CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4 Ảnh hưởng của phương pháp lên men, tỷ lệ nấm men và thời gian lên men đến
3.4.3 Ảnh hưởng của phương pháp lên men, thời gian lên men và tỷ lệ nấm men
men đến pH sản phẩm
Trong q trình lên men, pH mơi trường luôn bị biến đổi được điều khiển bởi sự sinh sản của nấm men.
Qua kết quả ở hình 3.15 và hình 3.16 cho thấy:
Bằng phương pháp lên men trong hệ thống cho thấy pH sản phẩm giảm (từ 4- 3,85) nhiều hơn so với phương pháp lên men đối chứng (giảm từ 4 – 3,92) và pH của sản phẩm giảm so với ban đầu (pH=4). Do trong quá trình lên men nấm men sử dụng đường tạo ra rượu và một số axit hữu cơ (axit pyruvic, axit axetic, acid lactic,…). Trong hệ thống thì quá trình lên men diễn ra tốt hơn nên lượng CO2 sinh ra nhiều hòa tan vào trong nước và sản phẩm phụ của quá trình lên men là acid tạo thành nhiều hơn. Từ đó, hàm lượng acid trong dịch lên men tăng dẫn đến pH sản phẩm giảm.
Kết quả này cũng tương đồng với một số sản phẩm rượu vang từ trái chùm ruột của Phạm Thị Cẩm Hoa (2017), rượu vang khóm của Nguyễn Văn Thành (2013). Tuy nhiên sự thay đổi này rất ít, đều nằm trong giới hạn an tồn vì quá trình lên men rượu nên thực hiện pH 3,8 – 4 vì ở pH này nấm men có thể phát triển nhưng vi khuẩn và nấm dại khác bị ức chế (Lương Đức Phẩm, 1998).
pH sản phẩm giảm từ pH ban đầu là 4 xuống còn pH = 3,8 với TLNM bổ sung 0,4% và 0,5% trong 8 giờ lên men bằng phương pháp LMHT. Mặt khác, pH giảm lần lượt ở các tỷ lệ nấm men bổ sung trong 8 giờ đầu lên men bằng các phương pháp lên men trong hệ thống (từ 0,19 – 0,23) và phương pháp lên men đối chứng (0,11 - 0,9). Đồng thời, pH lại tăng dần trong 12 giờ lên men theo tỷ lệ nấm men bổ sung ở cả hai phương pháp lên men. Nguyên nhân trong q trình lên men, pH mơi trường ln bị biến đổi được điều khiển bởi sự sinh sản của nấm men. Nấm men tiến hành sử dụng chất khơ hịa tan để lên men tạo ra etylic và sản phẩm phụ của quá trình lên men là các axit hữu cơ nên pH môi trường giảm. Đồng thời, phản ứng oxy hóa khử giữa hai andehyd axetic và các axit hữu cơ kết hợp rượu bậc cao tạo các ester hương, …dẫn đến hàm lượng axit giảm và pH tăng.
Đối với sản phẩm cider táo pH tối thích là 3,2 – 3,8. Nếu pH cao hơn có thể gây hư hỏng do vi sinh vật, làm giảm hương vị của sản phẩm (Andrew Lea, 2015). Tuy nhiên, bằng phương pháp lên men trong hệ thống với TLNM bổ sung 0,5%V (1,58 x 107 tế bào/ml) trong 8 giờ thì sản phẩm có TSS = 14,10Bx và pH = 3,8 cũng tương đồng với nghiên cứu của Lâm Văn Mân (2020). Kết quả xử lý thống kê (bảng phụ lục ANOVA) có sự khác biệt về độ pH ở mức ý nghĩa 95% bằng hai phương pháp lên men, trong các khoảng thời gian lên men và TLNM bổ sung khác nhau.
Từ kết quả trên cho thấy, chúng tôi chọn với TLNM bổ sung 0,5% lên men
trong 8 giờ bằng phương pháp HTLM có pH = 3,8 cho sản phẩm nước trái cây lên men từ hỗn hợp TLRĐ và dứa.
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH bằng phương pháp LMHT
3.4.4 Ảnh hưởng của phương pháp lên men, thời gian lên men và tỷ lệ nấm men đến hàm lượng aldehyd sản phẩm men đến hàm lượng aldehyd sản phẩm
Qua kết quả ở hình 3.17 và hình 3.18 cho thấy:
Hàm lượng aldehyd sinh ra trong quá trình lên men bằng phương pháp lên men trong hệ thống (0,6 – 8,7 mg/l) thấp hơn so với phương pháp lên men đối chứng (1,2 – 12 mg/l). Nguyên nhân do trong hệ thống lên men có q trình sục khí nitơ đẩy oxy ra ngồi và tạo mơi trường dịch lên men ln bị khuấy trộn. Từ đó kéo dài trạng thái lơ lửng của nấm men để thúc đẩy quá trình lên men hạn chế sinh ra sản phẩm phụ.
Khi thời gian lên men tăng dần và tỷ lệ nấm men bổ sung càng cao thì sản phẩm có hàm lượng độc tố (aldehyd) tạo ra càng nhiều. Có thể nói hàm lượng andehyd tạo ra trong sản phẩm tỷ lệ thuận với thời gian lên men và tỷ lệ nấm men bổ sung. Hàm lượng andehyd tăng dần theo thời gian lên men ở lên men trong hệ thống từ 1,5– 6,7 mg/l và lên men đối chứng từ 2,1– 10,1 mg/l. Đồng thời, TLNM bổ sung từ 2,4 – 5,1 mg/l trong HTLM và từ 4,6 – 7,9 mg/l trong LMĐC. Từ đó, hàm lượng andehyd hịa tan tồn tại trong sản phẩm cao vì trong quá trình lên men, nấm men sử dụng đường chuyển thành pyruvate. Sau đó, qua q trình decarboxyl hóa pyruvate chuyển hóa thành andehyd. Một phần andehyd chuyển hóa thành rượu và một phần còn lại tồn tại trong sản phẩm. Mặt khác, thời gian lên men dài, hàm lượng cồn tạo ra cao thì nấm men bị ức chế nên hàm lượng andehyd tồn tại trong sản phẩm nhiều. Khi bổ sung TLNM càng cao thì quá trình lên men diễn ra càng nhanh, độ cồn tạo ra lớn và ức chế nấm men lên men. Trong thời gian 8 giờ thì sự chênh lệch về hàm lượng andehyd khơng nhiều có thể do giai đoạn này q trình tạo cồn mạnh. Sau 12 giờ lên men, do hàm lượng cồn tạo thành nhiều nên quá trình lên men chậm lại cùng với các phản ứng tạo nên các sản phẩm phụ như các axit hữu cơ, andehyd, este, axit axetic, glycerin,….
Kết quả xử lý thống kê (bảng phụ lục D.2.4) cho thấy khơng có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% về hàm lượng andehyd trong sản phẩm ở các khoảng thời gian lên men với TLNM bổ sung bằng hai phương pháp lên men.
Theo QCVN 6-3:2010/BYT quy chuẩn đối với các sản phẩm đồ uống có cồn quy định hàm lượng andehyd < 5 mg/l thì sản phẩm lên men trong 4 và 8 giờ bằng hai phương pháp lên men đều đạt yêu cầu trên. Tuy nhiên, để sản phẩm có độ cồn 4%V thì chúng tơi chọn sản phẩm lên men bằng phương pháp lên men hệ thống trong 8 giờ có TLNM bổ sung 0,5% để sản phẩm có hàm lượng andehyd (1,91 mg/l) vừa đảm bảo an tồn và có độ cồn phù hợp.
Điều này cũng phù hợp với khuyến cáo của Bùi Ái (2003), trong sản xuất lên men là chọn điều kiện nuôi cấy sao cho càng nhiều cơ chất được chuyển thành sản phẩm và hạn chế tối đa các sản phẩm phụ tạo độc tố (andehyd).
Từ các kết quả trên, chúng tôi chọn phương pháp lên men hệ thống trong 8 giờ với TLNM bổ sung 0,5% (tương ứng 1,58 x 107 tế bào/ml) để sản phẩm có hàm lượng andehyd đảm bảo an tồn và hàm lượng cồn phù hợp.
Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng andehyd bằng phương pháp lên men hệ thống
Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng andehyd bằng phương pháp lên men đối chứng
3.4.5 Ảnh hưởng của phương pháp lên men, thời gian lên men và tỷ lệ nấm men đến hàm lượng vitamin C sản phẩm men đến hàm lượng vitamin C sản phẩm
Qua kết quả ở hình 3.19 và hình 3.20 cho thấy hàm lượng vitamin C cịn lại trong q trình lên men bằng phương pháp lên men trong hệ thống 16,5 mg/l cao hơn so với lên men đối chứng 13 mg/l. Nguyên nhân do trong hệ thống lên men có q trình sục khí nitơ nên hàm lượng oxy thấp hơn so với LMĐC. Có thể nói hệ thống lên men giúp q trình lên men diễn ra tốt hơn và giữ lại hàm lượng vitamin C nhiều hơn so với lên men đối chứng. Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Minh Thủy, 2013 sự phân hủy vitamin C xảy ra trong điều kiện hiếu khí nhiều hơn so với điều kiện yếm khí.
Trong quá trình lên men, hàm lượng vitamin C còn lại trong sản phẩm giảm dần theo thời gian lên men ở các TLNM bổ sung 0,4 – 0,5 – 0,6 – 0,7% lần lượt là (21,9 –19 – 14,6 - 10,4 mg/l) trong HTLM (15,7 – 12,6 – 10,1 – 7,3% mg/l) LMĐC. Đồng thời, hàm lượng vitamin C giữ lại trong sản phẩm giảm dần theo thời gian là 21,5 – 10,37 mg/l ở hệ thống lên men và 18,5 – 5,8 mg/l lên men đối chứng. Điều
này cho thấy hàm lượng vitamin C giảm thấp nhất ở sản phẩm có TLNM bổ sung 0,7% lên men 12 giờ bằng phương pháp lên men đối chứng và còn lại nhiều nhất ở TLNM 0,4% lên men trong 4 giờ bằng phương pháp lên men đối chứng. Nguyên nhân do nấm men trải qua thời gian lên men dài ở những TLNM bổ sung nhiều thì sử dụng vitamin C như cơ chất cho nấm men duy trì hoạt động.
Kết quả xử lý thống kê cho thấy khơng có sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% về hàm lượng vitamin C giữa phương pháp lên men trong hệ thống và lên men đối chứng và tỷ lệ nấm men bổ sung.
Đồng thời, để sản phẩm có hàm lượng cồn 4%V, hàm lượng andehyd ≤ 5 mg/l và hàm lượng vitamin C giữ lại nhiều nhất thì chúng tơi chọn sản phẩm lên men bằng phương pháp lên men hệ thống trong 8 giờ có TLNM bổ sung 0,5% tương ứng với 1,58 x 107 tế bào/ml để sản phẩm giữ lại lượng vitamin C nhiều nhất.
Theo các nghiên cứu trên, chúng tôi xác định bằng phương pháp lên men hệ
thống trong 8 giờ có TLNM bổ sung 0,5% tương ứng với 1,58 x 107 tế bào/ml để sản phẩm có hàm lượng vitamin C được giữ lại nhiều nhất và hàm lượng aldehyd trong tiêu chuẩn cho phép.
Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng vitamin C bằng phương pháp lên men hệ thống
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng vitamin C
bằng phương pháp lên men đối chứng
Từ các nghiên cứu trên, chúng tôi xác định bằng phương pháp LMHT trong
8 giờ với TLNM bổ sung 0,5% (so với 100g dịch quả) tương ứng với 1,58 x 107 tế bào/ml giúp quá trình sử dụng cơ chất cho lên men tốt hơn. Từ đó hàm lượng cồn sinh ra 4%V đạt yêu cầu trong thời gian ngắn giúp hạn chế tạo ra các sản phẩm phụ (HL andehyd = 1,91 mg/l), hàm lượng vitamin C trong sản phẩm (21,8 mg/l) được giữ lại nhiều hơn và TSS = 14,20Bx; pH = 3,8 cho sản phẩm nước uống lên men từ hỗn hợp trái thanh long ruột đỏ và dứa có hương vị hài hịa và đảm bảo an tồn.
3.4.6 Ảnh hưởng của phương pháp lên men, thời gian lên men và tỷ lệ nấm men đến cảm quan sản phẩm men đến cảm quan sản phẩm
Qua bảng 3.21 và phụ lục D.2.6 ta thấy:
Chỉ tiêu về màu sắc và độ trong: mẫu 10 (sản phẩm lên men trong 8 giờ với tỷ
lệ nấm men bổ sung 0,5% bằng phương pháp lên men hệ thống) được đánh giá cao nhất với 3,68 điểm và mẫu 23 (sản phẩm lên men trong 12 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,6% bằng phương pháp lên men đối chứng) đánh giá thấp nhất với 2,72 điểm. Điều này cho thấy bằng phương pháp lên men hệ thống thì điểm đánh giá về màu
sắc và độ trong cao hơn so với lên men đối chứng. Giữa các nghiệm thức có sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%. Sự khác biệt về điểm trung bình là các yếu tố trong q trình làm thí nghiệm và sự khơng đồng nhất giữa các thành viên.
Chỉ tiêu về mùi: giữa các nghiệm thức có sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy
95%. Tuy nhiên khi so sánh các mẫu, ta thấy mẫu 10 (sản phẩm lên men trong 8 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,5% bằng phương pháp lên men hệ thống) có điểm trung bình cao nhất với 5,52 điểm và mẫu 5 (sản phẩm lên men trong 4 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% bằng phương pháp lên men đối chứng) có điểm trung bình thấp nhất với 1,68 điểm.
Chỉ tiêu về vị: so sánh các mẫu, ta thấy mẫu 10 (sản phẩm lên men trong 8 giờ
với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,5% bằng phương pháp lên men hệ thống) được đánh giá cao nhất với 9,2 điểm. Mẫu 1 (sản phẩm lên men trong 4 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% bằng phương pháp lên men hệ thống) và mẫu 5 (sản phẩm lên men trong 4 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,4% bằng phương pháp lên men đối chứng) đánh giá thấp nhất với 3,6 điểm. Giữa các nghiệm thức có sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy là 95%. Sự khác biệt về điểm số có thể do chủ quan của cảm quan viên hoặc do yếu tố ngoại cảnh trong q trình làm thí nghiệm.
Theo kết quả thu được từ thí nghiệm khảo sát chất lượng, chúng tôi quyết
định chọn sản phẩm lên men trong 8 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung 0,5% bằng phương pháp lên men hệ thống có điểm về màu sắc và độ trong, mùi, vị là cao nhất. Và tổng điểm cảm quan trung bình có trọng lượng của cả 3 chỉ tiêu của sản phẩm là 18,4 điểm cũng có nghĩa là cấp chất lượng sản phẩm là khá.
Bảng 3.4: Bảng điểm cảm quan chất lượng nước trái cây lên men từ thanh long ruột đỏ và dứa lên men
Mẫu TL NM (%) Phương pháp lên men Thời gian lên men (giờ) ĐTB các chỉ tiêu cảm quan ĐTB có trong lượng Màu sắc và độ trong Mùi Vị 1 0,4 LMHT 4 3,04 ± 0,36 1,92 ± 0,66 3,6 ± 1,67 8,56 ± 1,93
2 0,5 LMHT 4 3,04 ± 0,36 2,64 ± 0,54 4,4 ± 1,67 10,08 ± 1,8 3 0,6 LMHT 4 3,04 ± 0,36 3,12 ± 0,66 4,8 ± 2,28 10,96 ± 2,61 4 0,7 LMHT 4 3,04 ± 0,36 3,6 ± 0,85 5,6 ± 1,67 12,24 ± 1,97 5 0,4 LMĐC 4 2,88 ± 0,44 1,68 ± 0,66 3,6 ± 1,1 7,76 ± 2,17 6 0,5 LMĐC 4 2,88 ± 0,44 1,92 ± 0,66 4 ± 1,41 8,8 ± 2,17 7 0,6 LMĐC 4 2,88 ± 0,44 3,36 ± 0,54 4,8 ± 2,28 11,04 ± 2,65 8 0,7 LMĐC 4 2,88 ± 0,44 3,6 4,8 ± 1,1 11,28 ± 1,11 9 0,4 LMHT 8 3,04 ± 0,36 4,32 ± 0,66 6,8 ± 2,28 14,16 ± 3,05 10 0,5 LMHT 8 3,68 ± 0,44 5,52 ± 0,66 9,2 ± 1,1 18,4 ± 1,52 11 0,6 LMHT 8 3,52 ± 0,44 4,8 ± 0,85 8,4 ± 1,67 16,72 ± 2,16 12 0,7 LMHT 8 3,36 ± 0,36 4,8 8 ± 2 16,16 ± 2,22 13 0,4 LMĐC 8 2,88 ± 0,44 2,16 ± 0,54 4 ± 1,41 9,04 ± 2,18 14 0,5 LMĐC 8 2,88 ± 0,44 2,88 ± 0,66 5,2 ± 2,28 10,96 ± 2,62 15 0,6 LMĐC 8 2,88 ± 0,44 3,36 ± 0,54 5,6 ± 1,67 11,84 ± 2,34 16 0,7 LMĐC 8 3,04 ± 0,36 3,6 ± 0,85 5,6 ± 1,67 12,24 ± 2,59 17 0,4 LMHT 12 3,52 ± 0,44 5,04 ± 0,54 8,8 ± 1,78 17,36 ± 2,38 18 0,5 LMHT 12 3,52 ± 0,44 4,8 7,6 ± 1,67 15,92 ± 1,82 19 0,6 LMHT 12 3,04 ± 0,36 4,08 ± 1,07 6,8 ± 1,78 13,92 ± 2,99 20 0,7 LMHT 12 3,04 ± 0,36 3,84 ± 1 6 ± 2 12,88 ± 2,52 21 0,4 LMĐC 12 2,88 ± 0,44 3,6 ± 0,85 5,6 ± 1,67 12,08 ± 2,14 22 0,5 LMĐC 12 3,04 ± 0,67 5,04 ± 0,54 7,6 ± 1,67 15,68 ± 2,61 23 0,6 LMĐC 12 2,72 ± 0,44 4,56 ± 0,54 7,2 ± 2,68 14,48 ± 2,91 24 0,7 LMĐC 12 2,88 ± 0,44 5,04 ± 0,54 8,8 ± 1,1 16,72 ± 1,82
Vậy qua các kết quả hóa học và cảm quan thì nước trái cây thanh long ruột
đỏ và dứa lên men trong 8 giờ với tỷ lệ nấm men bổ sung là 0,5% bằng phương pháp lên men trong hệ thống cho sản phẩm tốt nhất (độ cồn 4,1%v/v, hàm lượng andehyd 1,91 mg/l, hàm lượng vitamin C 21,76 mg/l và điểm trung bình cảm quan có trọng lượng 18,4).
3.5 Đánh giá tốc độ lên men thông qua lượng CO2 tạo thành
Trong quá trình lên men, nấm men sử dụng đường sinh ra rượu và đồng thời cũng sinh ra khí CO2. Vì thế khí CO2 sinh ra là một trong những chỉ tiêu đánh giá tốc độ lên men của nấm men cũng như quá trình lên men đang diễn ra hay kết thúc, lên men mạnh hay yếu. Trong đề tài này, chúng tôi đánh giá vận tốc lên men qua xác định khối lượng CO2 sinh ra bằng phương pháp tính cường độ hơ hấp kết hợp với sự tiêu hao của hàm lượng đường và khối lượng cồn tạo thành ở các thời điểm 4