1.5.1.2 .Q trình hố học của sự lên men
3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH LÊN
3.3.2. Xác định nồng độ Đường thích hợp cho quá trình lên men
Thí nghiệm được tiến hành như sau
− Chuẩn bị 5 mẫu thí nghiệm bổ sung đường với các nồng độ lần lượt là: 160
Brix; 180 Brix; 200 Brix; 220 Brix; 240 Brix (tương ứng với 160, 180, 200, 220, 240 g/l).
− Lên men với tỷ lệ phối trộn Dứa/Nho = 9/1; nước cái men bổ sung là 10%; pH = 3,5 ÷ 4,0 và lên men ở nhiệt độ thường. Sau khi lên men tiến hành tách cặn và nấm men. Đem mẫu chưng cất đo độ cồn và đánh giá cảm quan. Từ đó chọn tỷ lệ đường bổ sung phù hợp.
Kết quả nghiên cứu được diễn tả trên hình 3.3 và phụ lục 4.2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
16 Brix 18 Brix 20 Brix 22 Brix 24 Brix
Điểm cảm quan
Nồng độ cồn
0 0 0 0 0
Hình 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ đường bổ sung đến nồng độ cồn và điểm cảm quan
Nhận xét và thảo luận:
− Qua kết quả nghiên cứu cho ta thấy trong khoảng nồng độ đường từ (16÷22)0Brix thì điểm cảm quan và nồng độ cồn đều tăng.
Cụ thể là:
+ Ở 160Brix thì điểm cảm quan đạt 10,36 và nồng độ cồn đạt 7,89. + Ở 180Brix điểm cảm quan là 12,64 và nồng độ cồn là 9,64. + Ở 200Brix điểm cảm quan là 13,52 và nồng độ cồn là 11,08. + Ở 220Brix điểm cảm quan là 16,24 và nồng độ cồn là 12,57.
− Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nồng độ đường lên 240Brix thì điểm cảm quan và nồng độ cồn đều giảm, cụ thể ở nồng độ này thì điểm cảm quan và nồng độ cồn
lần lượt giảm xuống chỉ còn 13,28 và 11,59.
− Điều này có thể giải thích như sau:
+ Ở mẫu thí nghiệm thứ nhất lượng cơ chất cung cấp cho q trình lên men khơng đủ, nguồn thức ăn của nấm men bị thiếu nên lượng ethanol tạo ra ít do đó nồng độ cồn đạt được còn thấp, đồng thời những sản phẩm khác được tạo ra trong
quá trình lên men như: glyceril, dầu fusel, aldehyde, ester, axít hữu cơ...cịn ít, chưa có sự hài hòa giữa các vị, mùi thơm tạo ra chưa nhiều, rượu còn bị đục.
+ Nhưng đến những mẫu tiếp theo khi tăng nồng độ đường lên, lượng cơ chất cung cấp cho quá trình lên men đầy đủ hơn, do đó lượng ethanol tạo ra ngày một nhiều, rượu ít bị đục, màu sắc đẹp, hương vị hấp dẫn hơn và ở nồng độ đường
220Brix thì nồng độ cồn và điểm cảm quan là cao nhất.
+ Nếu chúng ta tăng nồng độ đường lên 240Brix thì nồng độ cồn và điểm
cảm quan lại giảm, do nồng độ đường cao tạo nên sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa tế bào nấm men và mơi trường bên ngồi, cụ thể là áp suất bên ngoài cao hơn bên trong tế bào nấm men, nước trong cơ thể đi ra, tế bào mất nước hay còn gọi là hiện tượng co nguyên sinh, điều này làm ức chế hoạt động sống dẫn đến giảm năng lực lên men. Ethanol tạo ra bị hạn chế và cịn một lượng đường sót lại do lên men
chưa hết sẽ là cơ chất tốt cho các vi sinh vật khác phát triển đặc biệt là vi khuẩn lactic, tạo ra những sản phẩm không mong muốn như đường manit và axít bay hơi gây ra vị chua khó chịu, bên cạch đó là xác nấm men bị phân hủy sẽ làm giảm chất lượng của vang thành phẩm.
Kết luận:
Qua đó cho thấy nồng độ đường là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của rượu. Vì vậy việc xác định tỷ lệ đường bổ sung thích hợp cho
dịch lên men là rất cần thiểt để có sản phẩm đạt chất lượng cao. Qua kết quả nghiên cứu chọn nồng độ đường tối ưu cho dịch lên men là 22oBrix.
3.3.3. Xác định giá trị pH thích hợp cho dịch lên men Thí nghiệm được tiến hành như sau
− Chuẩn bị 5 mẫu thí nghiệm cho lên men với các giá trị pH lần lượt là: 3; 3,5; 4; 4,5; 5.
− Lên men với các điều kiện sau: Tỷ lệ phối trộn Dứa/Nho = 9/1, nồng độ đường lên men là 220 Brix, tỷ lệ nấm men bổ sung là 10%, lên men ở nhiệt độ
thường
Kết quả nghiên cứu được trình bày ở hình 3.4 và phụ lục 4.3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 3.5 4 4.5 5 Điểm cảm quan Nồng độ cồn
Hình 3.4 : Ảnh hưởng của các giá trị pH đến nồng độ cồn và điểm cảm quan
Nhận xét và thảo luận:
− Từ kết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng pH từ 3 ÷ 4 thì điểm cảm quan và
nồng độ cồn đều tăng. Cụ thể là:
+ Ở pH= 3 thì điểm cảm quan đạt 10,36 và nồng độ cồn là 7,89. + Ở pH= 3,5 điểm cảm quan là 12,64 và nồng độ cồn là 9,64. + Ở pH= 4 điểm cảm quan là 13,52 và nồng độ cồn là 11,08.
− Tuy nhiên khi tăng giá trị pH lên 4,5 ÷ 5 thì điểm cảm quan và nồng độ cồn lại
giảm xuống. Ở pH= 4,5 thì điểm cảm quan và nồng độ cồn lần lượt là 16,24 và 12,57.
− Điều này có thể giải thích như sau:
+ Sự ảnh hưởng của pH môi trường tới đời sống của nấm men có thể xác định theo hai nhân tố. Nhân tố thứ nhất là sự tác động trực tiếp của ion H+ đến tính chất keo, hoạt lực của enzyme. Nhân tố thứ hai-tác động gián tiếp của pH môi trường đến tế bào. Trị số pH điều chỉnh mức độ phân ly các chất hợp phần của môi trường.
+ Trị số pH đầu tiên của mơi trường cũng có ảnh hưởng khơng nhỏ tới sự sinh trưởng và sinh tổng hợp của nấm men. Điều này có thể giải thích như sau: sinh tổng hợp một hoạt chất sinh học nào đó là kết quả của một chuỗi các quá trình trao
đổi chất và nhiều giai đoạn tổng hợp các chất trung gian liên tục và mỗi giai đoạn đều đòi hỏi những điều kiện ni cấy nhất định, trong đó có pH môi trường. pH đầu tiên tác dụng đến sinh trưởng của nấm men và tạo điều kiện cho những giai đoạn đầu của q trình đồng hóa, tích tụ những bán thành phẩm để tổng hợp những
phần tử các hợp chất cần thiết
+ Giá trị pH của môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh tổng hợp
của nấm men một cách không giống nhau. Từ kết nghiên cứu cho thấy trị số pH thích hợp đối với nấm men Saccharomyces cerevisiae là 4. Sau khi kết thúc quá
trình lên men và sử dụng pH kế để xác định trị số pH cho thấy 4 mẫu thí nghiệm (trừ mẫu 3 có pH= 4) đều có xu hướng tiến về giá trị pH = 4, điều này chứng tỏ nấm men có khả năng tự điều chỉnh pH của môi trường. Đầu tiên nấm men phân hủy
hydratcacbon tạo thành các axit hữu cơ, khi độ pH môi trường đạt đến trị số thích
hợp, thì một số enzyme bắt đầu hoạt động để tạo thành những sản phẩm trung tính
như: axeton, rượu...Khi pH > 4 thì nấm men tiến hành thủy phân protein của môi trường, tạo thành những sản phẩm có tính kiềm.
+ Ở mẫu 1 và 2 (pH= 3 và 3,5), nồng độ ion H+ cao, còn ở mẫu 4 và 5 (pH= 4,5 và 5) nồng độ ion H+ lại thấp khơng phù hợp cho q trình sinh trưởng và phát triển của nấm men. Do đó phải tiêu tốn một lượng cơ chất và thời gian nhất định để nấm men tự điều chỉnh pH môi trường về giá trị phù hợp.
+ Ở mẫu 3 (pH= 4) là giá trị pH thích hợp cho hoạt động sống của nấm men, quá trình lên men tốt, lượng ethanol tạo ra nhiều nên nồng độ cồn đạt được là cao
nhất. Mặt khác pH môi trường đã phù hợp với hoạt động sống của nấm men nên
không phải tiêu tốn thêm cơ chất cho quá trình điều chỉnh pH mơi trường nữa, đồng thời các sản phẩm trung gian mong muốn được tạo ra đầy đủ. Do đó hiệu quả của q trình lên men là cao nhất, chất lượng đạt được là tốt nhất.
Kết luận:
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy pH mơi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sự
phát triển và khả năng sinh trưởng của nấm men. Trị số pH ban đầu của môi trường là nhân tố rất quan trọng. Từ kết quả nghiên cứu chọn giá trị pH mơi trường phù hợp cho q trình lên men là 4.
3.3.4. Xác định tỷ lệ nước cái men bổ sung thích hợp Thí nghiệm được tiến hành như sau
− Chuẩn bị 5 mẫu thí nghiệm bổ sung men với các tỷ lệ lần lượt là: 5%; 6%; 7%; 8%, 9%.
− Lên men với các điều kiện sau:Tỷ lệ phối trộn Dứa/Nho, nồng độ đường bổ sung và giá trị pH như kết quả nghiên cứu được ở trên. Lên men ở nhiệt độ thường.
Kết quả nghiên cứu được diễn tả trên hình 3.5 và phụ lục 4.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5% 6% 7% 8% 9% Điểm cảm quan Nồng độ cồn
Nhận xét và thảo luận:
− Từ kết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng tỷ lệ nấm men bổ sung từ (5÷8)%
thì điểm cảm quan và nồng độ cồn đều tăng. Cụ thể là:
+ Ở 5% điểm cảm quan đạt 12,8 và nồng độ cồn là 10,03. + Ở 6% điểm cảm quan là 13,6 và nồng độ cồn là 10,75. + Ở 7% điểm cảm quan là 15,84 và nồng độ cồn là 11,99. + Ở 8% điểm cảm quan là 16,56 và nồng độ cồn là 12,77.
− Còn ở tỷ lệ nấm men bổ sung 9% thì nồng độ cồn tăng nhưng điểm cảm quan lại
giảm. Cụ thể nồng độ cồn đạt được 13,36 nhưng điểm cảm quan thì lại giảm xuống
cịn 15,36.
− Điều này có thể giải thích như sau:
+ Khi tỷ lệ nước cái men là 5% thì điểm cảm quan đạt được và nồng độ cồn tạo ra thấp nhất. Đó là do số lượng nấm men ít, sinh khối nấm men khơng đủ để
thực hiện q trình chuyển hóa hết đường thành rượu, cơ chất sót lại cịn nhiều là cơ hội để các chủng vi sinh vật khác phát triển như : khuẩn lactic, khuẩn acetic...rượu
sẽ bị giảm chất lượng. Đồng thời những sản phẩm mong muốn như : dầu fusel,
aldehyde, este... được tạo ra chưa nhiều. Do đó rượu cịn đục, màu chưa đẹp, mùi ít thơm và vị chưa hài hịa.
+ Khi tăng tỷ lệ nước cái men từ 5% lần lượt lên 6%, 7%, 8% thì khả năng lên men càng mạnh, lượng đường được chuyển hóa thành rượu càng triệt để, thời gian lên men được rút ngắn lại. Theo tỷ lệ bổ sung nước cái men tăng dần ở các mẫu này thì chất lượng rượu tăng lên, màu sắc, hương vị và độ trong của rượu hài hòa hơn, tốt hơn. Lượng ethanol tạo ra càng nhiều hơn làm cho rượu có nồng độ cồn cao hơn là điều
chúng ta mong muốn, đồng thời nồng độ cồn cao sẽ ức chế hoạt động của các chủng vi sinh vật khác, bên cạnh đó là những sản phẩm có hương vị tốt cho vang được tạo thành nhiều hơn, làm tăng chất lượng cho sản phẩm.
+ Khi tăng tỷ lệ nước cái men lên 9% tuy nồng độ rượu tạo ra có cao hơn so với những mẫu bổ sung nước cái men trước đó, nhưng lượng ethanol tạo ra so với mẫu bổ sung tỷ lệ nước cái men là 8% thì sự chênh lệch này không nhiều do nồng độ đường cố
định, trái lại sinh khối nấm men tạo ra quá lớn nên lượng cơ chất cung cấp cho quá trình
sống của nấm men không đủ, nồng độ cồn cao cũng ức chế hoạt động sống của nấm
men, do đó nấm men bị chết nhiều, xác nấm men làm ảnh hưởng không tốt đến chất
lượng của rượu.
Kết luận:
Qua đó cho thấy nấm men là nhân tố hàng đầu, quyết định đến chất lượng của vang thành phẩm sau này, không những chọn chủng nấm men phù hợp, đảm bảo
q trình ni cấy để nấm men phát triển tốt mà việc bổ sung nước cái men sao cho hợp lý, đảm bảo sinh khối phù hợp cho quá trình lên men cần phải được quan tâm chú ý. Quá trình lên men nhanh hay chậm, lượng ethanol tạo ra nhiều hay ít, hương vị, màu sắc, trạng thái tốt hay xấu được quyết định bởi chất lượng cũng như số
lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men.
Từ kết quả nghiên cứu chọn tỷ lệ nấm men bổ sung là 8% là phù hợp cho quá trình lên men. Cần chú ý tuỳ đến số lượng nấm men có trong 1 ml dịch tăng sinh để bổ sung vào dịch lên men cho phù hợp trong lúc làm thí nghiệm cũng như trong thực tế sản xuất.
3.3.5. Xác định thời gian lên men chính phù hợp Thí nghiệm được tiến hành như sau
− Chuẩn bị 5 mẫu thí nghiệm cho lên men với các thời gian 4; 6; 8; 10; 12 ngày.
− Lên men với các điều kiện sau:
+ Tỷ lệ phối trộn Dứa/Nho, nồng độ đường, tỷ lệ nước cái men và giá trị pH như kết quả nghiên cứu được ở thí nghiệm trước.
+ Lên men ở nhiệt độ thường.
− Sau khi lên men xong tiến hành tách cặn và nấm men. Đem mẫu chưng cất xác định độ cồn và đánh giá cảm quan. Chọn thời gian lên men tối ưu.
Kết quả nghiên cứu được trình bày ở hình 3.6 và phụ lục 4.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
4 ngày 6 ngày 8 ngày 10 ngày 12 ngày
Điểm cảm quan
Nồng độ cồn
Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến nồng độ cồn và điểm cảm quan
Nhận xét và thảo luận:
− Qua kết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng thời gian từ 4 đến 10 ngàỳ thì điểm cảm quan và nồng độ cồn đều tăng.
Cụ thể là:
+ Ở ngày thứ 4 điểm cảm quan đạt 13,12 và nồng độ cồn là 9,32. + Ở ngày thứ 6 điểm cảm quan là 14,24 và nồng độ cồn là 10,16. + Ở ngày thứ 8 điểm cảm quan là 15,04 và nồng độ cồn là 12,25. + Ở ngày thứ 10 điểm cảm quan là 16,24 và nồng độ cồn là 12,57.
− Tuy nhiên ở ngày thứ 12 thì điểm cảm quan lại giảm xuống cịn 14, mặc dù nồng độ cồn đạt cao nhất trong 5 mẫu thí nghiệm là 13,03.
− Điều này có thể giải thích như sau:
+ Khi lên men với thời gian 4 ngày thì nồng độ cồn và điểm cảm quan là thấp nhất. Đó là do thời gian lên chưa đủ để nấm men chuyển hoá hết đường thành rượu, dẫn đến lượng đường sót cịn khá nhiều nên rượu bị đục, màu sắc chưa đẹp, ít thơm và vị chưa hài hòa.
+ Khi tăng thời gian lên men lần lượt lên 6, 8 và 10 ngày thì nồng độ cồn cũng như điểm cảm quan đều tăng dần lên. Qua đó cho thấy thời gian càng tăng (trong khoảng
nghiên cứu) thì lượng đường được nấm men chuyển hóa thành ethanol càng lớn, lượng
đường sót lại sẽ ít dần, bên cạnh ethanol thì những sản phẩm phụ khác mà chúng ta
mong muốn như: dầu fusel, aldehyde, este...được tạo ra càng nhiều. Do đó rượu sẽ trở nên trong hơn, màu sắc đẹp hơn, hương vị hài hòa hơn. Và mẫu lên men 10 ngày
được đánh giá cao nhất.
+ Khi kết thúc thời gian lên men ở ngày thứ 12 thì nồng độ cồn đạt được là cao nhất, nhưng so với mẫu kết thúc lên men ở ngày thứ 10 thì lượng chênh lệch về nồng độ cồn không lớn lắm (ngày thứ 10 thì nồng độ cồn đạt 12,57 và 13,03 ở ngày thứ 12). Tuy nhiên xét về điểm cảm quan thì mẫu lên men 10 ngày so với mẫu 12 ngày thì lại cao hơn hẳn (ngày thứ 10 diểm cảm quan là 16,24 và 14 ở mẫu tiến hành lên men trong thời gian 12 ngày). Đó là do thời gian kéo dài nên nấm men bị già, năng lực lên men giảm sút, xác nấm men và sự phát triển của các chủng vi sinh vật khác sẽ làm cho rượu bị đục, mùi khó chịu, rượu bị chua và màu sắc không đẹp, chất lương rượu bị giảm.