Bảng 3.2: Số liệu thí nghiệm khả năng tái sử dụng chế phẩm enzim với lớp nhớt hạt cà phê
Khả năng enzim đƣợc tái sử dụng Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Số hạt cà phê trung bình có trong 25g 150 154 143 148
Số hạt cà phê trung bình loại bỏ hết lớp nhớt 150 127 86 47
Số hạt cà phê trung bình còn lớp nhớt 0 27 57 101
Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt (%) 100 82,47 60,14 31,76
Số ml dung dịch lên men sử dụng trên thực tế (ml) 320 160 80 40
Số bình thí nghiệm 8 4 2 1
Số ml dung dịch lên men thu hồi trên thực tế (ml) 176 86 44 22
Hiệu suất thu hồi (%) 55 53,75 55 55
Dựa vào bảng 3.2, chúng tôi nhận thấy khả năng loại bỏ lớp nhớt của chế phẩm enzim tỉ lệ thuận với khả năng tái sử dụng chế phẩm. Chế phẩm enzim được tái sử dụng nhiều lần thì sẽ giảm đi khả năng xử lý lớp nhớt của hạt cà phê. Tuy nhiên, chế phẩm enzim được tái sử dụng lần 2 vẫn giữ được khả năng xử lý lớp nhớt ở mức chấp nhận được (Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt đạt 82,47%). Nếu áp dụng việc tái sử dụng enzim lần 2 vào sản xuất thực tế với năng suất trên một tấn cà phê trong một mẻ thì nhà sản xuất sẽ giảm được rất nhiều chi phí sản xuất. Sau khi tái sử dụng lần 3 và lần 4 thì tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt giảm mạnh (60,14% và 31,76%). Nguyên nhân có thể là nồng độ enzim ngày càng giảm qua nhiều lần tái dụng, dẫn tới hoạt độ của enzim giảm, không đủ loại bỏ hết lớp nhớt.
Ngoài ra, hiệu suất thu hồi dung dịch lên men là một vấn đề cần lưu ý (53,75% - 55%, dưới mức dự kiến đặt ra 60%). Và dung dịch lên men thu hồi bị nhiễm nấm mốc sau khi lưu trữ quá 3 ngày.
3.2 Kết quả thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của một số chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men.
Bảng 3.3: Mối tƣơng quan giữa chất chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê Chất chống Oxy hóa Mẫu đối
chứng NaHCO3 20% NaHCO3 40% Vitamin C 20% Vitamin C 40% Chỉ số độ sáng (L*) 36.69 44.38 46.21 52.24 60.92
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 18
Đồ thị 3.1: Độ sáng hạt cà phê theo chất chống oxy hóa
Với mục đích tạo sự khác biệt rõ ràng về màu sắc của hạt cà phê sau khi lên men. Với thí nghiệm này, chúng tôi chọn nồng độ cao (20 và 40%) cho các dung dịch chứa các chất chống oxy hóa. Dựa vào đồ thị 3.1 cho thấy, độ sáng của hạt cà phê bị ảnh hưởng rất nhiều khi có tác động từ những chất chống oxy hóa. Nồng độ chất oxy hóa càng cao thì độ sáng của hạt cà phê càng tăng. Đồ thị còn cho thấy, sự tác động của vitamin C mạnh mẽ hơn so với NaHCO3. Sự tác động tăng rất nhiều khi nồng độ cuả vitamin C tăng từ nồng độ 20% lên nồng độ 40% (chỉ số L* tăng từ 52,24 đến 60,92). Trong khi đó, NaHCO3 chỉ có sự dao động nhẹ khi tăng từ nồng độ 20% lên 40% (chỉ số L* tăng từ 44,38 đến 46.21). Điều này có thể là do vitamin C nhạy cảm với sự oxy hóa nhiều hơn so với NaHCO3. Nhờ có cơ chế chống oxy hóa mà vitamin C giúp cho những hạt cà phê hạn chế bị oxy hóa. Trong khi đó, NaHCO3 với cơ chế làm chất tẩy màu thì chỉ làm cho hạt cà phê hóa nâu sẫm chậm lại. Vì vâỵ, chúng tôi chọn vitamin C làm đối tượng chất chống oxy hóa để nghiên cứu tiếp.
3.3 Kết quả thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men.
Bảng 3.4: Mối tƣơng quan giữa nồng độ chất chống oxy hóa và độ sáng của cà phê
Nồng độ (%) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Chỉ số độ sang (L*) 36,69 36,90 38,73 40,08 43,50 48,87 Ở thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng hạt cà phê, chúng tôi chọn nồng độ (%) thấp hơn rất nhiều vì để tiết kiệm chi phí nghiên cứu. Đồng thời, kiểm tra lại mối quan hệ giữa nồng độ chất chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê ở tỉ lệ nồng độ thấp có khác nhau so với nồng độ chất chống oxy cao hay không.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 19
Đồ thị 3.2: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ chất oxy hóa
Đồ thị 3.2 cho thấy độ sáng của hạt cà phê tăng tỉ lệ thuận với nồng độ chất oxy hóa có trong
dung dịch. Ở nồng độ 0.2% thì vitamin C tác động rất ít tới độ sáng của hạt cà phê. Khi ở nồng độ 0.8% và nồng độ 1% thì đã có sự xuất hiện rõ rệt độ sáng đã tăng đáng kể so với mẫu đối chứng và có thể nhận biết được bằng phương pháp cảm quan (43,50 và 48,87 so với 36,69). Do đó, nhóm nghiên cứu chọn nồng độ vitamin C là 0,8% nhằm tiết kiệm được tối đa chi phí sản xuất khi áp dụng vào thực tiễn sản xuất.
a b c
Hình 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ vitamin C
a) Cà phê không ngâm dung dịch vitamin C b) Cà phê ngâm dung dịch vitamin C 0,8%
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 20
3.4 Kết quả thí nghiệm 3: khảo sát khả năng tái sử dụng của dung dịch chứa chất chống oxy hóa. oxy hóa.
Bảng 3.5: Mối tƣơng quan giữa khả năng tái sử dụng dung dịch vitamin C và độ sáng
Hiệu suất thu hồi dung dịch vitamin C cao hơn dự kiến ban đầu. Tuy nhiên, dung dịch thu hồi chỉ lưu trữ được không quá 3 ngày.
Đồ thị 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo khả năng tái sử dụng dung dịch chống oxy hóa
Kết quả từ đồ thị 3.3 cho thấy rằng việc tái sử dụng là lại chất chống oxy hóa là việc làm khả thi. Khi tái sử dụng lần 2, vitamin C có tác động mạnh mẽ hơn so với việc tái sử dụng lần 1. Nguyên nhân có thể là do ở giai đoạn này vitamin C mới có thể hoạt động hết khả năng nhằm ngăn chặn sự biến đổi của các polyphenol và các chất tạo màu trong cà phê. Và khi tái sử dụng lần 3 thì sự tác động của vitamin C giảm đi (từ 45,2475 xuống còn 40,78). Với chỉ số L* = 37,2; 37,21; 37,24; thì dung dịch chứa vitamin C tác động rất ít sau khi tái sử dụng lần thứ 4, thứ 5 và thứ 6. Nguyên nhân là vitamin C trong dung dịch đã bị oxy hóa dần ở các lần tái sử dụng trước, do đó
Khả năng tái sử dụng 0 1 2 3 4 5 6
Chỉ số độ sang (L*) 36,69 43,50 45,25 40,78 37,2 37,21 37,24
Số ml trên thực tế (ml) - 240 200 160 120 80 40
Số bình thí nghiệm - 6 5 4 3 2 1
Số ml thu hồi đƣợc (ml) - 220 185 147 110 73 36
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 21 khả năng chống oxy hóa của dung dịch giảm đi và không còn ngăn được sự oxy hóa ở lần tái sử dụng thứ 4 trở đi.
3.5 Kết quả thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men. Bảng 3.6: Mối tƣơng quan giữa thời gian sấy và độ sáng của hạt cả phê
Thời gian sấy 8 giờ 12 giờ 16 giờ
Chỉ số độ sang (L*) 43,50 45,46 46,73
Độ ẩm (%) 14,6 11,06 8,77
Đồ thị 3.4: Độ sáng hạt cà phê theo thời gian sấy
Theo đồ thị 3.4 thì ngoài khả năng ảnh hưởng đến độ ẩm của hạt cà phê thì thời gian sấy còn tác động đến độ sáng của hạt cà phê. Thời gian sấy càng lâu thì độ sáng càng tăng.
Enzim Viscozyme L có màu nâu do đó với thời gian ngâm 24 giờ thì màu sắc cà phê có thể bị tác động đến. Vì enzim có bản chất là protein, khi gặp nhiệt độ cao thì sẽ bị biến tính. Do đó có thể giải thích rằng khi thời gian sấy càng lâu thì enzyme biến tính càng nhiều, hạt cà phê càng sáng. Tuy nhiên, phản ứng maillard vẫn xảy ra làm giảm độ sáng của cà phê qua thời gian. Phản ứng maillard không xảy ra mạnh mẽ khi nhiệt độ ở nhiệt độ 600C. Ngoài ra, độ ẩm của hạt cà phê cũng ức chế phản ứng maillard khi độ ẩm của hạt cà phê trước khi sấy cao.
Để đạt được độ ẩm 12,5% thì hạt cà phê phải được sấy từ 10 giờ đến 10 giờ 30 phút.
3.6 Kết quả thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà phê lên men Bảng 3.7: Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ sấy và độ sáng của hạt cả phê
Nhiệt độ sấy (0C) 60 80
Chỉ số độ sáng (L*) 43,50 35,67
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 22
Đồ thị 3.5: Độ sáng hạt cà phê theo nhiệt độ sấy
Đồ thị 3.5 cho thâý khi nhiệt độ tăng từ 600
C lên 800C thì độ sáng của hạt cà phê giảm đi (43,50 xuống 35,67). Khi nhiệt độ lên tới 800C thì phản ứng maillard bắt đầu hoạt động mạnh mẽ dẫn đến hạt cà phê bị hoá nâu sẫm. Ngoài ra, độ ẩm trong hạt cà phê giảm đi càng thúc đẩy phản ứng maillard hoạt động mạnh. Vì vậy, chúng tôi chọn nhiệt độ 600C là nhiệt độ thích hợp nhất để sấy cà phê sau khi lên men.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 23
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN
Kết luận: Các thí nghiệm nghiên cứu đã được tiến hành và kết quả thu được như sau:
1. Vitamin C là một chất chống oxy hóa có tác động rất mạnh đến độ sáng của hạt cà phê sau khi lên men. Nồng độ vitamin C trong dung dịch càng cao thì độ sáng của hạt cà phê càng tăng. Ngoài ra, dung dịch vitamin C có khả năng tái sử dụng tốt nhất ở trong 2 lần đầu.
2. Thời gian lưu trữ của dung dịch lên men và dung dịch chống oxy hóa thu hồi không quá 3 ngày.
3. Thời gian và nhiệt độ sấy cà phê cũng có tác động một phần nhỏ đến độ sáng của hạt cà phê khi lên men. Để đạt được độ ẩm 12,5% thì cà phê phải được sấy ở nhiệt độ 600C trong khoảng 10 giờ đến 10 giờ 30 phút.
4. Chế phẩm enzim được sử dụng ở mức nồng độ tối thiểu là 16‰ sẽ loại bỏ lớp nhớt 100% và có khả năng sử dụng lần 2 với tỉ lệ loại bỏ lớp nhớt là 82,47%, lần 3 loại bỏ 60,14%, lần 4 loại bỏ 31,76%.
Đề nghị: chúng tôi đề nghị nếu có điều kiện cần nghiên cứu tiếp để hoàn thiện hơn về đề tài này
với các vấn đề sau đây:
- Nghiên cứu khảo sát thêm với nhiều chất chống oxy hóa khác.
- Nghiên cứu điều kiện, thời gian bảo quan dung dịch lên men và dung dịch chống oxy hóa đã được thu hồi.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hoàng Thị Hồng Ánh, 2010, Nghiên cứu vai trò vi khuẩn Lactic trong quá trình lên men tạo
hương cà phê hạt tươi, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng.
[2] Avallone, S., J.P. Guiraud, B. Guyot, E. Olguin and J.M. Brillouet, 2000, Polysaccharide Constituents of Coffee-Bean Mucilage, J. Food
[3] Clifford, M.N. and K.C. Willson, (Editors) 1985, Coffee; botany, biochemistry and production of beans and beverage. London, Croom Helm.
[4] Bùi Thế Đạt và Vũ Khắc Nhượng, 1998, Kỹ thuật gieo trồng, chế biến chè và cà phê. Nhà
xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
[5] Farah, A., M.C. Monterio, V. Calado, A.S. Franca and L.C. Turgo, 2006. Correlationbetween
cup quality and chemical attributes of Brazilian coffee, Food Chemistry
[6] Gene A. Spiller, 1998, Caffeine. CRC Press.
[7] Holleman, A. F.; Wiberg, E. 2001, Inorganic Chemistry, Academic Press: San Diego.
[8] Phạm Thị Ánh Hồng, 2003, Kỹ thuật sinh hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia, thành phố Hồ
Chí Minh.
[9] Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu. Thí nghiệm hóa sinh thực phẩm,
nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
[10] Trần Thị Bé Lan và Lê Thanh Phước, 2011, Xác định tính chống oxy hóa của vitamin C và
một số cao ethanol thô chiết từ thực vật bằng phương pháp Ferric Thiocanate (FTC), Tạp chí
Khoa học 2011:17b 232-239
[11] Nguyễn Ðức Luợng và các tác giả, 2004, Công nghệ enzim, nhà xuất bản Ðại học Quốc Gia
Thành phố Hồ Chí Mình,
[12] Trần Thị Luyến, 1998, Công nghệ chế biến các sản phẩm lên men, Nhà xuất bản Nông
nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
[13] Lê Lăn Việt Mẫn (chủ biên), 2009, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia, 1016 trang.
[14] Martinez MV, and Whitaker JR, 1995,The biochemistry and control of enzymatic browning,
Trends in Food Science and Technology 6.
[15] Lê Hồng Phú, Nguyễn Ðức Lượng, Ðỗ Ðại Nghĩa, 2008, Nghiên cứu chế tạo chế phẩm Biocoffee -1 từ Aspergillus niger và ứng dụng lên men các loại cà phê, tạp chí phát triển Khoa học và Công nghệ, Tập 11, Số 12 – 2008
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 25
[16] Lê Hồng Phú, 2003, Nghiên cứu sinh tổng hợp enzim pectinase và cellulase từ Aspergillus
niger và ứng dụng để xử lý vỏ cà phê trong sản xuất phân hữu cơ, Luận văn Thạc sĩ Sinh học,
chuyên ngành Hóa sinh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.
[17] Quan, N. T. , 2014, Vietnam Coffee Annual 2014, Ha Noi: USDA Foreign Agricultural
Service.
[18] R.J.Clarke, R. Macrae, 1985, Coffee, Volume 1: Chemistry, Volume 2: Technology, volume
5:Related beverages, volume 6: Commercial and Technico-legal Aspects, Elsevier applied
science publishers London and New York.
[19] Sapers, G.M., and Hick, K. B., 1989. Inhibition of Enzymatic Browning in Fruits and Vegetables. In Quality Factors of Fruits and Vegetables: Chemistry and Technology, ed. Jen, J.J.,
ACC Symp., Series 405, pp 29-43, Am. Chem. Soc.Washington, DC.
[20] Trần Thạnh Phong, 2004, Khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase từ Trichoderma reesei và Aspergillus niger trên môi trường lên men bán rắn. Luận văn Thạc sĩ Sinh
học, chuyên ngành Vi sinh. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.
[21] PGS. TS. Nguyễn Duy Thịnh, 2008, Các chất phụ gia dùng trong sản xuất thực phẩm,
trường Đại học Quốc Giá Hà Nội.
[22] Phạm Trí Thông, 1999, Giáo trình Bảo quản – Chế biến cà phê, Bộ môn Bảo quản - Chế biến Nông sản thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh, trang 1 – 50.
[23]Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Bộ môn Sinh hóa, 2004, Giáo trình thực tập Công nghệ
enzyme và protein, khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh.
[24] Lê Ngọc Tú (chủ biên), 2002, Hóa sinh công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,
445 trang.
[25] Hà Duyên Tư, 2006, Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa hoc
và Kỹ thuật Hà Nội.
[26] Nguyễn Thanh Tùng, 2015, Improvement of appearance of fermented coffee bean for Korean market.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 26
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phương pháp xác định các thành phần.
Dùng phương pháp sấy ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi. Khay nhôm sử dụng phải được sấy đến khối lượng không đổi, cân và xác định khối lượng của khay. Cho cà phê vào khay, cân xác định khối lượng cả khay và cà phê (W1). Sau đó đem sấy đến khi khối lượng không đổi (W2). Tính độ ẩm của nguyên liệu theo công thức sau:
Độ ẩm = ((W1 – W2) /W1)*100
Phụ lục 2: Hình ảnh quá trình nghiên cứu.
Hình phụ lục 1: Hình ảnh cà phê trong quá trình lên men.
a b
Hình phụ lục 2: Hình ảnh cà phê trƣớc và sau khi sấy
a) Cà phê trước khi sấy b) Cà phê sau khi sấy
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 27
Phụ lục 3: Số liệu trong quá trình nghiên cứu.
Bảng phụ lục 3.1: Số liệu thí nghiệm khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt.
Tỉ lệ chế phẩm enzim (‰) 20 18 16 14 12 Số hạt cà phê có trong 100g lần 1 593 586 598 604 596 Số hạt cà phê có trong 100g lần 2 596 601 591 600 593 Số hạt cà phê có trong 100g lần 3 593 580 593 599 599 Số hạt cà phê loại hết bỏ lớp nhớt lần 1 593 589 594 506 465 Số hạt cà phê loại hết bỏ lớp nhớt lần 2 596 586 591 511 471