4.1.1. Khả năng lên men trong chai Durham
Khả năng lên men của các chủng nấm men được đánh giá sơ bộ dựa trên khả năng tạo bọt khí trong chai Durham. Nấm men được chủng 1mL vào ống nghiệm có chai Durham chứa 9 mL dịch chanh dây. Sau đó chiều cao cột khí được đo trong 40 giờ đầu lên men. Kết quả khảo sát khả năng lên men dịch chanh dây với 4 chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae U, S. cerevisiae N, S. cerevisiae M, S. cerevisiae 2.1) được trình bày trong Bảng 3.
Bảng 3. Chiều cao trung bình cột khí CO2 (cm) trong chai Durham
Chủng nấm men Thời điểm lên men (giờ)
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
S. cerevisiae 2.1 0,61 1,21 2,55 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
S. cerevisiae N 0,52 1,15 2,48 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
S. cerevisiae U 0,00 0,20 0,48 0,82 1,35 1,97 2,46 2,85 3,00 3,00
S. cerevisiae M 0,00 0,00 0,20 0,52 0,98 1,48 1,79 2,21 2,75 3,00
Ghi chú: Chiều cao tối đa chuông Durham là 3cm.
Kết quả ở Bảng 3 cho thấy có sự khác biệt về khả năng lên men giữa 4 chủng nấm men. Sau 4 giờ, chủng nấm men S. cerevisiae 2.1 và S. cerevisiae N bắt đầu lên men, sinh bọt khí và chiều cao cột khí tăng lên liên tục, đến 16 giờ cột khí chiếm đầy ống (3,00cm). Dòng S. cerevisiae U bắt đầu sinh bọt khí sau 8 giờ và cột khí tăng liên tục đến 36 giờ thì đạt 3,00cm. Cường độ lên men của dòng S. cerevisiae M yếu hơn 3 dòng còn lại, bắt đầu sinh bọt khí sau 12 giờ và đến 40 giờ cột khí mới đạt 3,00cm.
Như vậy, dựa vào thời gian lượng CO2 chiếm đầy ống Durham sớm nhất, dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 và S. cerevisiae N được xác định có hoạt lực lên men mạnh nhất so với 3 dòng còn lại. Tuy nhiên, thời gian lên men trong chai Durham khá ngắn so với quá trình lên men rượu nên phương pháp đo chiều cao cột khí chỉ là cơ sở ban đầu để khảo sát hoạt tính của các dòng nấm men.
4.1.2. Khả năng lên men trong bình tam giác
Khả năng lên men của các dòng nấm men được khảo sát trong bình tam giác với mật số nấm men là 107 tế bào/ mL trong dịch chanh dây, thời gian lên men 7 ngày ở nhiệt độ phòng; pH được điều chỉnh 4,0 (pH tự nhiên 2,7) và nồng độ đường của dịch chanh dây là 9°Brix được điều chỉnh về 25°Brix bằng đường saccharose.
U N M 2.1 14 12 10 8 6 4 2 0 Dòng nấm men Đ ộ rư ợ u ( % v /v ở 2 0 °C ) 8,45b 13,34a 8,76b 13,94a
Hình 5. Khả năng lên men rượu trong dịch quả chanh dây của các dòng nấm men
*Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 3 lần lặp lại; các giá trị có cùng ký tự khác biệt không có ý nghĩa
thống kê ở mức độ ý nghĩa 5%.
Hình 5. cho thấy dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 và S. cerevisiae N khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê nhưng lại có sự khác biệt ý nghĩa với 3 dòng nấm men dòng S. cerevisiae U và S. cerevisiae M ở mức 5%. Tuy nhiên, qua kết quả thống kê, mặc dù dòng S. cerevisiae 2.1 và dòng S. cerevisiae N khác biệt không có ý nghĩa nhưng về độ cồn thì dòng S. cerevisiae 2.1 (13,94% v/v ở 20°C) cao nhất, cao hơn so với S. cerevisiae N (13,34% v/v ở 20°C) và cao hơn nhiều đối với 2 dòng S. cerevisiae
U (8,45% v/v ở 20°C) và S. cerevisiae M (8,76% v/v ở 20°C). Qua đó chứng minh dòng S. cerevisiae U và S. cerevisiae M lên men yếu hơn S. cerevisiae 2.1 và S. cerevisiae N, cho sản phẩm có độ rượu thấp. Độ rượu là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá khả năng lên men rượu của nấm men và chất lượng rượu. Độ rượu cao cũng
S. cerevisiae M
là điều kiện tốt để bảo quản vì ở độ rượu cao vi khuẩn bị ức chế sự phát triển (Lương Đức Phẩm, 1998). Vì vậy, dòng S. cerevisiae 2.1 được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.
4.2. Ảnh hưởng của mật số nấm men đến quá trình lên men
Số lượng tế bào nấm men chủng vào dịch nấm men có ảnh hưởng đến quá trình lên men. Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lên men diễn ra tốt, hiệu suất thu hồi cao và chất lượng sản phẩm tốt. Ngược lại lượng nấm men cho vào ít thì tốc độ lên men chậm, sinh khối tế bào nấm men thấp tạo điều kiện cho nấm men phát triển, hạn chế quá trình lên men yếm khí. Nếu số lượng nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ cho nấm men phát triển, sản phẩm sinh ra mùi lạ, đồng thời làm lãng phí nấm men một cách vô nghĩa.
Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của mật số nấm men dòng S. cerevisiae 2.1 đến quá trình lên men rượu vang chanh dây được khảo sát với thời gian lên men 7 ngày ở nhiệt độ phòng; pH được điều chỉnh từ 2,17 lên 4,0 và nồng độ đường của dịch chanh dây là 6°Brix được điều chỉnh về 25ºBrix bằng đường saccharose.
10^9 10^8 10^7 10^6 10^5 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Mật số nấm men Đ ộ r ư ợu ( % v /v ở 2 0 °C ) 14,59a 14,07a 14,26a 12,92b 12,68b
Hình 6. Ảnh hưởng của mật số nấm men đến độ rượu
*Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 3 lần lặp lại; các giá trị có cùng ký tự không khác biệt ý nghĩa thống kê 5%.
105 106 107 108
Kết quả ở Hình 6 cho thấy mật số nấm men 107, 108 và 109 tế bào/mL đều cho kết quả lên men tốt (14,07-14,59% v/v ở 20°C), độ rượu sau lên men khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê. Nhưng lại có sự khác biệt ý nghĩa với mật số nấm men ở 105 tế bào/mL (12,68% v/v ở 20°C) và 106 tế bào/mL (12,92% v/v ở 20°C). Như vậy để tiết kiệm nguồn giống chủng, mật số nấm men 107 tế bào/mL được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.
4.3. Ảnh hưởng của hàm lượng đường và pH lên quá trình lên men rượu vang chanh dây chanh dây
Đường là cơ chất của quá trình lên men nên ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất lên men. Nấm men có khả năng lên men đường thành rượu, nên độ rượu cao hay thấp sẽ phụ thuộc vào hàm lượng đường được sử dụng trong dịch lên men.
pH môi trường ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của nấm men. Khả năng sinh trưởng này phụ thuộc vào thành phần môi trường lên men khác nhau. Do đó, khảo sát pH môi trường môi trường dịch chanh dây thích hợp cho nấm men lên men rượu vang là cần thiết.
Ảnh hưởng của hàm lượng đường và pH dịch quả lên độ rượu sau lên men được khảo sát ở các điều kiện lên men: dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 mật số 107 tế bào/mL; thời gian lên men 7 ngày ở nhiệt độ phòng; nồng độ đường và pH ban đầu được điều chỉnh theo các mức độ khảo sát.
6 5 4 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Độ r ượ u (% v /v ở 2 0° C ) 20°Brix 25°Brix 30°Brix 11,54b 3,02c 2,15c 15,00a 14,03ab 12,65ab 15,15a 14,17ab 11,57b
Hình 7. Ảnh hưởng của hàm lượng đường bổ sung và pH đến độ rượu sau quá trình lên men
* Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 3 lần lặp lại; các giá trị có cùng ký tự không khác biệt ý nghĩa thống kê 5%.
Theo kết quả trình bày ở Hình 7, khi lên men ở 3 mức pH 4, 5 và 6 thì ta thấy ở pH 4 và 5 với nồng độ đường ban đầu 20°Brix, 25°Brix và 30°Brix cho độ rượu khá cao (11,57-15,15% v/v ở 20°C). Trong đó với 30°Brix cho độ rượu cao nhất (15- 15,15% v/v ở 20°C), so với độ rượu ở 25°Brix (14,03-14,17% v/v ở 20°C) thì khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê nhưng lại khác biệt có ý nghĩa thống kê với các nghiệm thức còn lại. Ở 20°Brix dường như nấm men hoạt động yếu hơn nên cho độ rượu không cao ở cả 2 nghiệm thức pH 4 và 5 (11,57-12,65% v/v ở 20°C).
Bên cạnh đó, với pH bằng 6 thì cho độ rượu rất thấp. Tuy nhiên với pH 6 này ở 30°Brix vẫn cho độ rượu khá cao (11,54% v/v ở 20°C) so với 20°Brix và 25°Brix cho độ rượu thấp nhất (2,15-3,02% v/v ở 20°C). Dường như với mức pH bằng 6 này nấm men hoạt động yếu và bị ức chế trong quá trình lên men.
Như vậy, theo kết quả thống kê cho thấy với pH 4,0 và 5,0 có khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê nhưng lại có sự khác biệt ý nghĩa với pH 6. Ngoài ra, kết quả thống kê cũng cho thấy, độ rượu sau lên men ở các nghiệm thức 20°Brix, 25°Brix và 30°Brix ở hầu hết các giá trị pH có khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê. Trong đó 30°Brix cho độ rượu cao nhất.
Từ kết quả thống kê cho thấy tương tác của 2 nhân tố độ Brix và pH có ảnh hưởng đến độ rượu sau lên men có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5%. Như vậy để tiết kiệm hóa chất điều chỉnh pH và giảm bớt lượng hóa chất thêm vào sản phẩm cũng như màu sắc và mùi vị đặc trưng của sản phẩm so với pH 5 mà pH 4 ở mức 25°Brix được chọn cho thí nghiệm tiếp theo.
4.4. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ lên quá trình lên men rượu chanh dây
Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men lên độ rượu sau lên men đượt khảo sát ở các điều kiện: dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 mật số 4,5.107 tế bào/mL; nồng độ đường được điều chỉnh lên 30°Brix; pH=4. Các bình tam giác được ủ theo các nhiệt độ và thời gian như bố trí thí nghiệm, độ rượu sau khi lên men được trình bày trong Hình 7.
9 7 5 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Đ ộ rư ợu (% v /v ở 2 0 °C ) 25°C 30°C 35°C 13,16bc 15,15a 15,45a 12,14c 13,48b 14,71a 10,24c 13,42b 13,62b
Hình 8. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ rượu sau quá trình lên men
*Ghi chú: Các giá trị là trung bình của 3 lần lặp lại; các giá trị có cùng ký tự không khác biệt ý nghĩa thống kê 5%.
Kết quả ở Hình 8 cho thấy độ rượu tăng theo thời gian. Tuy nhiên, ở các mức thời gian (5;7;9 ngày) với các nghiệm thức được ủ ở 25°C, nhiệt độ phòng (28-32°C) luôn cho độ rượu cao hơn so với nhiệt độ 35°C. Cụ thể, các nghiệm thức ủ ở nhiệt độ 35°C cho độ rượu thấp (10,24; 12,14; 13,16 % v/v ở 20°C) ở cả 3 mức thời gian (5;7;9 ngày). Cho thấy ở nhiệt độ này các hệ enzym trong cơ thể nấm men bị giảm hoạt lực đến mức tối thiểu, hoạt động trao đổi chất bị ngưng trệ làm nấm men hoạt động yếu nên cho độ rượu thấp hơn. Bên cạnh đó ở nhiệt độ 25°C và nhiệt độ phòng (28-32°C) lại cho độ rượu khá cao (13,48-15,45% v/v ở 20°C) và tăng theo mức thời gian (5;7;9 ngày). Trong đó, nghiệm thức 7 ngày ở 25°C và 9 ngày ủ ở 25°C và nhiệt độ phòng (28-32°C) cho độ rượu cao nhất( 14,71-15,45% v/v ở 20°C) và có khác biệt có ý nghĩa thống kê với các nghiệm thức còn lại. Điều này phù hợp với nhiệt độ hoạt động của nấm men từ 25-30°C.
Kết quả phân tích thống kê cho thấy tương tác giữa 2 nhân tố thời gian và nhiệt độ có ảnh hưởng đến độ rượu sau lên men khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5%. Như vậy, kết hợp với đánh giá cảm quan giữa 2 nghiệm thức 25°C và nhiệt độ phòng (28-
32°C) ở thời gian 9 ngày thì nghiệm thức 9 ngày ủ ở nhiệt độ phòng (28-32°C) được chọn do giữ được đặc trưng của sản phẩm.
4.5. Đề xuất quy trình sản xuất rượu vang chanh dây
Điều kiện lên men rượu vang chanh dây được đề xuất như sau: dịch chanh dây 25°Brix, pH 4,0. Sau 9 ngày lên men ở nhiệt độ phòng (28-32°C) thu được sản phẩm rượu vang chanh dây đạt: độ rượu 15,15% v/v ở 20°C, độ Brix 10,5°, pH 4,15.
Hình 9. Quy trình sản xuất rượu vang chanh dây
Nấm men S. cerevisiae 2.1 Chanh dây
Nuôi trong môi trường tăng sinh
Lắc 150 vòng/ phút, nhiệt độ phòng Nấm men đã tăng sinh
khối trong 24 giờ
Lọc bỏ hạt, lấy dịch
Điều chỉnh dịch quả: pha loãng tỷ lệ 1:1, 30° Brix và pH 4,0 Thanh trùng bằng nhiệt
trong 3 phút (mỗi lần 1 phút, lặp lại 3 lần)
Chủng nấm men S. cerevisiae 2.1 ở 107 tế bào/mL
Lên men (9 ngày , nhiệt độ phòng (28-32°C)) Ly tâm
4.5.1. Kết quả đánh giá và xếp hạng chất lượng rượu vang chanh dây
Bảng 4. Kết quả đánh giá và xếp hạng chất lượng rượu vang chanh dây
Chỉ tiêu Giá trị trung bình
chưa có trọng lượng Giá trị trung bình có trọng lượng Độ trong và màu sắc 4,2 3,36 Mùi 4,1 4,92 Vị 3,8 7,60 Điểm chất lượng 12,3 15,88 Xếp loại sản phẩm KHÁ Từ kết quả Bảng 6, chất lượng sản phẩm đạt khá.
Giá trị trung bình có trọng lượng chỉ đạt 15,88. Kết hợp mùi (4,1) và vị (3,8) nên sản phẩm được xếp vào loại khá theo TCVN 3215:79.
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
-Dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 cho hiệu suất lên men cao nhất (độ rượu sinh ra 15,15% v/v ở 20°C) khi lên men rượu vang chanh dây.
- Điều kiện thích hợp cho quá trình lên men rượu vang chanh dây từ dòng nấm men S. cerevisiae 2.1 được xác định như sau: mật số nấm men 107 tế bào/mL, nồng độ đường ban đầu 25°Brix, pH 4,0, lên men ở nhiệt độ phòng (28-32°C) trong thời gian 9 ngày. Độ rượu thành phẩm đạt 15,15% v/v ở 20°C.
5.2. Đề nghị
- Phân lập và tuyển chọn nấm men từ dịch chanh dây lên men. - Khảo sát tỷ lệ pha loãng đến quá trình lên men.
- Khảo sát điều vị ổn định và điều kiện bảo quản sản phẩm sau lên men.
- Kiểm tra các chỉ tiêu về vi sinh vật và lý hóa trong sản phẩm sau quá trình lên men và sau khi tồn trữ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
Bùi Ái. 2003. Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm. NXB ĐH Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh.
Danh Thị Phương Nga. 2012. Phân lập và tuyển chọn nấm men trong lên men rượu vang chôm chôm. Luận văn đại học, Viện NC&PT Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
Dương Thị Thanh xuân. 2012. Nghiên cứu quy trình lên men trong sản xuất rượu vang dâu Hạ Châu. Đề tài khoa học và công nghệ cấp trường, Viện NC&PT Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
Lương Đức Phẩm. 1998. Công nghệ vi sinh vật. Nxb. Nông nghiệp Hà Nội.
Nguyễn Văn Nguyện. 2012. So sánh và ứng dụng ba dòng nấm men Saccharomyces cerevisiae trong lên men rượu vang xơ mít. Luận văn đại học, Viện NC&PT Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
Nguyễn Văn Bá và Trần Vũ Phương. 2008. Giáo trình thực tập vi sinh công nghiệp. Trường Đại học Cần Thơ.
Nguyễn Văn Thành. 2008. Giáo trình thực tập Công nghệ lên men thực phẩm. Trường Đại học Cần Thơ.
Trần Minh Tâm. 2000. Công nghệ vi sinh ứng dụng. NXB Nông nghiệp Tp Hồ Chí Minh.
Võ Thị Tú Trinh. 2012. Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu đế từ khoai lang. Luận văn đại học, Viện NC&PT Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
Vũ Công Hậu. 2005. Chế biến rượu vang trái cây trong gia đình. NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.
Tiếng Anh
Amerine, M.A. and C.S . Ough. 1980. Wine and Must Analysis, John Wiley & Sons, New York.
Casellas I. 2005. Effect of low temperature fermentation and nitrogen content on wine yeast metabolism, Taragona, pp.18, 22, 23.
Trang wed http://vi.wikipedia.org/wiki/Chanh_leo_(Passiflora_incarnata) (03/08/2013) http://en.wikipedia.org/wiki/Passiflora_edulis (03/08/2013) http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422012000300019&script=sci_arttext (03/08/2013) http://sonnptnt.nghean.vn:83/sonn_new/default/explorer.htmL/news/780?folder_id=87 (03/08/2013) http://www.hoinongdanhungyen.org.vn/index.php?option=com_content&id=2340:kin h-nghiem-trong-va-cham-soc-cay-chanh-day&Itemid=188 (03/08/2013)
PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1.1. pH Xác định pH bằng pH kế. 1.2. Độ Brix Xác định độ Brix bằng Brix kế.
1.3. Phương pháp phân tích độ Brix.
Để có được độ Brix như ý muốn, áp dụng công thức xác định độ khô cần cho dịch quả lên men bổ sung thêm đường. ( Nhóm Giảng viên bộ môn CNTP, khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ, 2003).
x x a b 100 100 Trong đó: a- độ Brix dịch quả sau khi lọc
x-khối lượng đường cần bổ sung cho 100g dịch quả md- Khối lượng dịch quả ban đầu (kg)