CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.3 Giới thiệu về nước trái cây lên men
1.3.3.3 Các điều kiện của quá trình lên men
+ Nồng độ cơ chất và áp suất thẩm thấu của môi trường: áp suất thẩm thấu của môi trường phụ thuộc vào hàm lượng đường và các chất hịa tan khác có trong mơi trường. khi nồng độ cơ chất cao kéo theo áp suất thẩm thấu cũng cao thì sự tích tụ nấm men càng nhanh. Tuy nhiên, nếu áp suất thẩm thấu quá cao sẽ xảy ra hiện tượng làm co nguyên sinh chất của tế bào. Nồng độ cơ chất thích hợp nhất là 20 – 28%, nếu cao hơn thì năng lực lên men giảm và ngược lại nếu thấp sẽ không tạo được điều kiện cho quá trình lên men.
+ Oxy: Nấm men là loại vi sinh vật hơ hấp tùy tiện. Trong điều kiện có nhiều oxy thì hoạt động sinh sản của nấm men mạnh mẽ hơn, vì vậy lượng sinh khối tăng lên nhanh và trở thành sản phẩm chủ yếu trong môi trường lên men. Ngược lại, trong điều kiện thiếu hoặc khơng có mặt oxy, nấm men sẽ chuyển từ hoạt động hô hấp sang lên men kỵ khí, khi đó sản phẩm trong mơi trường lên men là etanol sẽ trở thành chủ yếu. Tuy nhiên, hai kiểu hô hấp trên đều có mối quan hệ chung với nguồn đường có trong mơi trường. Qua thực tế sản xuất rượu vang cho thấy: lượng đường tiêu hao cho kiểu hô hấp hiếu khí chiếm khoảng 1/5; tiêu hao cho hơ hấp kỵ khí là 4/5 (thực chất là lên men để tạo etanol). Do đó, khi muốn tạo rượu cần điều kiện yếm khí, cịn muốn tăng sinh khối nấm men thì phải tạo điều kiện hiếu khí. Việc sục khí cung cấp oxy, khuấy trộn mơi trường có tác động đến tốc độ sinh trưởng và phát triển của nấm men.
+ pH môi trường: pH phù hợp cho nấm men trong khoảng 4-4,5. Khi pH< 2 hoặc pH >7,5 thì nấm men sẽ bị ức chế và ngừng phát triển. Vì vậy để hạn chế quá trình lây nhiễm và phát triển của nhiều loại vi khuẩn, phù hợp với độ pH tự nhiên của nguyên liệu và chất lượng của sản phẩm. Để điều chỉnh độ pH thích hợp cho nấm men hoạt động tốt, người ta thường sử dụng NaHCO3, acid citric của nước trái cây mà không gây ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men và mùi vị sản phẩm.
+ Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lên men, độ cồn tạo thành và sự sinh trưởng, phát triển của nấm men. Nấm men Saccharomyces cerevisiae có
thì tốc độ phát triển sinh khối của nấm men giảm dần và bị ức chế. Mặt khác, nhiệt độ càng thấp thì nấm men sinh sản càng chậm, thời gian lên men bị kéo dài hơn, tuy nhiên lại hạn chế được sự nhiễm khuẩn và ngược lại, nhiệt độ càng cao (vượt quá 380C) thì nấm men sinh sản nhanh hơn, thời gian lên men ngắn hơn, nhưng khả năng nhiễm khuẩn sẽ rất cao.
+ Nồng độ cồn và CO2: cồn và CO2 tạo thành trong q trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men. Hàm lượng cồn do nấm men tạo ra sẽ tích tụ trong mơi trường ngày càng nhiều từ đó làm nấm men sinh trưởng chậm, giảm hẳn hoạt tính, thậm chí là ngừng sinh trưởng. Đa số nấm men chỉ lên men được tới nồng độ cồn 12–14%. Đồng thời, khí CO2 vừa ức chế hoạt động lên men, vừa giúp tăng quá trình lên men do sự dịch chuyển khí CO2 trong dịch quả làm cho môi trường lên men luôn bị khuấy động, kéo dài được trạng thái lơ lửng của nấm men do đó làm tăng nhanh sự lên men.
+ Axit hữu cơ: axit là thành phần quan trọng để làm giảm độ pH, có tác dụng ức chế nhiều loại vi khuẩn và tham gia tạo vị (chua) cho sản phẩm. Từ đó giúp ổn định chất lượng sản phẩm. Sự ảnh hưởng của axit hữu cơ đối với quá trình lên men không phải do hàm lượng tổng số của các axit hữu cơ không bay hơi mà do thành phần và hàm lượng của một số loại axit hữu cơ có trong dịch lên men. Các axit có tác dụng tích cực đến mùi vị và giúp ngăn cản hoạt động của vi khuẩn có hại giúp ổn định chất lượng sản phẩm như axit tatric 4-5g/l, axit malic 0-4g/l, axit citric 0 – 0,5g/l, ... Nếu hàm lượng của các axit béo, axetic, lactic, butyric, propyonic này cao sẽ làm sản phẩm có vị kém.
+ Hàm lượng nitơ: nấm men khơng có ngoại bào để phân giải protid, nên không thể phân cắt albumin của mơi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng hồ tan, có thể là đạm hữu cơ hoặc vơ cơ. Dạng hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, amid và urê. Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat, ... Nitơ là thành phần quan trọng tham gia vào quá trình hình thành và phát triển của tế bào nói chung. Hầu như mọi thành phần của tế bào đều có chứa nitơ ở những tỉ lệ khác nhau.
+ Các loại muối khoáng và vitamin: Nguồn muối khoáng cần thiết cho quá trình lên men thường bao gồm: Mg, K, I2, Ca, Co, Fe, S, P.., trong dịch quả đã có đầy đủ thành phần các chất khống và vitamin. Việc bổ sung các loại khoáng nên hết sức thận trọng và tuỳ thuộc vào từng loại nấm men, bản chất của dịch quả, … mọi sự dư thừa của các ngun tố khống đều có thể kìm hãm q trình lên men.
+ Mật độ men giống: Hàm lượng tế bào nấm men có trong dịch lên men càng thấp thì thời gian nhân giống và lên men sẽ bị kéo dài hơn, dễ bị nhiễm khuẩn, ngược lại hàm lượng men giống trong dịch lên men càng cao thì thời gian lên men sẽ ngắn hơn, hạn chế được khả năng nhiễm khuẩn do sự áp đảo của nấm men. Nếu hàm lượng men giống quá cao sẽ làm thay đổi thành phần mơi trường lên men sẽ khơng có lợi cho q trình lên men và chất lượng sản phẩm.
+ Thiết bị lên men: có ảnh hưởng lớn quyết định đến chất lượng sản phẩm. Thiết bị lên men đảm bảo độ kín (yếm khí) để lên men rượu (Lương Đức Phẩm, 2009). Lên men bằng 2 phương pháp:
Lên men đối chứng: trong bình tam giác có gắn nút bơng.
Lên men trong hệ thống được thiết kế ở quy mơ phịng thí nghiệm: dựa trên xác định cường độ hô hấp và được đảm bảo độ kín nhờ nút cao su. Hệ thống lên men gồm 1 bình khí nitơ có van điều chỉnh khí và 4 bình tam giác 500ml. Dùng ống inox cắm qua nút cao su và khí ln đi theo đường dễ nhất. Khí nitơ (1) được đưa vào hệ thống nhờ van điều chỉnh khí qua bình (2) chứa dung dịch Ca(OH)2 2N nhằm thu hồi hết khí CO2. Tiếp theo khơng khí đi qua bình lọc khơng khí (3) nhằm đảm bảo dịch lên men không bị tạp nhiễm bởi dụng cụ chứa đựng và khơng khí chứa vi sinh vật trước khi đưa vào bình lên men (4). Lượng khí CO2 tạo ra trong quá trình lên men đi qua dung dịch Ba(OH)2 0,5N. Sau thời gian lên men 4 – 8 - 12 giờ lần lượt lấy dung dịch Ba(OH)2 bình (5) đi chuẩn độ và xác định khối lượng CO2 tạo thành. Với mục đích đẩy khí CO2 sinh ra nhằm giữ được vị tươi của trái cây và hạn chế q rình oxy hóa (giữ lại được hàm lượng polyphenol, vitamin C nhiều nhất). Đồng thời, q trình sục khí giúp q trình lên men diễn ra tốt hơn.