5. Điểm mới của đề tài
3.2. Nghiên cứu động thái phát triển của chủng S.cerevisiae N1 trong
trình nhân giống
Trong quá trình sản xuất rượu vang, giai đoạn nhân giống chiếm một thời gian ngắn 24 - 28h nhưng lại có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình tăng nhanh số lượng tế bào nấm men. Việc nghiên cứu động thái sinh trưởng, phát triển của chủng S. cerevisiae N1 là một phần trong quá trình sản xuất
rượu vang.
Để xác định động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae N1, tiến hành cấy giống vào môi trường nhân giống với số lượng tế bào ban đầu là 3,2 x 106 tế bào/ml, nuôi trên máy lắc 150 vòng/phút ở 300C. Sau 6h lại kiểm tra số lượng tế bào 1 lần. Kết quả thu được ở bảng 3.6.
Bảng 3.6. Khả năng sinh trưởng, phát triển của chủng S. cerevisiae N1 trong môi trường nhân giống
TG (Giờ) SLTB x 10 6 TB/ML 0 3,2 ±1,1 6 6,5 ±1,1 12 36 ± 1,1 18 102 ±1,1 24 175 ±1,1 30 17 8±1,1 36 152 ±1,1 42 72 ±1,1 48 55 ± 1,1
28 SLTB×106TB/ml 3.2 6.5 36 102 175 178 152 72 55 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0h 6h 12h 18h 24h 30h 36h 42h 48h TG (h) SLTB
Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae N1 trong môi trường nhân giống
Qua hình 3.4 ta thấy, số lượng tế bào trong 6h đầu tăng chậm. Lượng tế bào tăng nhanh từ 12h đến 24h. Từ 24h đến 30h số lượng tế bào tăng chậm, ổn định và đạt giá trị cực đại. Từ 36h đến 48h số lượng tế bào bắt đầu giảm. Sở dĩ trong 6h đầu số lượng tế bào tăng chậm là do đây là thời gian nấm men làm quen với môi trường. Từ 6h đến 24h, nấm men thực hiện quá trình trao đổi chất để sinh trưởng nên số lượng tế bào tăng nhanh. Khi nguồn dinh dưỡng giảm thì số lượng tế bào có tăng nhưng không đáng kể, không có nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và sinh sản nên bị chết dần, đó là thời điểm 30h - 48h. Như vậy, quá trình sinh trưởng của chủng S. cerevisiae N1 có thể chia thành 4 giai đoạn:
Giai đoạn từ 0h - 6h ứng với pha tiềm phát. Giai đoạn từ 6h - 24h ứng với pha logarit Giai đoạn từ 24h - 30h ứng với pha cân bằng. Giai đoạn từ 30h - 48h ứng với pha suy vong.
29
Mục đích của thí nghiệm này là để xác định thời gian nhân giống thích hợp và là cơ sở để nghiên cứu ảnh hưởng của một số nhân tố tới quá trình phát triển của chủng nấm men đã tuyển chọn S. cerevisiae N1. Kết quả của tôi khi nghiên cứu về thời gian nhân giống đối với chủng S. cerevisiae N1 phù
hợp với một số tác giả [7], [8].
Từ kết quả trên tô xá ịnh th i gian nhân giống thích h p nh t c a ch ng S. cerevisiae N1 là 24h.
3.3. Nghiên cứu động thái quá trình lên men vang nho của chủng S. cerevisiae N1
Để xác định động thái lên men vang nho chúng tôi tiến hành lên men trong các bình có dung tích 500ml. Môi trường lên men là dịch siro nho được pha loãng với nước cất để đạt hàm lượng đường ban đầu là 250g/l, hàm lượng men giống là 10% giống, pH: 4, nhiệt độ là 26 - 280C. Tiến hành phân tích mẫu 2 ngày 1 lần trong 8 ngày liên tục. Kết quả thu được ở bảng sau:
Bảng 3.7. Sự biến đổi hàm lượng đường và cồn trong quá trình lên men vang nho
Thời gian (ngày) HL đường sót (%) HL cồn (%V)
0 25 ± 0,2 0
2 18,3 ± 0,2 3,4 ± 0,2
4 11,4 ± 0,2 7,5 ± 0,2
6 6,7 ± 0,2 9,2 ± 0,2
30 25 0 18.2 3.4 11.4 7.5 6.79.2 3.4 11.2 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 Ngày HL đường sót (%) HL cồn (%V)
Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi hàm lượng đường và cồn sau 8 ngày lên men
3.2 150 299 310 300 245 215 160 0 50 100 150 200 250 300 350 0 2 4 6 8 10 12 14 Ngày SLTB
Hình 3.6. Biểu đồ biểu diễn động thái lên men vang nho của chủng S. cerevisiae N1
Qua hình 3.6 ta nhận thấy chủng S. cerevisiae N1 sinh sản và phát triển nhanh nhất ở 2 - 5 ngày đầu (pha sinh trưởng), duy trì ổn định ở ngày thứ 6 - 7 - 8 (pha cân bằng). Sau đó giảm dần vào các ngày sau do hàm lượng đường
31
giảm mạnh, hàm lượng cồn tăng dần. Đó là do phần lớn đường được chuyển hóa thành rượu dẫn đến ức chế sự sinh trưởng và phát triển của nấm men.
Hàm lượng acid tổng số cũng tăng dần nhưng không lớn lắm do trong quá trình lên men rượu, ngoài việc tạo ra sản phẩm chính là rượu thì còn tạo nên các acid hữu cơ như acid axetic, lactic, xucxinic… Sự tạo thành acid trong quá trình lên men đã làm giảm độ pH của dịch lên men. Kết quả nghiên cứu về động thái lên men vang nho đối với chủng S. cerevisiae N1 của tôi phù hợp với một số tác giả [15].
Ch ng S. cerevisiae N1 sinh sản và phát triển nhanh nh t ở 2 - 5 ngày ầu, duy trì ổn ịnh ở ngày thứ 6 - 7 - 8. S u ảm dần vào các ngày sau do àm n ng giảm mạn , àm ng cồn tăn dần. Từ kết quả trên, xá ịn c th i gian lên men chính là 7 - 9 ngày.
3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng tới quá trình lên men vang nho
3.4.1. Khả năng lên men với các loại đường khác nhau
Đường là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm men và quá trình lên men. Để xác định khả năng lên men với các loại đường của chủng S. cerevisiae N1 chúng tôi sử dụng phương pháp lên men trong các
bình lên men có thể tích 100ml bằng cách lấy mẫu N1 vào 3 loại môi trường lên men (mỗi môi trường ứng với một loại đường) với hàm lượng đường ban đầu là 250g/l, hàm lượng men giống 10%, pH: 4, nhiệt độ 26 - 280
C với thời gian lên men là 8 ngày.
Chúng tôi dựa vào một số chỉ tiêu sau để đánh giá khả năng lên men các loại đường là:
Hàm lượng đường sót. Hàm lượng cồn.
32
Kết quả thu được sau 8 ngày lên men được thể hiện ở bảng 3.8.
Bảng 3.8. Khả năng lên men các loại đường của chủng S. cerevisiae N1
Chỉ tiêu phân tích Các loại đường
Glucoza Saccaroza Galactoza HL đường sót (%) 3,4 ± 0,2 6,2 ± 0,2 10 ± 0,2 HL CO2 (g) 2,2 ± 0,1 1,3 ± 0,1 0,3 ± 0,1 HL cồn (%V) 11,4 ± 0,1 9,65 ± 0,1 5,4 ± 0,1 pH 4,2 ± 0,1 4,5 ± 0,1 4,3 ± 0,1 3.4 11.4 2.2 6.2 1.3 9.65 10 0.3 5.4 0 2 4 6 8 10 12
Glucoza Saccaroza Galactoza
HL đường sót (%) HL cồn (%V) HL CO2 (g)
Hình 3.7. Biểu đồ biểu diễn khả năng lên men các loại đường của chủng S. cerevisiae N1
Qua bảng 3.8 và hình 3.7 ta nhận thấy chủng S. cerevisiae N1 có khả
năng lên men mạnh nhất ở môi trường có đường glucoza còn đối với môi trường có đường saccaroza có khả năng lên men nhưng không mạnh và hầu như không có khả năng lên men đối với môi trường có đường galactoza. Kết quả nghiên cứu của tôi phù hợp với một số tác giả [6].
33
N vậy sử dụng loại ng glucoza là nguồn ng thích h p cho quá trình lên men vang nho.
3.4.2. Khả năng lên men ở các hàm lượng đường khác nhau
Đường là nguồn cacbon đóng vai trò quan trọng nhất trong việc tạo thành rượu trong vang nho. Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng đường tới quá trình lên men vang nho của chủng S.cerevisiae N1, chúng tôi chọn
hàm lượng đường ban đầu ở các mức khác nhau là: 230g/l, 250g/l, 270g/l, 290g/l. Môi trường lên men được bổ sung với hàm lượng men giống là 10%, pH: 4, tiến hành lên men ở nhiệt độ 26 - 280C trong các bình lên men có dung tích 100ml với thời gian lên men là 8 ngày. Kết quả thu được ở bảng 3.9.
Bảng 3.9. Khả năng lên men của chủng S.cerevisiae N1 trên môi trường có hàm lượng đường ở các mức khác nhau
Chỉ tiêu phân tích Hàm lượng đường (g/l)
230 ± 0,2 250 ± 0,2 270 ± 0,2 290 ± 0,2 HL đường sót (%) 5,0 ± 0,2 3,4 ± 0,2 6,3 ± 0,2 9,0 ± 0,2
34 5 10.7 3.4 11.2 6.3 12.5 9 9.1 0 2 4 6 8 10 12 14 230 250 270 290
Hàm lượng đường ban đầu
HL đường sót (%) HL cồn (%V)
Hình 3.8. Biểu đồ biểu diễn khả năng lên men của chủng S. cerevisiae N1 trên môi trường có hàm lượng đường ở các mức khác nhau
Qua bảng 3.9 và hình 3.8 ta thấy trong môi trường có hàm lượng đường 25% thì lượng rượu tạo thành cao 11,2%, hàm lượng đường sót trong dịch lên men thấp chỉ còn 3,4%. Với mẫu có hàm lượng đường 29% thì nấm men phát triển kém, hàm lượng đường sót cao tới 9%, hàm lượng cồn tạo ra thấp 9,1%, do vậy rất khó bảo quản và ổn định chất lượng của vang trong quá trình tàng trữ. Kết quả nghiên cứu của tôi phù hợp với một số tác giả [6], [8].
Từ kết quả trên tôi xác định hàm lượng đường thích hợp cho quá trình lên men vang nho đối với chủng S. cerevisiae N1 là 25%.
Tổng h p kết quả nghiên cứu trên, tôi nhận th y ch ng S. cerevisiae N1 sử dụng loại ng glucoza là thích h p cho quá trình lên men vang nho và àm n ng thích h p nh t cho quá trình lên men là 25%.
35
3.5. Ứng dụng lên men vang nho và xây dựng quy trình công nghệ lên men vang nho với quy mô phòng thí nghiệm
3.5.1. Ứng dụng lên men vang nho quy mô phòng thí nghiệm
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi tiến hành lên men vang nho ở quy mô phòng thí nghiệm đối với chủng S. cerevisiae N1 với hàm lượng đường
ban đầu là 25%, hàm lượng men giống là 10%, pH: 4, nhiệt độ 26 - 280
C trong bình lên men có dung tích 500ml. Sau 8 ngày kết thúc giai đoạn lên men chính, đánh giá rượu thành phẩm sau đó chuyển tiếp sang lên men phụ. Kết quả phân tích được dẫn ở bảng 3.10.
Bảng 3.10. Kết quả phân tích rượu thành phẩm
Chỉ tiêu phân tích Mẫu
Đường sót (%) 3,4
Độ rượu (%V) 11,2
Độ pH 4,2
Qua bảng trên ta thấy rượu vang đạt chất lượng tốt với hàm lượng đường sót thấp 3,4%, hàm lượng rượu cao 11,2 %, pH: 4,2. Ngoài ra, rượu trong có hương vị đặc trưng của nho, khả năng kết lắng tốt. Kết quả trên là cơ sở để xây dựng quy trình sản xuất rượu vang nho.
3.5.2. Xây dựng quy trình công nghệ lên men vang nho với quy mô phòng thí nghiệm
3.5.2.1. uyết m n quy trìn ôn n ệ
Quy trình sản xuất vang nho đầy đủ bao gồm 4 giai đoạn chính: Giai đoạn 1: Chế biến dịch lên men.
Giai đoạn 2: Lên men chính.
Giai đoạn 3: Lên men phụ (ủ chín vang).
36
G oạn 1: Chế biến dịch lên men
Quả thu hoạch về cần phải chọn những quả đã chín, loại bỏ quả non, quả dập nát, thối. Quả đã chọn đem rửa sạch bằng nước đạt tiêu chuẩn vệ sinh rồi để ráo nước. Sau đó cho vào các thùng ngâm đường theo tỉ lệ 1:1. Khoảng 2 ngày khuấy trộn một lần. Sau một tháng ta thu được một thứ dịch siro nho có nồng độ đường khoảng 60 - 80% và nhiều đưỡng chất khác được chiết từ dịch quả.
G oạn 2: Lên men chính
Bổ sung nấm men vào dịch lên men (ở tỉ lệ 8 - 10%V). Điều chỉnh nhiệt độ phù hợp cho quá trình lên men vang nho là 26 - 280C, trong suốt quá trình lên men vang phải tiến hành phân tích mẫu và kiểm tra nấm men thường xuyên để điều chỉnh quá trình lên men cho phù hợp và để hạn chế sự thất thoát cồn, hương thơm… Trong quá trình lên men chính, cần thiết phải lên men đầy bình, nên giữ áp lực ở mức thấp. Quá trình lên men chính vang nho thường kết thúc sau 7 - 9 ngày.
G oạn 3: Lên men phụ ( chín vang)
Quá trình lên men phụ nên giữ ở nhiệt độ < 100C, sau khi kết thúc lên men vang được 80 - 90 ngày có thể tiến hành tách cặn ở đáy bình sau đó có thể bổ sung phụ gia lắng trong bằng cách: pha loãng chất phụ gia với cồn (10 - 15%V) và cho từ từ vào bình, vừa cho vừa khuấy theo một chiều cố định trong khoảng thời gian 10 - 15 phút. Việc tách cặn ở đáy bình phải tiến hành 2 - 3 lần trong suốt thời gian tàng trữ.
G oạn 4: Hoàn thiện ch t ng và tiêu thụ sản phẩm
Để tăng cường giá trị cảm quan của sản phẩm (nhất là độ trong) cần tiến hành lọc vang cho đến khi sản phẩm đạt đến độ trong hoàn thiện. Việc đóng chai được tiến hành ngay sau khi lọc vang lần cuối. Thông thường rượu rất có thể bị nhiễm ở khâu đóng chai, vì vậy các yêu cầu vệ sinh ở giai đoạn
37
này phải hết sức nghiêm ngặt. Vang đóng chai có thể được cất giữ bảo quản trong thời gian dài.
3.5.1.2. Sơ ồ quy trìn sản xu t v n n o Giống Giống cấp 1 Giốngcấp 2 Vang non Lọc Lọc Đóng chai Tàng trữ Lên men phụ Lọc
Rửa sạch, bổ sung đường Quả
Môi trường lên men Dịch quả
Lên men chính (7 - 9 ngày) Môi trường nhân giống
38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1.1. Phân lập và tuyển chọn được chủng nấm men có hoạt lực lên men tốt, đặc biệt có khả năng lên men mạnh trong môi trường có đường là glucoza với hàm lượng đường ban đầu là 25%, cho sản phẩm lên men có hàm lượng đường sót là 3,4%, tạo được độ cồn là 11,2%V, pH: 4,2 đạt tiêu chuẩn cho phép khi lên men rượu vang.
1.2. Nghiên cứu xác định được động thái của quá trình lên men vang nho và thời gian nhân giống thích hợp đối với chủng S.cerevisiae N1 là 24h. 1.3. Tiến hành lên men vang nho với quy mô phòng thí nghiệm và xây dựng
quy trình công nghệ sản xuất vang nho.
2. Kiến nghị
Với kết quả thu được, chúng tôi mong muốn chủng nấm men đã được lựa chọn ở trên cùng với những kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng vào sản xuất rượu vang nho ở Việt Nam, góp một phần nhỏ vào thị trường vang trong nước cũng như với mong muốn vang Việt sẽ vươn tầm ra thế giới.
39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bùi Ái (2003), Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, Nxb Đại học quốc gia TpHCM.
[2]. Mai Danh Côn (1972), Sản xuất và sử dụng thức ăn lên men trong chăn nuôi, Nxb Nông thôn.
[3]. Nguyễn Thành Đạt (1979), Vi sinh học đại cương, Nxb Giáo dục.
[4]. Nguyễn Thành Đạt (2002), Cơ sở sinh học vi sinh học, tập 1 và 2, Nxb
Giáo dục.
[5]. Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Phương Châm, Đặng Thị Thu Hiền (1998), Tuyển chọn ch ng n m m n dùn o n m n r u vang, Thông
báo khoa họ tr n ĐHSPHN2, số 1.
[6]. Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Thị Ngọc Linh (2001), Nghiên cứu ảnh ởng c mô tr n d n d ỡng tới s phát triển c a ch ng Sacharomyces cerevisiae H2 và H8, Thông báo khoa họ tr ng ĐHSPHN2.
[7]. Đinh Thị Kim Nhung (2007), tạp chí khoa học và công nghệ, r ng ĐHSPHN2, tập 45, số 2 (pp.87 - 92).
[8]. Đinh Thị Kim Nhung (2001), Nghiên cứu ộng thái phát triển và quá trình lên
m n r u vang phối h p 2 ch ng n m men Saccharomyces cerevisiae N9 và P6, thông báo khoa họ tr n , r n ĐHSP Hà Nội 2 (pp.289 - 300).
[9]. Vũ Công Hậu (1982), Chế vang trái cây trong gia đình, Nxb Nông nghiệp. [10]. Nguyễn Đình Thưởng (1997), N m men và khả năn sử dụng chúng
trong công nghệ sinh học, Luận án tiến sĩ sinh học.
[11]. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ Vi sinh vật, Nxb Nông nghiệp HN (pp 237 - 243).
40
[13]. Lương Đức Phẩm (2006), Nấm men công nghiệp, Nxb Khoa họ và kĩ thuật Hà Nội.
[14]. Nguyễn Đình Sinh (1997), N m men và khả năn sử dụng chúng trong
công nghệ sinh học, luận án tiến sĩ, r n ĐHSP Hà Nội.
[15]. Lê Ngọc Tú (2002), Hóa sinh công nghiệp, Nxb Khoa họ và kĩ t uật. [16]. Avram, D, and Bakalinsky, A.T (1999), FZF1p of Saccharomyces
cerevisiae is a positive regulator of SSU1 transcription and its first zinc finger is required for DNA briding, Yeast 15, 473 – 480.
[17]. David Keys (28 tháng 12 năm 2003), “Now that's what you call a real