L ỜI CẢM ƠN
4.4.1Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH lên men khác nhau đến
d. Phân tích thống kê
4.4.1Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH lên men khác nhau đến
Kết quả cho thấy hàm lượng ethanol khi lên men ở điều kiện nhiệt độ mát cao hơn so với nhiệt độ phòng ở hầu hết các pH tương ứng được khảo sát trong thí nghiệm này và có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa hai điều kiện nhiệt độ lên men này (bảng 4.9).
Bảng 4.9 Kết quả thống kê sự biến đổi hàm lượng ethanol trong quá trình lên men ở nhiệt độ và pH lên men khác nhau
Hàm lượng ethanol (v/v) pH lên men Nhiệt độ lên men
4 4,5 5
Trung bình (nhiệt độ lên men)
Nhiệt độ phòng 9,63d 11,00b 10,13cd 10,25B Nhiệt độ mát (khoảng 20oC) 10,25c 12,38a 10,63b 11,25A Trung bình (pH lên men) 9,94 C 11,69A 10,63B
Các chữ cái a, b, c,.. thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%. Các chữ cái A, B, C,... thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các giá trị trung bình (ở cùng hàng hoặc cột) ở mức ý nghĩa 5%.
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại.
Hàm lượng ethanol tăng mạnh nhất ở pH 5,0 vào giai đoạn đầu: ngày thứ 5; 6; 7 và thứ 8 với tốc độ nhanh và mạnh, sau đó có khuynh hướng giảm hoặc không tăng thêm nữa và hàm lượng ethanol cuối cùng sau quá trình lên men khá thấp được trình bày ở hình 4.12 và 4.13. Điều kiện nhiệt độ phòng làm cho tốc độ lên men mạnh mẽ hơn so với nhiệt độ mát nên quá trình lên men ở pH 5,0 kết thúc sớm ở ngày thứ 7 (nhiệt độ phòng) so với ngày thứ 12 (nhiệt độ mát). Theo Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng (2007), pH thích hợp nhất cho quá trình lên men rượu là 4,5 ÷ 5,0. Nhưng pH 5,0 cũng khá cao để vi khuẩn phát triển nhất là vi khuẩn lactic và glycerin tạo ra cũng nhiều hơn nên làm giảm hiệu suất lên men và hàm lượng ethanol sau lên men cũng thấp hơn.
0 2 4 6 8 10 12 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Thời gian lên men (ngày)
H à m l ư ợ n g e th a n o l (v /v ) pH=4 pH=4,5 pH=5
Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ethanoltheo thời gian lên men của các giá trị pH khác nhau ở nhiệt độ phòng 0 2 4 6 8 10 12 14 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Thời gian lên men (ngày)
H à m l ư ợ n g e th a n o l (v /v ) pH=4 pH=4,5 pH=5
Đối với pH 4,0 hàm lượng ethanol tạo ra đến thời điểm ngày thứ 5 ở hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau đều có tốc độ khá chậm so với các pH 4,5 và 5,0 và tăng một cách từ từ cho đến khi kết thúc quá trình lên men (hình 4.12 và 4.13). Khi lên men ở pH này, điều kiện nhiệt độ mát sẽ kết thúc chậm hơn (ngày thứ 12) so với lên men ở điều kiện nhiệt độ phòng (ngày thứ 8) với hàm lượng rượu thấp. pH ≤ 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với ở pH 4,5 ÷ 5,0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển và ta có thể tăng pH lên sau khi sinh khối nấm men đã phát triển nhiều để nấm men hoạt động mạnh hơn. Lúc này cho dù có vi khuẩn phát triển cũng không đủ mạnh để lấn át nấm men (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2007). Vi khuẩn acetic hoạt động mạnh ở pH từ 3,5 ÷ 4,5 (Bùi Ái, 2003). Mặc dù pH thấp ức chếđược tạp khuẩn nhưng lên men ở pH thấp là điều kiện không tốt cho nấm men hoạt động mạnh, do đó nấm men đã bị ức chế một phần ngay từ giai đoạn đầu của quá trình lên men nên không phát triển mạnh hơn ở các giai đoạn tiếp theo. Mặt khác, trong điều kiện lên men này, ta không tác động thêm về yếu tố pH sau giai đoạn đầu của quá trình lên men nên nấm men cũng không có điều kiện để hoạt động mạnh trở lại khi gặp pH thích hợp. Theo kết quả thống kê ở bảng 4.10, hàm lượng đường sót ở pH này còn lại rất cao sau quá trình lên men, do đó không thuận lợi cho quá trình lên men rượu.
Bảng 4.10 Kết quả thống kê hàm lượng đường sót sau quá trình lên men ở nhiệt độ và pH lên men khác nhau
Hàm lượng đường sót (mg/100ml) pH lên men
Nhiệt độ lên men
4 4,5 5
Trung bình (nhiệt độ lên men)
Nhiệt độ phòng 1,10d 0,42b 0,64c 0,73B Nhiệt độ mát(khoảng 20oC) 1,10ab 0,35a 0,35a 0,36A Trung bình (pH lên men) 0,74 B 0,39A 0,50A
Các chữ cái a, b, c,.. thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%. Các chữ cái A, B, C,... thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các giá trị trung bình (ở cùng hàng hoặc cột) ở mức ý nghĩa 5%.
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại.
Như đã đề cập về khoảng pH thích hợp cho nấm men là 4,5 ÷ 5,0 nên hàm lượng ethanol sinh ra cao với tốc độ khá nhanh ở pH 4,5 (hình 4.12 và 4.13). Mặc dù hàm lượng ethanol ở pH này không mạnh hơn so với ở điều kiện pH 5,0, nhưng hàm lượng ethanol sau quá trình lên men ở mức cao và kết thúc ở ngày thứ 12 với cả hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau. Nhiệt độ trên 35oC, sự lên men không thể kiểm soát một cách chính xác, nhiệt độ tốt nhất cho lên men là khoảng 20oC và nấm men bắt đầu sự lên men chậm khi nhiệt độ thấp 13 ÷ 14oC (Ron S. Jackson, 2000). Do đó, dù môi trường có pH 4,5 thích hợp cho hoạt động của nấm men nhưng ngược lại điều kiện nhiệt độ không thích
hợp (quá thấp hoặc quá cao) thì hiệu suất lên men cũng không cao, hàm lượng ethanol tạo ra sau quá trình lên men cũng không cao. Hội tụ các điều kiện thuận lợi như pH thích hợp kết hợp với nhiệt độ mát (khoảng 20oC) làm cho nấm men phát triển sinh khối lớn một cách từ từ, lấn át cả các loại tạp khuẩn nên nấm men phát triển rất thuận lợi, lên men tốt và kéo dài với hiệu suất cao. Các sản phẩm phụ và đường sót sau lên men cũng ít hơn so với các điều kiện lên men khác. Với pH này ở nhiệt độ phòng cũng cho hàm lượng ethanol cao nhưng không bằng ởđiều kiện nhiệt độ mát và đường sót cũng nhiều hơn.
Kết quả thống kê về hàm lượng đường sót (bảng 4.10) cho thấy hàm lượng đường sót thấp và không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa pH 4,5 và 5. Nhưng lên men ở pH 4,0 có hàm lượng đường sót cao và khác biệt ý nghĩa thống kê so với hai điều kiện pH còn lại ở mức ý nghĩa 5%. Kết hợp với kết quả thống kê (bảng 4.9) về hàm lượng ethanol sinh ra sau lên men và hàm lượng đường sót (bảng 4.10) ta chọn pH 4,5 là pH thích hợp nhất nhằm tạo ra hàm lượng ethanol cao và đường sót còn lại ít.
Theo Lương Đức Phẩm (2005), ở nhiệt độ lên men cao lên men bắt đầu sớm, xảy ra mạnh mẽ, nhưng dễ bị dừng lại ngang chừng và kết thúc lên men khi đường sót còn lại trong dịch lên men là khá lớn và đường này dễ được các vi khuẩn lactic và acetic sử dụng sinh ra các acid, làm cho rượu có vị khó chịu. Ron S. Jackson (2000) cho rằng lượng đường mà nấm men có thể chuyển đổi hay lên men rượu phụ thuộc vào nhiệt độ lên men, nhiệt độ cao sự lên men bắt đầu nhanh hơn nhưng chẳng bao lâu nó dừng lại và hàm lượng ethanol thấp hơn. Dựa vào kết quả được trình bày ở hình 4.14, 4.15 và 4.16, ta thấy khi lên men ở điều kiện nhiệt độ phòng sẽ có tốc độ và hàm lượng ethanol sinh ra vào giai đoạn đầu lớn hơn so với lên men điều kiện nhiệt độ mát nhưng hàm lượng ethanol của sản phẩm sau cùng khi kết thúc quá trình lên men ở nhiệt độ phòng (nhiệt độ cao) lại thấp hơn nhiều so với điều kiện lên men nhiệt độ mát của các pH lên men khác nhau được khảo sát trong thí nghiệm này.
0 2 4 6 8 10 12 14 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Thời gian lên men (ngày)
H à m l ư ợ n g e th a n o l (v /v ) Nhiệt độ phòng Nhiệt độ mát (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ethanol theo thời gian lên men của hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau ở pH 4,0
0 2 4 6 8 10 12 14 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Thời gian lên men (ngày)
H à m l ư ợ n g e th a n o l (v /v ) Nhiệt độ phòng Nhiệt độ mát
Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ethanol theo thời gian lên men của hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau ở pH 4,5
0 2 4 6 8 10 12 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Thời gian lên men (ngày)
H à m l ư ợ n g e th a n o l (v /v ) Nhiệt độ phòng Nhiệt độ mát
Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ethanoltheo thời gian lên men của hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau ở pH 5,0
Ứng với hai nhiệt độ lên men khác nhau ở cùng pH 4,5 tạo ra hàm lượng ethanol cao và hàm lượng đường sót còn lại ít hơn so với các các pH lên men khác và cùng kết thúc quá trình lên men vào thứ 12. Bắt đầu quá trình lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men cao và kéo dài hơn; với nhiệt độ khoảng 20 ÷ 22oC sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn (Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2007). Do đó, lên men ở nhiệt độ mát, nấm men sẽ lên men một cách từ từ và kéo dài và hàm lượng ethanol của sản phẩm sau cùng luôn luôn cao hơn nhiệt độ lên men cao (nhiệt độ phòng). Mặt khác, nhiệt độ lạnh kết hợp với pH 4,5 là điều kiện lý tưởng để nấm men phát huy tối đa năng lực lên men được thể hiện qua hàm lượng ethanol sinh ra cao nhất so với các điều kiện khác và đường sót cũng thấp hơn rất nhiều trong thí nghiệm này. Điều kiện pH khác (pH 4,0 và 5,0) ứng với nhiệt độ phòng thì quá trình lên men xảy ra nhanh và kết thúc sớm ở ngày thứ 8 đối với pH 4,0 và ở ngày thứ 7 đối với pH 5,0 với hàm lượng ethanol thấp, có khác biệt có ý nghĩa thống kê so với điều kiện nhiệt độ mát ở cùng giá trị pH như trên.
Theo Nguyễn Đình Thưởng (2007), nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men. Chúng có khả năng thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men. Vì lý do này nên khi tăng pH lên
dưỡng vào tế bào nấm men được tốt hơn nên nấm men hoạt động mạnh mẽ hơn. Nhưng pH cao lại là một bất lợi vì đa số các loại tạp khuẩn đều thích nghi tốt với pH cao như thế, do đó pH 5 là một điển hình, tuy đây là pH thích hợp cho nấm men hoạt động mạnh nhưng lại thích hợp cho các loại khuẩn tạp phát triển. Van Uden (1989) cho rằng do ảnh hưởng của ethanol trên hệ thống vận chuyển glucose của nấm men, cụ thể là ethanol ức chế sự vận chuyển proton của nấm men. Ngoài ra, Nguyễn Đình Thưởng (2007) còn cho rằng hàm lượng glycerin sẽ gia tăng khi môi trường lên men càng kiềm. Do đó, quá trình lên men mạnh ở giai đoạn đầu, tạo ra hàm lượng ethanol nhiều nên đã ức chế ngược trở lại tế bào nấm men, làm cho quá trình lên men bị trì trệ ở giai đoạn sau và kết quả tất yếu là hàm lượng ethanol cuối cùng sau quá trình lên men không cao. Nhìn chung, điều kiện lên men nhiệt độ phòng sẽ là nhiệt độ thích hợp cho các loại tạp khuẩn phát triển mạnh mẽ nên phần nào ức chế sự phát triển và cạnh tranh nguồn dinh dưỡng với nấm men nên hiệu suất lên men thấp và cũng có hàm lượng đường sót cao, lượng đường này sẽ là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho các loại tạp khuẩn phát triển và sản phẩm của chúng là các acid hữu cơ và một số sản phẩm phụ khác làm giảm chất lượng rượu. Đồng thời Van Uden (1989) cũng cho rằng nhiệt độ lên men càng cao, sự bay hơi của ethanol trong dung dịch càng gia tăng nên làm cho một phần ethanol bị mất trong trường hợp này. Do đó, lên men ở nhiệt độ phòng cũng là một nguyên nhân khiến hàm lượng ethanol thấp hơn lên men ởđiều kiện nhiệt độ mát.
Như vậy lên men ở điều kiện nhiệt độ mát và pH 4,5 có hàm lượng ethanol cao nhất và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với hai mức pH 4,0 và 5,0 và cũng khác biệt có ý nghĩa thống kê so với điều kiện nhiệt độ phòng của cả 3 mức pH đã bố trí với ở ý nghĩa 5% (bảng 4.9). Đồng thời kết hợp kết quả thống kê về hàm lượng đường sót (bảng 4.10) thấp ởđiều kiện lên men nhiệt độ mát và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lên men nhiệt độ phòng. Vì vậy, điều kiện lên men ở nhiệt độ mát và pH lên men 4,5 là thích hợp cho quá trình lên men rượu vang xoài thông qua hàm lượng ethanol và đường sót sau cùng trong sản phẩm sau lên men.
4.4.2 Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH lên men khác nhau đến hàm lượng acid tổng số và ester trong sản phẩm sau quá trình lên men. hàm lượng acid tổng số và ester trong sản phẩm sau quá trình lên men.
Kết quả về hàm lượng acid tổng số (bảng 4.11) cho thấy hàm lượng acid tổng số trung bình theo hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê. Nhưng lại có khác biệt ý nghĩa thống kê giữa giá trị pH lên men 4,5 so với giá trị pH lên men 4,0 và 5,0 ở mức ý nghĩa 5%. Khi lên men ở chếđộ pH 4,5 cho hàm lượng acid tổng số thấp nhất so với các pH còn lại ở cả hai điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau được thể hiện ở bảng 4.11. Do pH 4,5
là pH thích hợp cho phát triển của nấm men nên khi sinh khối nấm men phát triển mạnh và lấn át các loại tạp khuẩn khác nên làm cho các loại tạp khuẩn này không phát triển được hoặc rất yếu (Nguyễn Đình Thưởng, 2007), nên hàm lượng acid tổng số sau cùng thấp hơn so với các pH khác.
Bảng 4.11 Kết quả thống kê hàm lượng acid tổng số sau quá trình lên men ở nhiệt độ và pH lên men khác nhau
Hàm lượng acid tổng số (g/l) pH lên men
Nhiệt độ lên men
4 4,5 5
Trung bình (nhiệt độ lên men)
Nhiệt độ phòng 4,38bc 3,10a 5,15c 5,05A Nhiệt độ mát (khoảng 20oC) 4,05ab 3,58ab 4,40bc 4,81A Trung bình (pH lên men) 5,06 B 4,01A 5,73B
Các chữ cái a, b, c,.. thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%. Các chữ cái A, B, C,... thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các giá trị trung bình (ở cùng hàng hoặc cột) ở mức ý nghĩa 5%.
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại.
Bên cạnh chế độ pH lên men, nhiệt độ lên men cũng là yếu tố tác động mạnh mẽ đến quá trình sinh ra acid. Nhìn chung, quá trình lên men ở nhiệt độ mát sinh ra acid ít hơn nhiệt độ phòng nhưng chúng không khác biệt ý nghĩa thống kê giữa hai nhiệt độ lên men này ở mức ý nghĩa 5% (bảng 4.11). Theo Lương Đức Phẩm (2005), ở nhiệt độ lên men cao lên men bắt đầu sớm, xảy ra mạnh mẽ, nhưng dễ bị dừng lại ngang chừng và kết thúc lên men khi đường sót còn lại trong dịch lên men là khá lớn và đường này dễ được các vi khuẩn lactic và acetic sử dụng sinh ra các acid, làm cho rượu có vị khó chịu. Ron S. Jackson (2000) cho rằng lượng đường mà nấm men có thể chuyển đổi hay lên men rượu