất lượng dấm chín sau thời gian lên men nhiệt độ 200C, thời gian lên men ngày 2.2.2 Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ lên men. .. 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tế bào nấm men đến trình lên men brandy dứa Chủng nấm men S cerevisiae C5 lựa chọn có khả lên men tạo độ cồn cao, khả tạo hương, khả bền vững với SO2 Quá trình lên