Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.7. Hóa chất sử dụng
2.7.1. Thiamine (vitamin B1)
Tên IUPAC: 2-[3-[(4-amino- 2-methyl- pyrimidin- 5-yl) methyl]- 4-methyl- thiazol- 5-yl] ethanol).
Thiamine được tách ra ở dạnh tinh khiết do Casimir Funk (1912), đa số ở dạng tự do
còn một phần ở dạng thiamine pyrophotphate (hình 2.8). Thiamine phân bố rộng rãi trong tế bào ở dạng hoạt động coenzyme-thiamine-pyrophotphate (carboxylase).
Hình 2.8. Cấu tạo thiamine
(Nguồn: http://images.google.com.vn/thiamine)
Tính chất: dạng tinh thể nhỏ trắng, tan dễ trong nước, vị đắng. Bền trong môi trường
acid, hoạt tính của nó khơng bị giảm khi đun nóng dung dịch có pH = 3, ở 140oC.
Nhưng bị phá hủy nhanh chóng trong mơi trường kiềm. Vitamin B1 rất nhạy với các
chất oxy hóa bị phá hủy dưới tác dụng của HNO3 và KMnO4.
Tác dụng: ở dạng thiamin pyrophotphate thì tham gia vào thành phần coenzyme decarboxylase và transcetolase. Thiếu B1 thì sẽ dẫn đến tích lũy các ketoacid ở máu
não và các mô làm ảnh hưởng đến thần kinh, suy nhược, mất ngủ, viêm dây thần kinh và hoạt động của tim bị rối loạn. Thiamine có nhiều trong cám, phơi bột hịa thảo, lịng đỏ trứng, gan… đặc biệt là có nhiều trong nấm men (Nguyễn Minh Chơn, 2004).
2.7.2 Natri bisulfite (NaHSO3 )
Đây là một chất sát khuẩn thông dụng trong nghành công nghiệp sản xuất đồ uống
(cơng thức cấu tạo được cho ở hình 2.9)
Hình 2.9 Cơng thức cấu tạo của NaHSO3
(Nguồn: http://images.google.com.vn/imglanding?q=NaHSO3)
Sodium bisulfite ở dạng tinh thể mịn, tồn tại ở dạng khí SO2 khi hồ tan vào nước.
Khí này sẽ bị bay hơi dần theo thời gian, khí SO2 giải phóng từ sodium bisulfite hoạt
động giết chết các loại nấm mốc, vi khuẩn dại cũng như các vi sinh vật không mong
Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Phương tiện
3.1.1. Thời gian và địa điểm
Thời gian: Đề tài được bắt đầu ngày 15/8/2010 và kết thúc ngày 15/10/2010.
Địa điểm: Đề tài được thực hiện tại phịng D101, bộ mơn Công nghệ thực phẩm, khoa
Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ.
3.1.2. Dụng cụ và thiết bị
Các thiết bị sử dụng cho quá trình nghiên cứu được trình bày ở hình 3.1 bao gồm:
Chiết quang kế, máy quang phổ hấp thụ Spectrophotometer, máy đo pH, cân điện tử, tủ hút, nồi thanh trùng, kính hiển vi, máy voltex, tủ đơng, và các thiết bị khác.
Hình 3.1. Các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm
3.1.3. Nguyên liệu và hóa chất
Nguyên liệu: nước thốt nốt được thu hoạch tại huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang. Trong quá trình thu hoạch nước được xử lý ban đầu nhằm tránh lên men tự nhiên được tồn trữ lạnh trong q trình vận chuyển khơng q 24 giờ. Nếu chưa được sử dụng nước thốt nốt được bảo quản ở nhiệt độ < 0oC. Ngồi ra cịn có nấm men phân lập, đường saccharose.
Hóa chất dùng trong phân tích: HCl đậm đặc, NaOH, Chì acetate, Na2SO4, CuSO4, Kalinatritartrate, Fe2(SO4)3, H2SO4 đậm đặc, Na2S2O5…
3.2. Phương pháp nghiên cứu
Quy trình sản xuất rượu vang thốt nốt từ giống nấm men phân lập được thực hiện theo quy trình được thể hiện ở hình 3.2.
Hình 3.2. Quy trình sản xuất rượu vang thốt nốt
3.2.1. Thí nghiệm 1. Ảnh hưởng của nồng độ sodium metabisulfite xử lý trong quá
trình thu hoạch đến chất lượng rượu vang thốt nốt. a. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với một nhân tố, 2 lần lặp lại.
Nguyên liệu: nước thốt nốt được thu hoạch tại huyện Tịnh Biên vào buổi sáng. Nhân tố: xử lý sodium metabisulfite trong quá trình thu hoạch nước thốt nốt với các
nồng độ khác nhau (0,05%; 0,1% và mẫu đối chứng).
Nước thốt nốt Phối chế Thanh trùng (NaHSO3) Lên men Làm trong Tồn trữ Sản phẩm Nước thốt nốt lên men tự nhiên Nhân giống nấm men Xử lý Phân lập nấm men
Thực hiện thí nghiệm: cân khối lượng sodium metabisulfite theo yêu cầu thí nghiệm
cho vào các dụng cụ thu hoạch (đã được sát khuẩn bằng cồn 90o) và lấy đúng thể tích
nước thốt nốt theo yêu cầu xử lý của thí nghiệm (hàm lượng sodium metabisulfite xử
lý là 0,05 g/l, 0,1 g/l và mẫu đối chứng). Kiểm tra sơ bộ chất lượng nguyên liệu ban
đầu (oBx, pH).
Nước thốt nốt thu được sau khi xử lý sodium metabisulfite được tiến hành lên men với
các thong số cố định (pH = 4,5; oBrix = 24 thanh trùng bằng NaHSO3 (hàm lượng 140 mg/l) trong 2 giờ. chủng nấm men phân lập với mật số nấm men là 105 cfu/ml vào dịch lên men chứa trong các bình lên men đã được rửa sạch và sấy khô).
b. Chỉ tiêu theo dõi
Khi kết thúc quá trình lên men tiến hành phân tích các chỉ tiêu:
- Hàm lượng đường sót (%) cịn lại trong rượu khi kết thúc quá trình lên men, hàm lượng ethanol hình thành (%v/v), pH, acid tổng số (mg/l), ester (mg/l), methanol (g/l),
SO2 tổng số (mg/l).
3.2.2. Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất dinh dưỡng đến chất lượng rượu vang thốt nốt khi lên men ở nhiệt độ mát (2025oC). thốt nốt khi lên men ở nhiệt độ mát (2025oC).
a. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với hai nhân tố, hai lần lặp lại. - Nhân tố A: nồng độ Sulfate amon (g/l) 0,1; 0,2; 0,3 và mẫu đối chứng. - Nhân tố B: nồng độ thiamine (mg/l) 2,5; 5; 7,5 và mẫu đối chứng. Tổng số nghiệm thức: 4 x 4 = 16 nghiệm thức.
b. Tiến hành thí nghiệm: nguyên liệu ban đầu được xử lý với hàm lượng sodium
metabisulfite tối ưu ở thí nghiệm trên, kiểm tra sơ bộ chất lượng nguyên liệu (oBx, pH) và chuẩn bị dịch lên men với oBrix = 24, pH = 4,5. Bổ sung hàm lượng các chất
dinh dưỡng theo yêu cầu của thí nghiệm và thanh trùng bằng NaHSO3 (hàm lượng 140
mg/l) trong 2 giờ, cuối cùng bổ sung nấm men phân lập với mật số nấm men 105 cfu/ml, đậy kín tạo mơi trường yếm khí và thực hiện quá trình lên men trong kho lạnh (2025oC).
c. Chỉ tiêu theo dõi
Khi kết thúc q trình lên men chính (hết sủi bọt khí CO2). Xác định hoạt lực nấm
men sử dụng thơng qua phân tích các chỉ tiêu:
Hàm lượng đường sót (%) trong rượu khi kết thúc lên men, hàm lượng ethanol hình
thành (%v/v), pH, acid tổng số (mg/l), ester (mg/l), SO2 tổng số (mg/l), methanol (g/l).
3.2.3. Phương pháp phân tích
Phân tích các chỉ tiêu được thực hiện tại phịng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm, trường Đại Học Cần Thơ.
Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu trên sản phẩm rượu vang thốt nốt được trình
Bảng 3.1. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học
Chỉ tiêu hóa học Phương pháp phân tích
Acid (mg/l) Cho 100 ml rượu đun sôi đuổi hết CO2. Trung
hòa bằng NaOH 0,1 N với chất chỉ thị phenoltalein đến khi xuất hiện màu hồng nhạt Ester (mg/l)
Hàm lượng SO2 (mg/l)
Thêm 5 ml NaOH 0,1N vào dịch chuẩn acid ở trên. Đem đun dưới hệ thống chảy ngược 1 giờ. Cho thêm 5 ml H2SO4 1:3 rồi chuẩn độ bằng NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng.
Oxy hóa SO2 bằng dung dịch I2 Hàm lượng methanol (g/l) Phản ứng giữa KMnO4 và methanol Nồng độ cồn (%v/v) Chưng cất, đo bằng cồn kế ở 20oC
Hàm lượng đường sót (%) Phương pháp của Lane-Eynon: Phản ứng giữa đường khử và đồng trong dung dịch Fehling tạo ra Cu2O màu đỏ gạch.
pH Được đo bằng máy đo pH
(Nguồn Lê Thanh Mai và cộng sự, 2007)
3.3. PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ
Các số liệu được phân tích thống kê, kiểm định LSD, phân tích phương sai bằng
chương trình chương trình STAGRAPHIC 3.1. Sử dụng chương trình Microsoft Excel để vẽ đồ thị.
Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn (STD) của các số liệu thu nhận được tính theo
công thức: n i X n X 1 1 n i X X n STD 1 2 2 ( ) 1 1
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý sodium metabisulfite trong quá trình thu hoạch đến chất lượng rượu vang thốt nốt hoạch đến chất lượng rượu vang thốt nốt
Với đặc tính dễ hư hỏng do có hàm lượng chất khơ hịa tan khá cao 1315oBrix (chủ yếu là saccharose) nên nước thốt nốt rất dễ bị vi sinh vật tấn công và lên men tự nhiên do nấm men dại phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước thốt nốt nếu không có biện pháp xử lý trong q trình thu hoạch. Trong thực tế người dân sử dụng gỗ sến xử lý nước thốt nốt để tránh sự lên men tự nhiên, tuy nhiên phương pháp xử lý này vẫn
chưa có cơng trình nghiên cứu về tính an tồn thực phẩm. Một phương pháp khác xử
lý nước thốt nốt cũng mang lại hiệu quả là sử dụng sodium metabisulfite trong quá trình thu hoạch, để đảm bảo về tính an tồn thực phẩm và chất lượng nguyên liệu ban
đầu để sản xuất rượu vang thốt nốt đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN
7045:2002) thì các nồng độ xử lý sodium metabisulfite cần được nghiên cứu.
Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong sản phẩm rượu vang thốt nốt theo tiêu chuẩn chất
lượng rượu, bia của Việt Nam (TCVN 7045:2002) được trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu với các nồng độ xử lý sodium metabisulfite khác nhau (lên men ở nhiệt độ phòng; mật số nấm men 105 cfu/ml; pH=4,5; oBx=24)
Nồng độ Na2S2O5 (%) Các chỉ tiêu phân tích Hàm lượng ethanol (%v/v) Đường sót (%) Hàm lượng acid (mg acetic/l) Hàm lượng ester (mg/l) Hàm lượng methanol (g/l) Hàm lượng SO2 (mg/l) pH khi kết thúc lên men 0 9,13a 4,28b 7224b 900a 0,069a 124,16a 3,9a 0,05 12,75b 2,85a 3544a 807a 0,235a 204,16b 3,9a 0,1 13,75c 2,53a 2349a 708a 0,237a 311,04c 4,0a
Ghi chú: Các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ giống nhau khơng có sự khác biệt ý nghĩa trên cùng một cột ở mức ý nghĩa 5%.
Các mẫu nước thốt nốt được lên men với pH = 4,5; oBrix = 24; mật số nấm men phân lập là 105 cfu/ml và kết thúc lên men sau 9 ngày. Kết quả phân tích cho thấy ở tất cả các chỉ tiêu đều có sự khác biệt so với mẫu đối chứng (ở mức ý nghĩa 5%). Điều này thể hiện hiệu quả về khả năng chống hư hỏng của sodium metabisulfite do các mẫu
nước thốt nốt được xử lý ban đầu đều cho chất lượng rượu cao hơn mẫu đối chứng, đặc biệt là hàm lượng ethanol hình thành (13,75 %v/v của mẫu xử lý 0,1% so với 9,13
%v/v của mẫu đối chứng). Nước thốt nốt được bảo quản tốt thì sự hư hỏng khơng xảy ra và các chất dinh dưỡng không bị hao hụt, điều này rất quan trọng vì giá trị dinh
dưỡng rượu vang mang lại cho con người từ nguồn vitamin và khoáng chất sẵn có
trong nguyên liệu ban đầu.
4.1.1. Hàm lượng ethanol của sản phẩm
Kết quả phân tích cho thấy trong các mẫu rượu vang có hàm lượng ethanol hình thành
đều có sự khác biệt ý nghĩa thống kê (ở mức 5%) và tỷ lệ thuận với nồng độ xử lý sodium metabisulfite. Các mẫu rượu được xử lý sodium metabisulfite 0,1% có hàm lượng ethanol hình thành cao nhất 13,75 (%v/v) và cao hơn so với 12,75 (%v/v) ở nồng độ xử lý 0,05% và 9,13 (%v/v) của mẫu đối chứng. Điều này chính là do nước
thốt nốt có hàm lượng chất khơ hòa tan cao 1315oBx (chủ yếu là saccharose) một nguồn dinh dưỡng lý tưởng cho vi sinh vật phát triển. Đặc biệt là nấm men dại sẽ lên men tự nhiên cùng với vi khuẩn lactic, acetic và các vi khuẩn khác cũng sẽ phát triển, chúng là một hệ cạnh tranh và nhanh chóng sử dụng nguồn dinh dưỡng sẵn có trong
nước thốt nốt. Kết quả là nhiều acid được tạo thành và hàm lượng chất khơ hịa tan
cũng như các chất dinh dưỡng khác trong nước thốt nốt cũng giảm theo. Các chất dinh
dưỡng bị giảm đi cùng với hàm lượng acid hình thành trong quá trình phát triển của vi
khuẩn và nấm men dại sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sống của nấm men phân lập và quá trình lên men, nên mẫu rượu đối chứng có hàm lượng ethanol hình thành thấp
9,13 (%v/v). Hàm lượng ethanol hình thành trong rượu vang được xử lý với các nồng độ sodium metabisulfite khác nhau được thể hiện ở hình 4.1.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0,05 0,1 Nồng độ xử lý sodium metabisulfite (%) H à m l ư ợ n g đ ư ờ n g s ó t (% ) v à h à m lư ợ n g e th a n o l (% v /v ) Cồn (%v/v) Đường sót (%)
Hình 4.1. Hàm lượng đường sót và ethanol tạo thành với các nồng độ xử lý sodium metabisulfite khác nhau
Theo Nguyễn Minh Thủy (2001) mẫu nước thốt nốt không thực hiện bất kỳ điều kiện xử lý nào trong thời điểm thu hoạch thường nhanh chóng giảm hàm lượng đường và mùi lên men xuất hiện ngay thời điểm lấy mẫu và phát triển rất nhanh sau đó. Điều này làm cho giá trị dinh dưỡng của nước thốt nốt giảm nghiêm trọng và khơng cịn khả năng sử dụng được sau thời gian ngắn. Do vậy, nếu không thực hiện xử lý mẫu
nước trong thời điểm thu hoạch và không sử dụng kịp thời nguồn nguyên liệu nước sau thu hoạch thì chúng sẽ bị hư hỏng hồn tồn, nước thốt nốt có độ nhớt cao, mùi vị lên men xuất hiện nhiều và màu sắc của nguyên liệu cũng bị thay đổi. Nếu vi khuẩn và nấm men dại phát triển mạnh mẽ thì chúng sẽ sử dụng hết chất dinh dưỡng của nguyên liệu đồng thời làm mất mùi đặc trưng của nước thốt nốt, tạo vị xấu cho sản phẩm rượu vang. Hàm lượng ethanol tăng theo nồng độ xử lý metabisunfit sodium, có thể nhận thấy điều này qua mẫu đối chứng (với hàm lượng cồn thấp nhất 9,13 %v/v và cao nhất với trung bình 13,75 %v/v ở nồng độ xử lý 0,1%).
4.1.2. Hàm lượng đường sót
Kết quả phân tích hàm lượng đường sót có trong rượu vang khi kết thúc quá trình lên men cho thấy các mẫu rượu có xử lý với nồng độ sodium metabisulfite khác nhau đều có sự khác biệt ý nghĩa so với mẫu đối chứng (nồng độ 0,1 g/l có hàm lượng đường sót thấp nhất với 2,53%, cao nhất là 4,18% ở mẫu đối chứng). Trong quá trình lên men nước thốt nốt, đường là một chất dinh dưỡng tốt cho nấm men tuy nhiên các vi
sinh vật khác cũng có thể sử dụng đường làm thức ăn. Trong môi trường lên men nấm men, vi khuẩn lactic và acetic… là một hệ cạnh tranh dinh dưỡng vì thế sự phát triển tốt của sinh vật này sẽ lấn át sự phát triển của sinh vật khác. Vì vậy việc không xử lý
sodium metabisulfite ban đầu trong quá trình thu hoạch sẽ làm cho vi khuẩn phát triển
mạnh mẽ sinh nhiều acid và sử dụng hết chất dinh dưỡng (đặc biệt là saccharose), nên nấm men phân lập bổ sung trong q trình lên men sẽ khơng thể phát triển mạnh mẽ
được. Kết quả là hàm lượng đường sót của mẫu khơng xử lý sodium metabisulfite còn
khá cao (4,28% của mẫu đối chứng so với 2,53% của mẫu xử lý 0,1%). Hàm lượng
đường sót cao là một điều không mong muốn trong sản xuất rượu do lượng đường này
sẽ được vi khuẩn lactic sử dụng tạo thành acid lactic, làm chua dịch lên men và làm
ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm rượu vang (Lương Đức Phẩm, 2005).
4.1.3. Hàm lượng acid tổng số trong rượu
Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng acid trong các mẫu rượu có xử lý sodium
metabisulfite trong nguyên liệu ban đầu thì có sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5% so với mẫu đối chứng, tuy nhiên khơng có sự khác biệt giữa các nồng độ xử lý. Vì thế có thể áp dụng nồng độ 0,05% sodium metabisulfite cũng mang lại hiệu quả. Tuy nhiên hàm
mg a.acetic/l của nồng độ 0,1%). Vì vậy xử lý nước thốt nốt ban đầu ở nồng độ 0,1% sodium metabisulfite có thể là nồng độ tối ưu.
Nước thốt nốt trong q trình thu hoạch do có hàm lượng đường và chất dinh dưỡng có sẵn khá cao (oBx = 1315) nên rất dễ bị vi sinh vật tấn công và thu hút nhiều côn trùng kéo đến nên rất dễ rơi vào các dụng cụ hứng ở trên cây gây hư hỏng (ôi chua, lên men dại…) nước thốt nốt, do đó việc xử lý nguyên liệu trong quá trình thu hoạch là một việc làm cần thiết. Điều này thể hiện ở các mẫu đối chứng có hàm lượng acid